基于手机APP监测的温湿度监测仪设计

论文总字数：15781字

目 录

1 引言 5

1.1 课题研究的目的与意义 5

1.2 国内外相关问题的研究现状 5

1.3 本文的研究内容 6

1.4 主要工作和章节安排 7

2 系统的总体设计 7

2.1 系统需求分析 7

2.2 系统设计原则 7

2.3系统硬件设计总体方案 8

2.4手机APP显示模块设计方案 8

3 系统硬件设计 9

3.1 系统硬件功能的介绍 9

3.1.1 温湿度采集 9

3.1.2 单片机控制模块 10

3.1.3 无线传输模块 10

3.2 系统主要电路的设计 11

3.2.1 MSP430单片机最小系统设计 11

3.2.2　DHT11传感器模块电路设计 13

3.2.3 USER-WIFI232-T基本电路设计 14

4 系统软件设计 14

4.1系统总体设计 14

4.2温湿度模块软件实现 15

5 手机APP软件设计 16

5.1手机APP软件设计分析 16

5.2界面设计 16

5.3 WiFi与上位机的通信 18

6 总结与展望 19

6.1 总结 19

6.2 展望 19

参考文献 21

致谢 23

基于手机APP监测的温湿度监测仪设计

王晓羽

，China

Abstract：With the development of science and technology and the improvement of living standards, people pay more and more attention to the surrounding environment. The environment temperature and humidity are the two most fundamental and most important factor. Therefore, it is very important to measure the temperature and humidity of the surrounding environment to improve people's living comfort and improve people's living environment. This paper is based on MSP430F149 MCU as the core of high performance, low power consumption, using wi-fi transmission mode to establish a temperature and humidity acquisition system. This design mainly includes the temperature and humidity acquisition module, Wi-Fi transmission module and mobile phone APP module. In this paper, the structure of each module is designed and the parameters of the components in the system are determined. The digital temperature and humidity sensor DHT11 is used, which can be displayed on the mobile terminal of the mobile phone in the Wi-Fi environment. The system has the advantages of high cost performance, easy to use, easy to view and so on. It has the characteristics of good integration, excellent performance and so on.

Key words：MSP430F149;DHT11;Remote monitoring; APP; Wi-Fi

1 引言

1.1 课题研究的目的与意义

随着科学技术的不断进步与经济的日益发展，我们周围生活环境变得越来越差。这使得人们也越来越重视营造温馨、舒适的生活环境，而温度和湿度的变化与人们的家具生活息息相关。温湿度影响这人们的穿衣、出行。只有合适的温湿度才能给我们营造出健康、安全、舒适的生活环境。这就需要人们对生活中的温湿度进行监测，并根据温湿度的变化及时增减衣物。这可以极大地改善人们的生活质量，使人们的生活和工作环境达到一个理想的状态。传统的温湿度计虽然价格较为便宜，但是具有诸如测量精度不高、读数不易和功耗高等多种缺点。有一种基于 LCD 显示温湿度值的数字式温湿度计，具有测量方便、简单、灵活等优点。这种温湿度计对温湿度的精度测量有很大的提高，其中的示数也更加易读。由于这种温度计大多基于51单片机，并且使用LED数码管显示，因此性能都比较差，界面不够友好。

随着手机等移动设备的应用越来越广泛，APP为大多数人所使用，手机APP能够提供非常良好的用户体验和优质的用户界面。通过手机应用监测某一个地点的温湿度会给我们带来极大的便利，使我们更加方便的查看温湿度信息，用户体验更加良好。人们可以通过手机APP查看温湿度情况，而不需要亲自查看温湿度显示屏。同时温湿度的变化能够在手机APP统计出来，便于人们查看分析，界面更加友好，这会给人们查看温湿度信息带来极大的方便，通过图表清晰的查看出温湿度变化，而不需要人们亲自记录统计信息。

本文设计的温湿度计是以高性能、低功耗的MSP430单片机为控制，通过数字温湿度传感器对温湿度进行采集，并且能够通过手机APP进行统计显示的。

• 1. 国内外相关问题的研究现状

现在世界各国的温湿度测控系统在飞速的发展，有些国家的温湿度控制系统正在向无人化和自动化的方向发展。Kun Huang(Kun Huang,2012)设计了以STC89C52单片机为核心的温湿度测量系统。该系统包括两个部分:硬件电路设计和软件设计。硬件电路包括单片机最小系统、温度和湿度信号采集电路、键盘电路、LCD显示电路、控制电路和报警电路,软件包括主程序和子程序(温度和湿度设置,采集、显示和处理泛滥,等等)。通过系统功能调试,该系统可以实现温湿度信息采集、显示和控制。Daniel Bufford（Daniel Bufford，2014）提出温度和湿度监测系统在工业、农业和医疗行业具有重要的实用价值和前景。随着计算机技术的发展,这些传统的人工监测计划将被测量技术和无线通信技术等电子监控设备逐步取代。全世界现在大概有50个国家从事传感器的研制生产工作，有数千家的生产和研发单位。美国在20世纪90年代末就对无线传感技术进行了研究，并在军事领域首先投入研究。2003 年，美国的加州大学洛杉矶分校（University of California，Los Angeles）、康奈尔大学（Cornell University）和加州大学伯克利分校（University of California，Berkeley）等多所大学都取得了高水平的研究成果。其中多所大学对传感器节点的协议信息、算法及操作系统等进行了深层次的研究，同样取得丰富的科研成果。为鼓励无线传感器网络的发展，美国的自然科学基金会在加州大学洛杉矶分校（University of California，Los Angeles）建立了无线传感器网络研究中心。此外，英国、日本、西班牙、荷兰等发达国家的多所高校也逐渐加大对无线传感器网络技术的研究投入，并在环境监测、生物医疗、防恐反恐等领域取得了很棒的成果。

我国对温湿度测控技术的研究起始于20世纪80年代末，相对于国外来说比较晚。我国的工程师们对于温湿度测控技术进行了一些改进，并且对温度室内控制技术进行了掌握。我国的温度测控技术正在从简单的应用过渡到实用化阶段。在技术上，与发达国家相比，存在较大差距。我国暂时没有真正意义上的多参数综合控制系统，是以单片机控制的单参数单回路系统居多。我国温度测量控制的现状与工厂化的程度相差甚远,有许多问题仍然给我们带来很大的困扰。冯媛硕[4]等（冯媛硕，2014）提出通常的温度和湿度的测量时采用热敏电阻和湿敏电容。这种传统的设计在线性度、互换性和重复读等方面有些问题存在[5]。使用MSP430单片机能够实现温湿度全程的自动检测与控制，而且MSP430单片机易于学习、掌握，并且性价比高。使用MSP430单片机设计温湿度度控制系统可以及时的监测到周围环境的变化。季作亮（季作亮，2014）提出可以使用无线收发的传输方式，通过采用模块化的设计，可以建立了一个集采集与调节室内温湿度于一体的系统。化腾飞[2]（化腾飞，2015）提出了对基于高性能、低功耗 MSP430F149单片机和通过单总线方式控制的温湿度传感器 AM2301的系统研究，并且实现了智能温湿度计对家居环境中温度、湿度进行监测。为智能家居的环境监测做了基础，并方便基于 MSP430F149单片机做进一步扩展工作。程艳（程艳，2015）年针对市场上的温湿度计存在着的精度高但价格比较昂贵或者价格低但精度低和功耗高的问题，提出了一种基于 MSP430F149单片机的低功耗温湿度计的设计方法。MSP430F149 是超低功耗单片机，用它作为温湿度计的控制器，能够降低系统功耗，且该型号单片机价格比较便宜。

通过对以上温湿度系统的研究，我发现温湿度计系统还有许多需要改进的方面。在保持低功耗和价格低的同时还可以增加一下统计监测的功能，可以对温湿度的变化进行监测与分析。可以通过无线传输数据，使用手机APP查看数据统计，使得产品更加的便于使用。

1.3 本文的研究内容

本文研究的内容通过以下三个模块进行设计：温湿度采集模块，主要是对温湿度进行实时采集；数据收发模块，利用Wi-Fi技术，对数据进行收法；手机APP显示模块，用于显示当前的温度、湿度，并统计这一阶段的温度和湿度变化。

温湿度数据采集模块利用MSP430F149单片机和温湿度传感器将温湿度信息进行采集。单片机是整个系统的核心，它控制了温湿度的采集与传输。本文利用DHT11温湿度传感器，利用MSP430单片机进行实现。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：15781字

相关图片展示：