【正文】 3 ATKHC05 模塊與單片機系統(tǒng)連接示意圖圖中實線表示必須連接，虛線則表示可連可不連，這個可以根據(jù)具體的需要選擇性使用即可。TXD 為發(fā)送數(shù)據(jù)的引腳，一般表示為自己的接收端，正常通信必須接另一個設備的 TXD。自收自發(fā)：正常通信時 RXD 應該接其他設備的 TXD，因此如果要接收自己發(fā)送的數(shù)據(jù)顧名思義，也就是自己接收自己發(fā)送的數(shù)據(jù)，即自身的 TXD 直接連接到 RXD，用來測試本身的發(fā)送和接收是否正常，是最快最簡單的測試方法，當出現(xiàn)問題時首先做該測試確定是否產品故障，也稱回環(huán). . . .測試。RS232 串口標準中的 RXD 和 TXD 都是站在 DTE 立場上的串口通信，使用串口通信協(xié)議，即發(fā)送時將數(shù)據(jù)拆分為 8 個字節(jié)的二進制 ，一位一位的發(fā)送（高低電平）。相對于 51 單片機串口引腳，高低電平的發(fā)送細節(jié)不需要我們去定。模塊上帶連接狀態(tài)指示燈，LED 快閃表示沒有藍牙連接，LED 慢閃表示進入 AT 命令模式，雙閃表示藍牙已連接并打開了端口。體積小巧（*），工廠貼片生產，保證貼片質量。支持從 4800bps~1382400bps 間的標準波特率，可通過 AT 命令切換為主機或者從機模式，可通過 AT 命令連接指定設備。輸入電壓也絕對不能超過 7V。 DHT11 溫濕度傳感器DHT11 溫濕度傳感器，具有品質良好、響應快、抗干擾能力強、性價比高等優(yōu)點，是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器，它應用了專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，以確保產品具有極高的可靠性與長期穩(wěn)定性。校準系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP 內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達 20M 以上，這些優(yōu)點使其成為各類應用場合的極佳選則。該傳感器供電電壓為 5V，溫濕度測量范圍為 050℃，濕度范圍為 2090%RH。單片機與 DHT11 之間的通訊采用單總線數(shù)據(jù)格式傳輸，單片機發(fā)送一次信號后，預示著數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始。對于該溫濕傳感器的通信協(xié)議時序將會在后面章節(jié)進行進一步介紹。在電路設計時，可以在數(shù)據(jù)引腳上外加一個 5K 大小的上拉電阻，其作用是傳感器在時序工作時，數(shù)據(jù)線引腳電平需由上拉電阻拉高。圖 34 DHT11 溫濕度傳感器簡單的應用電路和封裝 LED1602 液晶屏LCD1602 是很多單片機愛好者較早接觸的字符型液晶顯示器，它的主控芯片是HD44780 或者其它兼容芯片。如果在兩塊平板間再填充上具有三元色的濾光層，就可以實現(xiàn)顯示彩色圖像的效果。1602LCD 主要技術參數(shù)：顯示容量為 162 個字符，芯片工作電壓范圍是 至，工作電流為 ()，模塊最佳工作電壓為 ，字符尺寸大小為(WH)mm，液晶屏尺寸大小如圖 35。輸出：D0—D7 為狀態(tài)字。輸出：D0—D7 為數(shù)據(jù)。輸出：無。輸出：無。）。. . . .圖 36 16 條引腳的 LCD1602 實物圖（正面）圖 37 16 條引腳的 LCD1602 實物圖（反面） 無線溫濕度采集系統(tǒng)的硬件設計本論文設計的無線溫濕度采集系統(tǒng)主要是由五個部分組成：51 單片機作為核心微處理器部分、無線藍牙收發(fā)部分、傳感器電路部分、液晶屏顯示部分、電源部分。使本文設計的溫濕度采集系統(tǒng)既可以單獨將板子拿出來當做溫濕度測量工具使用，也可以通過藍牙無線將數(shù)據(jù)傳輸給電腦端進行數(shù)據(jù)保存、實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等處理，大大增強了該溫濕采集系統(tǒng)的實用性和適應性。. . . .圖 38 傳感器節(jié)點組成框圖溫濕度傳感器 DHT11 僅僅通過單總線與 51 單片機連接就可以進行溫濕度測量和傳輸，該傳感器最大的特點前文已經提到，是既可以傳輸時鐘信號又可以傳輸數(shù)據(jù)信號[19]，與傳統(tǒng)的傳感器跟單片機連接接口的設計相比，不需要進行信號變換，免去了A/D 轉換、電流電壓轉換等電路的設計，使得該溫濕度采集系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的硬件設計變得簡單。. . . .圖 37 系統(tǒng)硬件電路設計電路圖 如圖 ，溫濕度傳感器通過單總線 PIN2 引腳數(shù)據(jù)端口與單片機 引腳端口相連，51 單片機的 （RXD）引腳與 （TXD）引腳為串行接口分別與藍牙收發(fā)芯片 HC05 的 TXD 和 RXD 引腳相連。 液晶屏的 RS 是命令/數(shù)據(jù)選擇引腳，接單片機的 引腳。D0—D7 為并行數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳與 51 單片機的~ 相連，并接 10K 的上拉電阻。本文設計的系統(tǒng)中，液晶屏只有讀操作，沒有寫操作，所以液晶屏的 RW 引腳始終接地。自鎖開關電路在電路中起到電源的開關作用，常開的其中一腳接 DC 電源插口電源腳，常開的另一腳接電路的 VCC。HC05藍牙模塊和LED1602液晶屏均被設設為可拆卸的形式，方便對HC05藍牙模塊和LED1602液晶屏進行驅動和調試，如果元器件意外損壞，可及時進行更換。為整個溫濕度采集系統(tǒng)搭建最基礎的硬件實現(xiàn)平臺。. . . .第 4 章 基于 DHT11 溫濕度采集系統(tǒng)的軟件驅動設計 DHT11 的時序DHT11的pin2腳總線空閑時狀態(tài)為高電平，首先初始化51單片機為輸出狀態(tài)，把總線電平拉低然后等待20毫秒（51單片機把總線電平拉低時間必須大于18毫秒，這樣是為了保證DHT11能成功檢測到起始信號）。51單片機發(fā)送拉高開始信號電平結束后，改輸出狀態(tài)為輸入狀態(tài)，延時等待2040us后，讀取DHT11的響應信號，等待DHT11響應信號是否變?yōu)榈碗娖?，當變?yōu)榈碗娖胶螅却?0us后響應信號總線由上拉電阻拉高。圖41 DHT11時序圖正如上段所說，總線為低電平，說明DHT11發(fā)送響應信號，DHT11發(fā)送響應信號后,再把總線拉高80us，準備傳輸數(shù)據(jù)，每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始，高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是0還是1。請檢查線路是否連接正常。DHT11發(fā)送響應信號成功后，將一次性送出40bit的數(shù)據(jù)，高位先出。 . . . . 程序設計流程圖根據(jù)41節(jié)所述的傳感器時序過程，該通信協(xié)議的溫濕度讀取程序設計流程圖如圖42所示。 delay_ms(18)。 //DATA總線由上拉電阻拉高 主機延時20us delay_us()。 delay_us()。 //主機設為輸入 判斷從機響應信號 TRH=1。 //判斷DHT11發(fā)出 80us 的低電平響應信號是否結束 while((!TRH)amp。 respond++)。 //判斷從機是否發(fā)出 80us 的高電平，如發(fā)出則進入數(shù)據(jù)接收狀態(tài) while(TRH amp。 respond++)。 RL_temp = receive()。 TL_temp = receive()。 TRH=1。 //數(shù)據(jù)校驗 untemp=(RH_temp+RL_temp+TH_temp+TL_temp)。 RL_data = RL_temp。 TL_data = TL_temp。 } } //濕度整數(shù)部分 shis= (char)(0X30+RH_data/10)。 //濕度的個 //溫度整數(shù)部分 wens= (char)(0X30+TH_data/10)。 //溫度的個位 //液晶屏溫濕度顯示函數(shù) write_(0x80+9)。 write_date(shig)。%39。 //濕度符號 write_(0x80+0x40+9)。 write_date(weng)。 //溫度符號 write_date(39。)。 delay(300)。 delay(300)。R39。 //毫秒級延時函數(shù) SBUF=39。 delay(300)。\n39。 //毫秒級延時函數(shù) SBUF=0X30+TH_data/10。 //毫秒級延時函數(shù) SBUF=0X30+TH_data%10。 //毫秒級延時函數(shù) SBUF=39。//攝氏度℃ delay(300)。C39。 //毫秒級延時函數(shù) SBUF=39。 delay(300)。如圖43所示，電腦端使用USB接口連接藍牙主機。. . . .圖43 工作中連接主機端的藍牙模塊. . . .圖44 測試效果圖 本章總結本章完成了硬件系統(tǒng)中51單片機的軟件驅動，詳細介紹了DHT11溫濕傳感器的時序通信協(xié)議，以及實現(xiàn)了溫濕度的采集及發(fā)送到電腦的過程。. . . .第 5 章 溫濕度顯示系統(tǒng)與 PC 端軟件對接測試 溫濕度顯示系統(tǒng)人機軟件界面簡介在人機交互的概念（HCI）中，早在60年代初就提出了圖形用戶界面的想法（GUI）。上位機人機軟件界面設計開發(fā)使用的是C編程語言，通過軟件Visual Studio 2022創(chuàng)建Windows窗體應用程序項目，使用Windows窗體構建工具，合理布置，使界面整潔有序，交互友好。第一部分是串口設置，可以選擇不同的串口和波特率；第二部分是接收數(shù)據(jù)的顯示；第三部分是對實時溫濕度曲線的繪制；最后一部分則是控制區(qū)。. . . .圖51 上位機軟件界面 如圖51所示，在該軟件設計中由于需要分別接收溫濕度數(shù)據(jù)以及GPS數(shù)據(jù)，所以采用兩個SerialPort串口，一個接收溫濕度數(shù)據(jù)，一個接受GPS數(shù)據(jù)。在這里基本實現(xiàn)了實時溫度的采集、收集、分析 [22]。 溫濕度采集與顯示系統(tǒng)測試 軟件界面溫濕度數(shù)據(jù)顯示測試將溫濕度采集與顯示系統(tǒng)上、下位機通過無線藍牙模塊進行聯(lián)機通訊，在電腦界面打開溫濕度采集與顯示系統(tǒng)軟件界面，設置相應的串口選項，選擇合適的端口號，打開串口，進行數(shù)據(jù)讀取。圖 54 為當下 MISSION PLANNER 地面站收集到的 GPS 數(shù)據(jù)，圖 55 為上位機軟件實際讀取到的數(shù)據(jù)，由圖可知，溫濕度采集與顯示系統(tǒng)上關于 GPS 定位數(shù)據(jù)讀取是較為精確的。并通過實地試飛，驗證了 F450 四軸飛行器系統(tǒng)能夠平穩(wěn)、安全的運行，并能通過無線數(shù)傳模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到 PC 端，基本實現(xiàn)了本次課題設計的要求。該系統(tǒng)的設計采用了低功耗、成本低的STC89C51單片機和DHT11傳感器，降低了采集傳感器系統(tǒng)的設計成本。藍牙無線收發(fā)模塊的采用使得采集數(shù)據(jù)變得機動靈活方便調試，同時將實時數(shù)據(jù)傳輸給電腦端，與相應的上位機軟件進行對接。另外，在整個系統(tǒng)的軟硬件方面都主要考慮了系統(tǒng)整體的低功耗以及體積小的設計，更方便在四旋翼飛行器上使用，同時避免了系統(tǒng)耗電過快頻繁更換四旋翼飛行器電池和降低四旋翼飛行器續(xù)航能力的困擾。 論文研究的展望與不足 溫控系統(tǒng)雖然發(fā)展模式單一，但隨著智能儀器的逐步升級，其市場發(fā)展越發(fā)的驚人，因此研究出一套可靠的溫濕度采集系統(tǒng)是十分必要的。. . . .參 考 文 獻[1] 宋春霖. 電烘箱溫濕度控制器設計[J]. 科學技術. 2022(8): 175176.[2] 周小偉. 工業(yè)溫濕度控制器報警功能應用[J]. 設備管理與維修. 2022(2): 3232.[3] 葛玻. 微波爐溫度的單片機控制[J]. 自動化儀表. 1996(6): 2122.[4] 陳蓮. 涂覆裝備中溫濕度控制器的設計[D]. 武漢理工大學. 2022.[5] 葛虓. 智能樓宇電采暖綜合控制系統(tǒng)[D]. 哈爾濱工業(yè)大學, 2022.[6] 葉朝輝, 楊士元. 智能家庭網絡研究綜述[J]. 計算機應用研究. 2022(9): 16.[7] 袁雪飛, 王璐萍. 智能家居：引領行業(yè)創(chuàng)新潮流[N]. 中國戰(zhàn)略新興產業(yè), 202211(1).[8] 賀欣. 基于 ARM7 的人工智能溫濕度控制器的研究[D]碩士. 武漢理工大學. 2022.[9] 饒仲, 球劉旭, 輝肖, 慶明. 基于 P L C 的溫濕度控制器的應用[J]. 科技資訊. 2022(21): 104105.[10] 童曉渝. 物聯(lián)網智能家居發(fā)展分析[J].“51