基于单片机的仓库温湿度智能测控系统

广西科技大学电气与信息工程学院 张 晴 刘青正广西科技大学计算机科学与通信工程学院 林智鸣

现代仓库是保证人民基本生活的根本，不同物品的贮存所需要的环境不尽相同。仓库温湿度的智能测控有效地解决了传统的依靠管理人员经验控制的缺点，降低了人为疏忽造成的损失。基于AT89C52单片机控制核心，本文设计了一种对仓库的温湿度进行智能测控的系统，通过将传感器采集到的温湿度信息与预设值进行比较，实现仓库的自动降温降湿。另外，仓库的温湿度信息通过NRF2401发送给由QT软件实现的上位机，达到远程操控的功能。本系统具备高性能，低成本，实时性高的特点，并且不受环境问题的限制。器，使用LCD12864显示当前环境中的温湿度信息和时间信息，在由多对一无线传输模块NRF2401把温湿度信息即时传送到上位机上，进行远程显示。本研究将报警设为两个级别，当温度和湿度在第一报警级别，报警器发出间隔为两秒的报警，并且电机慢速转动；当温度和湿度在第二报警级别，报警器发出间隔为一秒的报警，并且电机快速转动，为整个环境降温降湿，从而保证仓库的安全性。上位机是采用QT软件编写，可以实现对多个仓库的温湿度值的即时显示以及报警状态和温湿度曲线的即时显示，因此可实现多个仓库的统一管理。

1 概述

随着当今科技技术的不断发展，温度与湿度对我们的生产与生活有着较大的影响，例如粮食的存储、蔬菜的保鲜等（梁万用，王凯，蔬菜大棚温湿度智能控制系统设计：安徽农业科学，2009）。然而传统的温湿度测控系统已不能满足人们的需要。所以，研发一种高性能、高实时性、可多点检测的温湿度测控系统就显尤为重要。温湿度的合理控制是仓库日常工作的重要内容之一（张川，刘彤，无线湿温度监测系统的设计：应用科技，2010）。由于贮存物品的不同，不同仓库所需要的温湿度不一样，而仓库的温湿度极其容易受到周边环境的影响，所以智能控制温湿度的变化显得尤为重要。温湿度会直接影响贮存物品的使用寿命，特别是一些比较容易变质的食物等（王中心，温室土壤温湿度无线信息采集与监控系统的设计与实现：安徽大学，2010）。所以，加强仓库温湿度的测控工作是保证日常顺利工作的前提。传统的仓库温湿度控制主要依靠管理人员的手动完成，这样的控制手段不但精度低，实时性差，而且还需要大量的人员劳动力，加大了仓库贮存物品霉变的风险，造成了资源的浪费。本文以实际问题出发，设计了一个基于仓库温湿度的智能测控系统，该系统不仅能实时采集和控制仓库的温湿度，还能在上位机实现远程的操控，体现了仓库管理的有效性、实时性和科学性。

图1 系统的总体结构图

3 系统硬件设计

本测控系统的原理图是由AT89C52芯片、DHT11温湿度采集电路、DS1302时钟电路、LCD显示电路、无线传输、报警电路、电机驱动等模块组成，总体原理图如图2所示。3.1 单片机电路

AT89C52是采用ATMEL公司技术生产的8位CMOS的单片机。其封装有DIP、BGA、PLCC、QFP、PGA。其中DIP有40个引脚，4组8位I/O口、1个VCC和GND、4个编程控制引脚。其片内还有6个中断源，T2定时器是较AT89C51新增加的一个定时器。当AT89C52工作在低功耗时可以选择为节电模式或者掉电模式。由于AT89C52自身的优点，现被广泛应用于程控交换技术、智能仪器仪表、测控技术、智能武器等领域。3.2 温湿度采集电路

本研究使用的温湿度数据采集模块为DHT11，其体积小、精度高且传输距离比较长。DHT11测试范围为0-50℃、20-90%RH，因此本课题的测试范围还有待提高。DHT工作电压为3-5.5V、平均电

2 系统方案设计

本测控系统是由两部分组成。硬件电路采用AT89C52芯片、温湿度采集、DS1302时钟电路、LCD显示电路、无线传输、报警电路、电机驱动等模块组成，如图1所示。其工作原理为AT89C52作为主控制• 136 •

ELECTRONICS WORLD・技术交流速，可靠性高。设计流程为先产生一个信号，在函数中添加一个槽，在使用连接函数将他们连接在一起，即可执行一次事件。

仓库温湿度智能测控系统的上位机软件设计部分完成了启动界面、串口设置、时间显示、数据监控、报警显示、温度和湿度曲线表示、软件说明的设计。可将温度和湿度数据显示在预先设定的位置，给观测者提供即时的温湿度信息。通过预先设定温度和湿度的报警范围，当接收到的温度和湿度的值在对应的设置范围内，报警显示窗口会对应的显示绿色，橙黄色和红色，给观图2 仓库温湿度控制系统总原理图

测者提供目前的仓库报警程度信息。同时将接收到的数据用曲线的形式来显示，可以观测温度和湿度的变化走势，上位机的总体效果如图3所示。流0.2-1mA、采样周期1S/次。由于DHT11自身的优越性，现被广泛应用于智能家电，工业生产，测试记录仪等领域。3.3 LCD显示电路

本研究采用LCD12864液晶显示模块，液晶模块是人机交互模块，因此选择既可以呈现数字又可以呈现汉字和图形的LCD12864液晶屏。LCD12864共有8192个中文汉字，128个字符，整屏可以显示4行信息，如有特别要求可以改变显示的地址和大小来显示自己设计的汉字或者图形。LCD12864工作电压为3.3V或者5.5V，功耗低、性能稳定、操作简单方便，被广泛使用于各类显示设备上。3.4 电机驱动电路

本研究采用的电机驱动模块为L293，L293共有16个引脚，性能高、工作稳定。L293使用双H桥路驱动控制，其工作电压为4.5-36V，工作电流为1A。兼容全部的TTL电平。由于要实现电机在不同温度下的不同转速，因此需要采用PWM波进行调速，其主要控制IO口输出的高低电平的时间，利用输出高低电平的不同时间来实现不同的占空比，继而控制驱动电路，改变电机的转速。3.5 报警电路

一个良好的产品要给用户很好的体验，为了提高本系统的交互性，设计一个报警电路来提醒用户当前环境状态。本研究采用的报警模块是压电式蜂鸣器，其是由一个PNP三极管和一个有源蜂鸣器组成，当温湿度在设定的范围内，报警电路则发出报警信息。

图3 上位机总体效果图

5 总结

本文研究一个以AT89C52为核心的温湿度测控系统，使用LCD12864为用户显示温湿度信息和当前时间信息。采用NRF2401传输数据，可实现管理员远程对仓库温湿度信息进行操控，从而节省了管理员的劳动力，软件运行安全可靠，可实现管理员可以统一管理仓库。今后可以采用ARM芯片来代替AT89C52芯片，提高本系统的性能，采用高精度的温湿度传感器来提高本测控系统的精度，采用其他无线通信方式来提高系统传输的可靠性和系统传输的距离。通信作者：张晴（1994—），内蒙古包头人，硕士研究生，现就读于广西科技大学。

4 上位机实现

本设计选用QT软件来开发上位机。QT支持多种操作平台，采用C++语言进行开发，它不仅提供界面设计还提供了网络操作和数据库操作（杨晶，黄俊，吴福海，基于Qt的智能家居管理软件设计与实现：电视技术，2015）。随着QT软件的不断完善，已经被世界各地的开发者使用。QT具有信号与槽的机理，信号与槽反应迅

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