物联网的温湿度远程监测系统设计(附件)【字数：10764】
摘 要本文介绍了基于物联网的温湿度远程监测系统设计的课题研究，针对传统温湿度采集系统的布线问题，提出了利用 ZigBee 技术实现温湿度数据无线采集的系统方案。文章描述了以STM32 微控制器和 CC2420 无线射频芯片作为硬件核心，将采集到的温湿度数据通过无线传输方式传递到上位机 LabVIEW; LabVIEW 对采集的信号进行分析和处理，实现温湿度的实时监测和显示；再通过WiFi网络技术与手机进行远程通讯，实现物联网远程监测。该系统与传统有线传输方式相比，不仅可扩展性较强、安装维护方便，而且成本低，可广泛用于各种温湿度数据采集工业应用中。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2课题的研究意义 1
第二章 温湿度传感器方案实现 2
2.1传感器选型 2
2.2DHT11应用设计 2
第三章 系统通讯方案设计 4
3.1ZigBee技术概述 4
3.2ZigBee网络体系结构配置 6
3.3系统硬件设计 8
3.4系统软件设计 8
3.5WiFi网关配置 10
第四章 上位机监控系统设计 15
4.1LabVIEW简介 15
4.2系统硬件描述 15
4.3系统软件设计 15
4.4基于本课题模块功能的设计 16
4.5系统前面板 19
4.6程序框图总方案设计 20
第五章 系统运行结果 21
5.1无干扰系统运行结果展示 21
5.2干扰对比试验 24
结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
附 录 29
附件A：ZigBee读取DHT11采集数据 29
第一章 绪论
1.1选题背景
随着科技的发展，环境条件中温湿度指标是非常重要的参数，温度和湿度的检测与生活息息相关。就从我自身而言，我学的是专业电子信息方面的专业，在课上由于温度没有控制好而引起的元器件被烧毁的事情时有发生；讲的深远一点，温湿度的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
变化与人类生产生活也息息相关，特别是我们吃的农作物，在大棚中培育时，一些反季节的农作物就需要一定合适的温湿度，但我们不能拿着温度计天天蹲在大棚里面测量，这样远程物联网[3]的温湿度监测系统就应运而生。所以，无论是工农业或者电子信息领域，乃至人类生活的气候变化，都需要对温度和湿度进行一定的检测。然而有线方式的温湿度检测系统，若所设采集点较多的话，可能会造成布线过于复杂、维修起来非常困难、需要投入更多人力物力，不够智能等不理想的情况。因此，研制方便且可靠的使用的远程物联网温湿度采集系统显得尤为重要。
1.2课题的研究意义
现有的有线方式布线过于复杂、维护非常困难，而远程无线物联网温湿度采集系统恰是避免这些缺点的一个好方式。在远程无线物联网检测系统中，这几年流行起来的具有简易、便宜、功耗低、距离近、容量大、自由度高的配置、可供选择的组网方式和灵活多变的网络拓扑结构等特点的ZigBee无线技术就是一个很好的选择。本文采用了ZigBee、LabVIEW实现了基于物联网的温湿度采集系统。
第二章 温湿度传感器方案实现
2.1传感器选型
2.1.1分立温湿度传感器
分立温湿度传感器是由两部分组成的，一部分是温度传感器，一部分是湿度传感器，它们之间是相互独立的。而温度传感器的分类并不多，主要有热敏电阻和热电偶，更为复杂一点就可能涉及到IC温度传感器和电阻温度检测器(RTD)。举个例子，热电偶的缺点在于灵敏度低，抗干扰性不强，容易产生温度漂移，因此在精确的测量微小的温度变化这方面就有短板[6]。热电偶的特点是延展性挺好，这使得它有非常迅速的响应速度。比较能适用于测量快速的动态过程；湿度传感器则恰恰相反，要是太闷的话，就会影响到精度。应尽量别在酸碱性过高或者过低的环境中来用。特别是阴暗角落或空气混浊处也不能放，会极大的影响测量结果的正确性。有些湿度传感器对电源电压有特殊的要求，不然测也测不准了，甚至可能互绕到无法正常工作的地步。为例避免这种麻烦，使用时还需提供合适的、符合要求的供电电源。对比之下，温湿度一体传感器就很好的弥补了上述的缺点。
2.1.2温湿度一体数字传感器
温湿度一体化传感器的重点就在于一体，就是将温度传感器、湿度传感器都整合到了一块芯片上，这样做的优点显而易见，东西变得更小了，那肯定也更便宜了，但在性能上却丝毫没有打折扣，反而变得更加强悍，其精度及抗干扰的能力都比分立式温湿度传感器更加优秀。因此本次课题我选用了DHT11温湿度传感器。
2.2DHT11应用设计
介绍DHT11数字温湿度传感器的时候，不得不说一下他的响应速度.真的是很快，等待时间不墨迹。价格也很实惠。听说生产的时候，每一个DHT11传感器都会在极为精密的湿度校验室中进行专业的校准。DHT11所用的端口也是单线制的，这就使系统更快、更小、功耗更低：说明书上写着信号距离能达20米，但在我们的测试下，空旷地区他的信号传输距离甚至能到达到直线30米以上。现在DHT11现已成为本实验的首选传感器。
2.2.1接口说明
本实验连接线长度半米不到，因此我使用的是5K电阻，如图21所示。
/
图21 DHT11应用电路
2.2.2串行接口 (单线双向)
首先我用到DATA，想让电脑跟DHT11建立通讯，其中我们设置
数据形式：单总线；通讯时间：4ms左右。
采集到的数据数据分小数部分和整数部分，操作流程如下:一次完整的数据传输为40bit,高位先出。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2课题的研究意义 1
第二章 温湿度传感器方案实现 2
2.1传感器选型 2
2.2DHT11应用设计 2
第三章 系统通讯方案设计 4
3.1ZigBee技术概述 4
3.2ZigBee网络体系结构配置 6
3.3系统硬件设计 8
3.4系统软件设计 8
3.5WiFi网关配置 10
第四章 上位机监控系统设计 15
4.1LabVIEW简介 15
4.2系统硬件描述 15
4.3系统软件设计 15
4.4基于本课题模块功能的设计 16
4.5系统前面板 19
4.6程序框图总方案设计 20
第五章 系统运行结果 21
5.1无干扰系统运行结果展示 21
5.2干扰对比试验 24
结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
附 录 29
附件A：ZigBee读取DHT11采集数据 29
第一章 绪论
1.1选题背景
随着科技的发展，环境条件中温湿度指标是非常重要的参数，温度和湿度的检测与生活息息相关。就从我自身而言，我学的是专业电子信息方面的专业，在课上由于温度没有控制好而引起的元器件被烧毁的事情时有发生；讲的深远一点，温湿度的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
变化与人类生产生活也息息相关，特别是我们吃的农作物，在大棚中培育时，一些反季节的农作物就需要一定合适的温湿度，但我们不能拿着温度计天天蹲在大棚里面测量，这样远程物联网[3]的温湿度监测系统就应运而生。所以，无论是工农业或者电子信息领域，乃至人类生活的气候变化，都需要对温度和湿度进行一定的检测。然而有线方式的温湿度检测系统，若所设采集点较多的话，可能会造成布线过于复杂、维修起来非常困难、需要投入更多人力物力，不够智能等不理想的情况。因此，研制方便且可靠的使用的远程物联网温湿度采集系统显得尤为重要。
1.2课题的研究意义
现有的有线方式布线过于复杂、维护非常困难，而远程无线物联网温湿度采集系统恰是避免这些缺点的一个好方式。在远程无线物联网检测系统中，这几年流行起来的具有简易、便宜、功耗低、距离近、容量大、自由度高的配置、可供选择的组网方式和灵活多变的网络拓扑结构等特点的ZigBee无线技术就是一个很好的选择。本文采用了ZigBee、LabVIEW实现了基于物联网的温湿度采集系统。
第二章 温湿度传感器方案实现
2.1传感器选型
2.1.1分立温湿度传感器
分立温湿度传感器是由两部分组成的，一部分是温度传感器，一部分是湿度传感器，它们之间是相互独立的。而温度传感器的分类并不多，主要有热敏电阻和热电偶，更为复杂一点就可能涉及到IC温度传感器和电阻温度检测器(RTD)。举个例子，热电偶的缺点在于灵敏度低，抗干扰性不强，容易产生温度漂移，因此在精确的测量微小的温度变化这方面就有短板[6]。热电偶的特点是延展性挺好，这使得它有非常迅速的响应速度。比较能适用于测量快速的动态过程；湿度传感器则恰恰相反，要是太闷的话，就会影响到精度。应尽量别在酸碱性过高或者过低的环境中来用。特别是阴暗角落或空气混浊处也不能放，会极大的影响测量结果的正确性。有些湿度传感器对电源电压有特殊的要求，不然测也测不准了，甚至可能互绕到无法正常工作的地步。为例避免这种麻烦，使用时还需提供合适的、符合要求的供电电源。对比之下，温湿度一体传感器就很好的弥补了上述的缺点。
2.1.2温湿度一体数字传感器
温湿度一体化传感器的重点就在于一体，就是将温度传感器、湿度传感器都整合到了一块芯片上，这样做的优点显而易见，东西变得更小了，那肯定也更便宜了，但在性能上却丝毫没有打折扣，反而变得更加强悍，其精度及抗干扰的能力都比分立式温湿度传感器更加优秀。因此本次课题我选用了DHT11温湿度传感器。
2.2DHT11应用设计
介绍DHT11数字温湿度传感器的时候，不得不说一下他的响应速度.真的是很快，等待时间不墨迹。价格也很实惠。听说生产的时候，每一个DHT11传感器都会在极为精密的湿度校验室中进行专业的校准。DHT11所用的端口也是单线制的，这就使系统更快、更小、功耗更低：说明书上写着信号距离能达20米，但在我们的测试下，空旷地区他的信号传输距离甚至能到达到直线30米以上。现在DHT11现已成为本实验的首选传感器。
2.2.1接口说明
本实验连接线长度半米不到，因此我使用的是5K电阻，如图21所示。
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图21 DHT11应用电路
2.2.2串行接口 (单线双向)
首先我用到DATA，想让电脑跟DHT11建立通讯，其中我们设置
数据形式：单总线；通讯时间：4ms左右。
采集到的数据数据分小数部分和整数部分，操作流程如下:一次完整的数据传输为40bit,高位先出。
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