基于藍牙技術的智能氣象站系統(tǒng)設計說明

1、 . . . 泉 州 師 學 院畢業(yè)論文（設計）題 目 基于藍牙技術的智能氣象站系統(tǒng)設計 The Design of Intelligent Weather Station System based on Blootooch Technology 物理與信息工程 學 院 電子信息科學與技術專 業(yè) 07級 1 班學生 泉勇 學 號 070303037 指導教師 仲偉博 職 稱 副教授 完成日期 2011年4月 15 日 教務處 制基于藍牙技術的智能氣象站系統(tǒng)設計物理與信息工程學院 07級電子信息科學與技術 070303037 泉勇指導教師 仲偉博 副教授摘 要一種基于HC-06藍牙模塊的智能氣象

2、站系統(tǒng)，系統(tǒng)采用STC系列單片機控制，以DHT21溫濕度傳感器和根據(jù)時差法原理的超聲波傳感器實現(xiàn)對環(huán)境的溫濕度和風速風向進行采集，并通過藍牙無線傳輸?shù)浇邮漳K將溫濕度和風向風速數(shù)據(jù)顯示在LCD1602上。DHT21數(shù)字溫濕度傳感器數(shù)據(jù)線為單總線；超聲波測風模塊通過單片機發(fā)射40kHz的脈沖信號，應用CD4052選通發(fā)射與接收回路。關鍵詞STC89C52 HC-06藍牙模塊 DHT21 超聲波傳感器 智能氣象站 目錄第一章引言41.1 本設計的背景41.2 本設計的系統(tǒng)方案41.2.1 系統(tǒng)的功能實現(xiàn)41.2.2 系統(tǒng)的技術實現(xiàn)4第二章氣象站系統(tǒng)的組成框圖42.1 氣象站發(fā)送模塊框圖52.2 氣

3、象站接收模塊框圖5第三章氣象站系統(tǒng)硬件設計53.1 發(fā)送與接收模塊的單片機最小系統(tǒng)53.2 發(fā)送與接收模塊的無線通信模塊HC-06藍牙模塊63.2.1 藍牙技術簡介63.2.2 HC-06藍牙模塊部分電路63.3 DHT21數(shù)字溫濕度傳感器73.3.1 DHT21簡介73.4超聲波風速風向傳感器與其電路部分93.4.1超聲波風速風向傳感器原理93.4.2超聲波風速風向傳感器電路組成原理113.4.3超聲波測風方案設計論證143.5氣象站系統(tǒng)的報警模塊143.6氣象站系統(tǒng)的電源部分153.7發(fā)送與接收模塊的MAX232串口電路153.8接收模塊顯示電路16第四章氣象站系統(tǒng)的軟件設計164.1氣象

4、站系統(tǒng)的主程序流程164.2系統(tǒng)子程序流程圖174.2.1發(fā)送模塊DHT21溫濕度子程序流程圖174.2.2發(fā)送模塊超聲波測風子程序184.2.3接收模塊LCD1602顯示程序194.2.4報警子程序20第五章氣象站系統(tǒng)調試20第六章總結21致22參考文獻22附錄23附錄1 發(fā)送模塊原理圖23附錄2 接收模塊原理圖24附錄3 發(fā)送模塊PCB圖24附錄4接收模塊PCB圖25附錄5 系統(tǒng)程序25第一章 引言1.1 本設計的背景溫度、濕度、風速、風向等氣象條件與生產生活密切相關，如果采用人工進行定時監(jiān)測，不僅浪費大量的人力，而且不能做到實時監(jiān)控；如果采用有線測控系統(tǒng)則需要鋪設光纜或電纜，這樣不但增加

5、了成本，而且降低了系統(tǒng)的靈活性和可擴展性，還具有線路多、布線復雜、維護困難等缺點，使用區(qū)域也有一定的局限性。針對上述的問題，提出了采用傳感器技術、自動控制技術和無線藍牙技術相結合的智能氣象站系統(tǒng)對環(huán)境氣象進行實時監(jiān)測。與多種無線通信技術1相比，藍牙技術具有應用廣泛性，傳輸速率高，穿透性強，低功耗與準確性等優(yōu)點。機械式風向風速傳感器因其易損壞、精度不高等缺點，而逐漸被更優(yōu)良的傳感器所代替，其中基于時差法的超聲波風速風向傳感器就是其中之一。1.2 本設計的系統(tǒng)方案1.2.1 系統(tǒng)的功能實現(xiàn)通過溫濕度與風速風向傳感器采集環(huán)境的溫濕度、風速風向信號，將信號處理然后通過無線傳輸?shù)骄嚯x十多米的地方進行顯示

6、，實現(xiàn)實時監(jiān)測環(huán)境的溫度、濕度、風向和風速，給人們生產生活提供環(huán)境氣象參數(shù)，從而合理的安排生產生活。1.2.2 系統(tǒng)的技術實現(xiàn)1.DHT21數(shù)字溫濕度傳感器，部包含一個電容式感濕元件和NTC測溫元件，還有A/D轉換模塊，實現(xiàn)溫濕度數(shù)字信號輸出。同時DHT21又是單總線形式，與單片機相連減少了I/O口的使用。2.超聲波測風模塊，根據(jù)時差法原理，在一定距離下分別測量超聲波的逆風和順風傳輸時間，然后通過公式求解風速的大小。然后分別測得兩個垂直方向的風速，再通過公式計算出此時的風向。理論上風速測量圍可以通過調整傳感器的距離而改變。3.采用STC89C52單片機控制單元2，產品較為普遍，價格便宜，易于控

7、制。對STC89C52用C語言編寫程序，可讀性較好。4.無線通信采用全球廣泛使用的藍牙技術，本設計采用HC-06藍牙模塊，該模塊可實現(xiàn)十米的無線數(shù)據(jù)傳輸。5.LCD1602液晶顯示器為工業(yè)字符型液晶，能夠顯示32個字符，可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進行簡單顯示。第二章 氣象站系統(tǒng)的組成框圖氣象站系統(tǒng)分為發(fā)送和接收兩個模塊：發(fā)送模塊主要由溫濕度采集模塊、風速風向采集模塊、單片機控制模塊、藍牙發(fā)送模塊、報警模塊和電源模塊等組成；接收模塊主要由藍牙接收模塊、單片機控制模塊、液晶顯示模塊、電源模塊和報警模塊等組成。具體框圖如下：2.1 氣象站發(fā)送模塊框圖DHT21報警器STC89C52單片機超聲波測風HC-06藍牙模

8、塊天線圖2.1 發(fā)送模塊信號采集發(fā)送過程3為DHT21、超聲波測風模塊4將信號傳給STC89C52單片機，單片機將信號處理，并進行超溫濕度、風速報警。處理后的信號經串口發(fā)送給HC-06藍牙發(fā)射模塊發(fā)射出去，采用2.4GHZ全球免費波段。2.2 氣象站接收模塊框圖天線HC-06藍牙模塊報警器LCD顯示STC89C52單片機圖2.2 接收模塊信號接收過程為HC-06藍牙接收模塊接收信號，將信號通過串口傳輸給STC89C52單片機處理，如果超過溫濕度、風速上限，將控制報警器報警。處理后的信號通過LCD1602液晶顯示。第三章 氣象站系統(tǒng)硬件設計3.1 發(fā)送與接收模塊的單片機最小系統(tǒng)本系統(tǒng)采用MCS-

9、51系列STC89C52單片機芯片5作為發(fā)送與接收模塊的控制單元，芯片具有如下特點：（1） 抗干擾性強；（2） 低價格；（3） 低功耗：掉電模式耗電低于0.1uA，正常工作模式為4mA7mA，掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于電池供電系統(tǒng)；（4） 處理速度快，最高主頻為90MHZ；（5） 通過MAX232電平轉換芯片即可進行下載，編程方式靈活，可用C語言進行編寫，可讀性強，8KB的部ROM增強編程方便性。發(fā)送與接收模塊的控制單元電路原理圖如圖3.1：圖3.1 STC89C52單片機最小系統(tǒng)圖3.1中間部分為STC89C52芯片，該芯片采用40腳雙列直插DIP封裝，第40腳接+5V電源，第20腳接

10、地，左上部分為復位電路，接單片機的第9腳，但按下鍵時即對系統(tǒng)進行復位。左下為晶振電路，采用11.0592MHZ的晶振。第31腳接高電平。3.2 發(fā)送與接收模塊的無線通信模塊HC-06藍牙模塊3.2.1 藍牙技術簡介藍牙技術6是一種近距離地保證可靠接收和信息安全的無線通信技術。于1998年5月由愛立信、英特爾、諾基亞、東芝和IBM等五大公司組成的SIG（Special Internet Group）聯(lián)合制定的標準。藍牙技術工作在全球通用的2.4GHzISM頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps。藍牙技術特點7：（1） 完好的替代功能：藍牙所用的無線通道像有線電纜一樣準確無誤地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；（2） 信息

11、安全性高：藍牙技術采用跳頻技術能很好的保證信息的安全性；（3） 承載能力強：同時連接多個設備，支持不同類型（如聲音和數(shù)據(jù)）的信息的發(fā)送與接收；（4） 超低功耗：設備可用電池供電；（5） 致密性高：藍牙芯片部結構復雜但體積?。唬?） 全球通用。3.2.2 HC-06藍牙模塊部分電路HC-06藍牙模塊8,9,10主要性能參數(shù)：（1） 頻率：2.4GHz ISM band（2） 調制方式：GFSK（3） 發(fā)射功率等級：class2（4） 靈敏度：-80dBm（5） 通信速率：2Mbps（6） 供電電源：3.3V（7） 工作溫度：-20 +55HC-06藍牙模塊部分電路圖如圖3.2.1：圖3.2.1

12、HC-06藍牙模塊部分電路圖3.2左邊部分為藍牙芯片，其TX與RX引腳分別接STC89C52的RXD(P3.0)和TXD（P3.1），PIO1接LED燈，當LED常亮時表示藍牙數(shù)據(jù)開始傳輸。右上部分為電源+5V轉為+3.3V電路。HC-06藍牙模塊實物如圖3.2.2：圖3.2.2 HC-06藍牙模塊3.3 DHT21數(shù)字溫濕度傳感器3.3.1 DHT21簡介DHT21數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包含一個電容式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能的8位單片機

13、相連。因此該傳感器響應快、抗干擾能力強、性價比高等優(yōu)點。單總線串行接口，使系統(tǒng)變得簡單快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上。傳感器為4針單排引腳封裝。其性能指標如表3.3.1。測量圍精度分辨力濕度（0100）%±3%0.1%溫度（-2060）±10.1表3.3.1 性能指標DHT21引腳圖如圖3.3.1。本設計將1腳接電源+5V，2接STC89C52的I/O口P1.0，3腳接地。圖3.3.1DHT21為單總線數(shù)據(jù)輸出口，如圖3.3.1,1腳接電源+5V，2腳接數(shù)據(jù)線，3腳接地，4腳置空。DATA用于與單片機進行通信和同步，數(shù)據(jù)格式為：40bit數(shù)據(jù)=16

14、bit濕度數(shù)據(jù)+16bit溫度數(shù)據(jù)+8bit校驗和，濕度高8位+濕度低8位+溫度高8為+溫度低8位=校驗和，當溫度低于0時，溫度數(shù)據(jù)的最高位置1。DHT21與單片機數(shù)據(jù)傳送過程如圖3.3.2。圖3.3.2空閑時總線為高電平，通信開始時單片機拉低總線500s后釋放總線，延時2040s后單片機開始檢測DHT21的響應信號；從機的響應信號時一個80s左右的低電平，隨后主機再拉高總線80s左右代表即將進入數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)，如圖3.3.3。圖3.3.3高電平后就是數(shù)據(jù)位，每1bit數(shù)據(jù)都是由一個低電平時隙和一個高電平組成，低電平表示數(shù)據(jù)的起始，其后的高電平表示數(shù)據(jù)位。 數(shù)字1信號表示方法如圖3.3.4。圖3

15、.3.4 數(shù)字0信號表示方法如圖3.3.5。圖3.3.5一次傳送共40bit數(shù)據(jù)，當傳送完最后一位數(shù)據(jù)后，DHT21拉低總線50s左右，隨后釋放總線，由上拉電阻拉高總線。DHT21實物如圖3.3.6。圖3.3.6 DHT21數(shù)字溫濕度傳感器3.4超聲波風速風向傳感器與其電路部分3.4.1超聲波風速風向傳感器原理超聲波在空氣中傳播時，順風與逆風條件下存在速度差。當傳播距離固定時，此速度差反映為時間差11。如圖3.4.1，選定一對超聲波收發(fā)傳感器，在無風條件下超聲波的風速為，假設風速為，圖3.4.1則超聲波在順風下速度=+，逆風則為=-。設超聲波順風傳播時間為，逆風傳播時間為，超聲波收發(fā)距離為。得

16、：求解方程得： （1）由此求得一維的風速，當在垂直方向再放置一對超聲波收發(fā)傳感器時，可測得二維的風速，如圖3.4.2所示，假設1、2方向所測的風速為，3、4方向所測的風速為，則風速圖3.4.2，即 （2）假設與之間的夾角為q，又，所以q= （3）隨著風從0º360º的變化，q= （4）所以只要測得、的值便可求出風速、風向的大小。3.4.2超聲波風速風向傳感器電路組成原理 超聲波風速風向傳感器電路組成原理框圖如圖3.4.3，圖中的雙向四通道選通開關即為STC89C52單片機雙向四通道選通開關Cx20106A發(fā)送40kHz脈沖接收發(fā)射回路接收回路通道控制圖3.4.3 原理框圖C

17、D4052模擬開關。CD4052是一個差分4通道數(shù)字控制模擬開關，其引腳圖如圖3.4.4。圖3.4.4引腳功能如表3.4.1。CD4052引腳功能說明引腳號符號功能1 2 4 5IN/OUTY 通道輸入/輸出端11 12 14 15IN/OUTX通道輸入/輸出端9 10A B地址端3OUT/INY 公共輸出/輸入端13OUT/INX 公共輸出/輸入端6INH禁止端7VEE模擬信號接地端8Vss數(shù)字信號接地端16VDD電源+表3.4.1當INH腳位“1”時，所以通道截止，CD4052的真值表如表3.4.2。本設計將CD4052的A、B引腳與CD4052真值表輸入狀態(tài)“開”通道INHBACD405

18、2000X0,Y0001X1,Y1010X2,Y2011X3,Y31*NONE表3.4.2STC89C52的I/O口P3.4、P3.5相連，X腳接P3.3；X0、X1、X2、X3引腳分別接超聲波傳感器S0、S1、S2、S3的發(fā)射回路，則Y0接S1的接收回路，Y1接S0的接收回路，Y2接S3的接收回路，Y3接S2的接收回路。Y腳接CX20106A的1腳，CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與超聲波傳感器頻率40KHz較為接近，所以把它用于超聲波檢測接收電路。實驗證明用CX20106A接收超聲波，具有很高的靈敏度和較強的

19、抗干擾能力，其電路圖如圖3.4.5，第7腳為接收信號輸出端，將其與STC89C52的I/O口P3.2（外部中斷0）相連，當有接收信號時則響應單片機外部中斷0。 圖3.4.5 超聲波測風模塊電路原理圖如圖3.4.6，其發(fā)射回路為40kHz脈沖信號經過三極管放大，再經過脈沖變壓器，將脈沖電壓達到100Vpp左右，從而驅動超聲波傳感器發(fā)射40kHz的超聲波信號。接收通過1N4148開關二極管與發(fā)射回路隔離，經0.1F的電容送到接收回路中。STC89C52通過控制I/O口P3.4、P3.5選通相應的發(fā)射與接收回路，從P3.3發(fā)射40kHz的脈沖信號并同時打開定時器0，當P3.2接收到負脈沖信號就表示接

20、收信號，同時關閉定時器0，從而測得超聲波的一路傳播時間，以此類推測得四路傳播時間，最后算出風速、風向大小。風向以正北方向為0°，正南為180°，正東為90°，正西為270°。測試時將傳感器支架固定，選定S0為北，S1為南，S2為西，S3為東。圖3.4.6 超聲波測風電路原理圖3.4.3超聲波測風方案設計論證超聲波在空氣中25的速度為v=346m/s,本設計中兩對超聲波傳感器的固定距離為d=0.217m,可求得在無風條件下超聲波傳播時間為t=d/v=0.217/3460.63ms=630ms。假設風速是50m/s,那么此時的超聲波順風速度v=346+50=

21、396m/s，則超聲波順風傳播時間為t1=d/v=0.217/3960.55ms=550ms；此時的超聲波逆風速度為v=346-50=296m/s,則超聲波逆風傳播時間為t2=d/v=0.217/2960.73ms=730ms。假設風速是3m/s,此時的超聲波順風速度為v=346+3=349m/s,則超聲波順風傳播時間為t1=d/v=0.217/3490.62ms=620ms;此時的逆風速度為343m/s,則逆風傳播時間為t2=0.217/343632ms。在本系統(tǒng)中的超聲波傳輸時間主要通過外部中斷0響應定時器0工作方式1計時，其中外部中斷的響應時間為100ns200ns，這可以忽略不計。定時

22、器0計數(shù)值從065535，單片機主頻為11.0592MHz,則定時器0一個計數(shù)值所對應的時間為1.09ms,當超聲波開始發(fā)射時定時器開始計時，當接收時單片機外部中斷響應關閉定時器0，從理論上分析風速從0m/s346m/s超聲波的傳播時間單片機定時器是可以測得的。假如超聲波傳感器在電聲、聲電轉化過程中存在一定時延，這是測風精度的關鍵，當超聲波電聲、聲電轉化時延大于或接近超聲波傳播時間時，則無法測得風速的大小，所以超聲波傳感器的精度在這里很關鍵。本設計采用的EFR40RS超聲波傳感器其電聲、聲電轉換時間為1ms,顯然大于超聲波在空氣中距離為d=0.217m的傳播時間，但是可以通過增大超聲波傳感器的

23、固定距離d來增大傳播時間,其精度為±3m/s,最小靈敏度為-65dB,其帶寬為3kHz。所以方案論證結果為，只要超聲波傳感器選擇精度較高的，而且傳感器之間的距離也不能太小，一般的51單片機能夠測得其傳播時間，從而算出風速大小。3.5氣象站系統(tǒng)的報警模塊系統(tǒng)報警主要是當所測得的溫濕度、風速超過設定的值時，由蜂鳴器和LED產生報警。其原理圖如圖3.5.1和3.5.2。LED報警狀態(tài)為閃爍狀態(tài)。發(fā)射模塊的蜂鳴器接P2.1，LED燈接P2.7；接收模塊的蜂鳴器接P2.0，LED燈接P2.1。 圖3.5.1 蜂鳴器報警 圖3.5.2 LED報警3.6氣象站系統(tǒng)的電源部分 發(fā)射與接收模塊的電源均

24、用+9V的干電池經7805穩(wěn)壓輸出+5V的電源，其電路原理圖如圖3.6。圖中J3的2腳位+9V，1腳為地；S4為撥動開關，電容C11、C12、C13、C14均為7805輸入輸出端的濾波電容；D17為發(fā)光二極管，即電源指示燈；D19為1N4007保護二極管，當輸入端短路時，給輸出電容C14一個放電回路，防止7805被擊穿損壞。圖3.6 電源部分3.7發(fā)送與接收模塊的MAX232串口電路MAX232串口電路主要用于STC89C52單片機程序的燒寫以與用于擴展與上位機的通信。計算機串口采用的是RS232C負邏輯電平，“1”表示-12V，“0”表示+12V，與單片機的的TTL電平不同，因此通過MAX2

25、32串口電路實現(xiàn)與計算機進行通信。其電路圖如圖3.7，圖中的5個電容均為0.1F的瓷片電容，起到降低芯片的噪聲干擾。MAX232的11腳接STC89C52單片機的TXD（P3.1），12腳接單片機的RXD（P3.0）；右下為串口母頭，用于與計算機的通信，第3腳（計算機數(shù)據(jù)輸出端）為從計算機輸出至單片機端口，第2腳（計算機數(shù)據(jù)輸入端）為從單片機輸入至計算機，5腳為地線，其余引腳在此不用。圖3.7 MAX232串口電路3.8接收模塊顯示電路接收模塊顯示電路采用LCD1602液晶顯示。LCD1602能顯示16個字符×2行，即32個字符。LCD液晶模塊部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經存儲

26、了160個不同的字符，這些字符有阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用符號和日文假名等，每一個字符都有一個固定的ASCII代碼。其引腳說明如表3.8。編號符號引腳說明編號符號引腳說明1GND電源地9DB2數(shù)據(jù)2VCC電源正極10DB3數(shù)據(jù)3VEE液晶顯示偏壓11DB4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12DB5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13DB6數(shù)據(jù)6E使能信號14DB7數(shù)據(jù)7DB0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8DB1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極表3.8 LCD1602引腳說明LCD1602在本設計中的電路連接圖如圖3.8,1腳和3腳接地，2腳接電源+5V，4腳接STC89C52圖3.8 LCD1602電路連接圖單片機

27、的P2.5,5腳接P2.6,6腳接P2.7,714腳接P0口，15腳串接一個10K的電阻然后接到電源+5V。第四章 氣象站系統(tǒng)的軟件設計氣象站系統(tǒng)軟件部分分發(fā)送和接收兩個模塊12,13，在此僅分析主程序與各子程序的流程。涉與的子程序為DHT21溫濕度子程序，超聲波風向風速子程序，報警子程序，LCD1602液晶顯示子程序。軟件編程所使用的編程語言為C語言，編程軟件為偉福6000，此軟件程序編譯測試后產生的HEX文件通過STC-ISP V391軟件并通過MAX232串口電路下載進STC89C52單片機。詳細程序請見附錄54.1氣象站系統(tǒng)的主程序流程發(fā)送模塊DHT21采集溫濕度超聲波傳感器采集風向風

28、速單片機處理溫濕度風向風速數(shù)據(jù)超出預設溫濕度風速？報警Y藍牙發(fā)射藍牙接收單片機處理溫濕度風向風速數(shù)據(jù)超出預設溫濕度風速？報警Y液晶顯示接收模塊圖4.1 系統(tǒng)軟件主程序流程圖4.2系統(tǒng)子程序流程圖4.2.1發(fā)送模塊DHT21溫濕度子程序流程圖DHT21為單總線數(shù)字信號輸出，其數(shù)據(jù)線接單片機的P1.0，其程序流程圖如圖4.2，首先由單片機拉低總線至少500ms的低電平作為開始信號，當數(shù)據(jù)傳送完之后，由從機拉低50ms的低電平后單片機再拉高總線，表示總線進入空閑狀態(tài)。拉高延時2040s從機拉低80s低電平響應信號？從機拉高80s高電平與是否結束？N結束從機拉低80s低電平是否結束？NYY數(shù)據(jù)接收狀態(tài)

29、，40bit最后一位結束？NY從機拉低50s后，單片機拉高總線進入空閑狀態(tài)數(shù)據(jù)校驗正確否？Y接收數(shù)據(jù)單片機發(fā)開始信號，拉低至少500s圖4.2.1 DHT21溫濕度子程序流程圖4.2.2發(fā)送模塊超聲波測風子程序 通過定時器1工作方式2定時發(fā)送四路40kHz的脈沖信號，CD4052的A、B腳選通發(fā)射與接收回路，定時器0工作方式1計算超聲波的傳播時間t，分別測得四路時間值，最后求出風速、風向大小。外部中斷0，定時器0，定時器1初始化打開定時器1定時發(fā)送40kHz的脈沖打開定時器0和外部中斷0四路通道發(fā)射與接收選擇是否產生外部中斷？關閉定時器0Y讀取時間是否有四路時間？NY計算風速、風向的大小圖4.

30、2.2 超聲波測風程序流程圖4.2.3接收模塊LCD1602顯示程序 1602液晶需要設置許多指令以與初始化等，這些都要通過寫命令來實現(xiàn)。送入數(shù)據(jù)時要通過寫入并口即P0口數(shù)據(jù)，之前先確定寫入的RAM地址，再送入數(shù)據(jù)進行特定位置的顯示。要特別注意的是，液晶顯示是以ASCII碼顯示的，比如要顯示“0”，其對應的ASCII碼實際上是“0x30”，也就是“0+0x30”才是表示“0”或者用0即加單引號也可以表示。第一行后顯示濕度和溫度值“RH:xx .x% T:xx.x”，第二行后顯示風速和風向值“S：xxm/s D:xx”。由于LCD1602不能顯示字符“”和“°”，故只顯示數(shù)值大小，默認

31、溫度其程序14流程圖如圖4.2.3。初始化送第一行地址和數(shù)據(jù)送第二號地址和數(shù)據(jù)顯示相應的溫濕度和風向風速大小圖4.2.34.2.4報警子程序如果所測得的溫濕度風速值大小大于預設的值，則置相應的I/O口為低電平，蜂鳴器將發(fā)出斷斷續(xù)續(xù)的鳴叫和LED燈將一閃一閃。其程序流程圖如圖4.2.4。預設溫濕度和風速報警值超過設定值？報警YN第五章 氣象站系統(tǒng)調試系統(tǒng)主要由發(fā)送模塊和接收模塊組成。用萬用表分別檢測無短路或斷路情況，測得電源部分7805輸出端+5V，電源指示燈亮，單片機芯片、CD4052芯片、MAX232芯片、CX20106A芯片、三極管等管腳芯片電壓正常。藍牙模塊接上電源LED指示燈正常點亮。

32、先對溫濕度采集電路進行調試，通過偉福6000編寫C語言程序，再用STC-ISP V391下載軟件將HEX文件燒寫進入單片機，發(fā)現(xiàn)藍牙能夠正常傳輸數(shù)據(jù)，測得環(huán)境的溫濕度能在接收模塊的LCD1602液晶顯示器上正常顯示，溫度精確到0.1，濕度精確到0.1，溫度的測量圍為-20.0+60.0，濕度測量圍為0.0%99.9%，并在超過預設報警值時產生報警，報警狀態(tài)為LED燈隔一秒的時間一亮一滅和蜂鳴器隔一秒叫一次，即燈亮蜂鳴器也叫，燈滅蜂鳴器則停止鳴叫，從而實現(xiàn)警示的作用。其次對風向風速采集電路進行調試，發(fā)射電路外加一個直流電壓+12V，通過偉福6000編寫C語言程序，再用STC-ISP V391下載

33、軟件將HEX文件燒寫進入單片機，發(fā)現(xiàn)藍牙能夠正常傳輸數(shù)據(jù)，接收模塊顯示一個固定的風速風向值，無論外界風速大小如何變化，其值仍不變。采用數(shù)字示波器測得單片機P3.3輸出有40kHz的脈沖信號，在超聲波中周的輸入級也可測得12Vpp的40kHz的脈沖信號，但是在中周的輸出級測得的信號微弱，不能達到超聲波傳感器要求驅動電壓100Vpp左右的電壓。也就是超聲波中周不能產生所要求的變壓效果，從而導致信號微弱，導致所測得信號單片機無法區(qū)分，固其測得的值一成不變。還有個原因就是超聲波傳感器的精度不高，而且四個超聲波傳感器的固定距離又偏小。第六章 總結基于藍牙技術的智能氣象站系統(tǒng)的設計，以其低成本、低功耗、便

34、攜式、高精度的設計理念，實現(xiàn)對環(huán)境的溫濕度、風向風速進行監(jiān)測，讓人們的生產生活安排的更加合理有序。藍牙技術是全球廣泛使用的無線通信技術，能夠實現(xiàn)短距離快速傳輸大容量的數(shù)據(jù)，是短距離數(shù)據(jù)通信的首選技術，其不斷成熟的技術，更是給無線通信領域帶來光明的前景，氣象站系統(tǒng)運用藍牙技術實現(xiàn)室外采集數(shù)據(jù)，室觀測的目的。HC-06藍牙模塊，可傳輸十米左右的距離，分為主從模塊，主機作為發(fā)送數(shù)據(jù)，從機作為接收數(shù)據(jù)。DHT21溫濕度數(shù)字傳感器能實現(xiàn)測量圍為溫度-2060，濕度0%99.9%，精度溫度為±1，濕度為±3%，分辨力溫度為0.1，濕度為0.1%，其應用于氣象站系統(tǒng)是再合適不過的。超聲波

35、風速風向傳感器也是能實現(xiàn)高精度、高量程的測風效果，只不過本設計在器件的選用、電路的設計和軟件的設計有一些不合理的地方導致不能測得結果。致本次畢業(yè)設計是在仲偉博老師的精心指導下完成的，不論是在論文的選題或者方案的選擇，還是論文的修改，仲老師都給了我寶貴的意見和建議。在設計的過程中遇到的問題，仲老師都極力的幫助我開拓思路，循序漸進。仲老師以其豐富的經驗和扎實的作風深深地感染了我，使我由衷的敬佩！在此謹向仲老師致以崇高的敬意和最誠摯的意！ 此外，向所有的老師同學說聲！感老師四年的精心培育！感同學四年的相濡以沫！參考文獻1門少杰. 基于nRF905的溫室環(huán)境無線測控系統(tǒng)研究J.電子質量, 2010,(

36、8):1-3,12.2郭堅. 基于STC89C52單片機的多路數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設計J.裝備制造,2010,(4):234.3發(fā)海. 基于單片機STC89C52的LED數(shù)碼管溫度顯示與報警器的實現(xiàn)J.科技信息,2009,(35):87-88.4程為. 基于單片機的風速風向檢測系統(tǒng)設計J.自動化技術與應用,2010,29(8):71-73.5寶元. 基于單片機的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設計J.應用天地,2009,28(12):77-80,83.6馬海. 藍牙技術在自動氣象站上的應用J.現(xiàn)代農業(yè)科技,2010,(12):29,38.7釔汐. 藍牙與ZigBee的簡要比較與分析J.理工大學學報,2007,7(7

37、):146-148,151.8何國泉. 基于藍牙的無線接入點設計J.微型機與應用,2010,29(18):58-60.9伍春. 基于藍牙的無線傳感器網絡節(jié)點設計與實現(xiàn)J.計算機應用與軟件,2010,27(4):74-76,101.10付蔚. 基于藍牙芯片的無線通信模塊設計與開發(fā)J.微計算機信息,2009,25(102):178-179,175.11甘江英.基于SOPC技術的超聲波風速風向檢測系統(tǒng)J.海事大學學報,2009,30(4):75-79.12喻宗泉.藍牙技術基礎M.：機械工業(yè)出版，2006.40-95.13錢志鴻. 藍牙技術原理開發(fā)與應用M.:航空航天大學,2006.101-159.1

38、4戴佳. 51單片機C語言應用程序設計實例精講(第2版)M.:電子工業(yè),2009.45-99.The Design of Intelligent Weather Station System based on Blootooch TechnologyCollege of Physics and Information EngineeringElectronic information science and technology major 070303037 CHEN Quan-yongZHONG Wei-bo associate professorAbstract:This paper i

39、ntroduces a intelligent weather system station based on HC-06 Bluetooth module.That ses STC Series MCU to control.sing DHT21 tempetature and humidity sensors and in accordance with the principle of transit-time ultrasonic sensor achieve the collection of temperature,humidity,wind speed and direction

40、.Through Bluetooth wireless transmission to the receiver module and display the size of the data on the LCD1602.DHT21 digital temperature and humidity sensor data line is a single bs.Ultrasonic wind measurement module launched 40kHz pulse signal by MCU and apply CD4052 stobe transmit andreceive loop

41、.Key words:STC89C52;HC-06 Bluetooth;DHT21; ultrasonic sensor;Intelligent weather station附錄附錄1 發(fā)送模塊原理圖附錄2 接收模塊原理圖附錄3 發(fā)送模塊PCB圖附錄4接收模塊PCB圖附錄5 系統(tǒng)程序程序一：溫濕度程序#include <reg52.h>#include <intrins.h>/typedef unsigned char U8; typedef signed char S8; typedef unsigned int U16; typedef signed int S1

42、6; typedef unsigned long U32; typedef signed long S32; typedef float F32; typedef double F64; #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define Data_0_time 4sbit P1_0 = P10 ;sbit P2_1 = P21 ;sbit P2_7 = P27 ;U8 U8FLAG,k;U8 U8count,U8temp;U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8c

43、heckdata;U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;U8 U8comdata;U8 outdata5; U8 indata5;U8 count, count_r=0;U8 str5=""U16 U16temp1,U16temp2;SendData(U8 *a)outdata0 = a0;outdata1 = a1;outdata2 = a2;outdata3 = a3;outdata4 = a4;count = 1;SBF=outdata

44、0; void Delay(U16 j) U8 i; for(;j>0;j-) for(i=0;i<27;i+); void Delay_10s(void) U8 i; i-; i-; i-; i-; i-; i-; void COM(void) U8 i; for(i=0;i<8;i+) U8FLAG=2; while(!P1_0)&&U8FLAG+);Delay_10s(); Delay_10s();Delay_10s(); U8temp=0; if(P1_0)U8temp=1; U8FLAG=2; while(P1_0)&&U8FLAG+

45、); if(U8FLAG=1)break; U8comdata<<=1; U8comdata|=U8temp; void warning() U16 i; for(i=0;i<5;i+) P2_7=1; P2_1=1; Delay(6000); P2_7=0; P2_1=0; Delay(6000); P2_7=1; P2_1=1; void RH(void) P1_0=0; Delay(180); P1_0=1; Delay_10s(); Delay_10s(); Delay_10s(); Delay_10s(); P1_0=1; if(!P1_0) U8FLAG=2; w

46、hile(!P1_0)&&U8FLAG+); U8FLAG=2; while(P1_0)&&U8FLAG+); COM(); U8RH_data_H_temp=U8comdata; COM(); U8RH_data_L_temp=U8comdata; COM(); U8T_data_H_temp=U8comdata; COM(); U8T_data_L_temp=U8comdata; COM(); U8checkdata_temp=U8comdata; P1_0=1; U8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_data_L_temp+U8RH_da

47、ta_H_temp+U8RH_data_L_temp); if(U8temp=U8checkdata_temp) U8RH_data_H=U8RH_data_H_temp; U8RH_data_L=U8RH_data_L_temp; U8T_data_H=U8T_data_H_temp; U8T_data_L=U8T_data_L_temp; U8checkdata=U8checkdata_temp; void main()U8 i,j;TMOD = 0x20; TH1 = 253; TL1 = 253;TR1 = 1; SCON = 0x50; ES = 1;EA = 1; TI = 0;R

48、I = 0;SendData(str) ; Delay(1); while(1) RH(); str0=U8RH_data_H; str1=U8RH_data_L; str2=U8T_data_H; str3=U8T_data_L; str4=U8checkdata; SendData(str) ; Delay(20000) ; if(U8RH_data_H*256+U8RH_data_L)>0x02dc)|(U8T_data_H*256+U8T_data_L)>0x012c) /如果濕度大于74%或者溫度大于30則報警 warning(); Delay(20000);/elihw

49、/ mainvoid RSINTR() interrupt 4 sing 2U8 InPut3;if(TI=1)TI=0;if(count!=5)SBF= outdatacount;count+;if(RI=1)InPut3=SBF;indatacount_r=InPut3;count_r+;RI=0;if (count_r=5)count_r=0;str0=indata0; str1=indata1; str2=indata2; str3=indata3; str4=indata4; P0=0;程序二：接收模塊液晶顯示程序#include <reg52.h>#include &l

50、t;string.h>typedef unsigned char uchar ;typedef unsigned int uint ;typedef unsigned long ulong ;sbit rs=P25;sbit rw=P26;sbit e=P27;sbit P07=P07;sbit P20=P20;sbit P21=P21;sbit P12=P12;sbit P13=P13;sbit P14=P14;sbit P15=P15;uint i,length1,length2,count_r=0;uchar U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8T_data_H,U8T_data_L,U8checkdata,str5,RH_shi,RH_ge,RH_xs,T_shi,T_ge,T_xs;void lcdinit(); void lcdsendc(uchar