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WSN臥室智能濕度控制系統設計論文

來源:網絡|發布時間:2021-02-28|瀏覽次數:
WSN臥室智能濕度控制系統設計論文目前,智能化儀器儀表與無線傳感網絡的交叉融合在智能家居領域發展迅速。而臥室的濕度在智能臥室系統中是一項重要指標,舒爽宜人的臥室環境需要一個相對穩定且適當的濕度閾值。本文采用了目前先進的電容式相對濕度傳感器HS1101,以應用廣泛的高性價比STC12系列單片機實現對濕度的采集,以低功耗微控制器MSP430F2616為主控進行智能控制。通過無線模塊NRF24L01組網來對系統的下位機傳感器節點進行信息交互和控制,靈活性強。同時通過GSM模塊使主控與手持機終端互聯,操作便捷。系統硬件簡單,具有測量精度高、抗干擾性強等優點。

1系統結構設計

系統總體結構如圖1所示,系統以MSP430F2616微控制器為核心,這款單片機有良好的低功耗性能,適宜開發家用電子產品。當系統上電運行后,WSN節點會通過濕度測量模塊對當前濕度進行采集,濕度測量模塊選用HS1101濕敏電容與NE555構成多諧振蕩器,以此將空氣濕度變化轉變為電容值的變化,單片機通過采集多諧振蕩脈沖頻率,可得到濕度值。STC12C5A50S2單片機獲得濕度值后,通過NRF24L01傳遞給主控單片機并顯示于TFT液晶,用戶可通過按鍵(“加濕開”、“加濕關”、“干燥開”、“干燥關”“、復位”)進行人機交互。濕度數據與預設濕度范圍相比較,凈化工程www.schrjh.com,若超出范圍,MCU可通過控制繼電器來驅動加濕與抽濕執行機構。此外,主控系統擁有華為GTM900-CGSM通信模塊,支持短信查詢功能,用戶可借由手機軟件平臺對濕度進行查詢與控制現信息的遠距離傳輸與閉環控制。為滿足系統供電需要,選用220V-12V電源適配器進行供電輸入,作為加濕器,抽濕器電源;開關集成穩壓芯片LM2596輸出5V為單片機、NRF24L01模塊、TFT液晶邏輯供電;線性穩壓元件LM1117穩壓輸出3.3V為無線主接收模塊、TFT液晶背光供電。

2系統軟件設計

2.1主程序設計

主程序開始,先初始化各個模塊,然后等待命令,若有命令則判斷是控制命令還是查詢命令,若為查詢命令,則向客戶端發送信息,若為控制命令,執行控制動作;若無控制命令,判斷無線接收數據,若有則做數據處理,若無則數據更新顯示,并返回等待命令。傳感器節點開始工作時開啟MCU的定時器,由HS1101與NE555組成多諧振蕩器,空氣濕度值改變將改變容值,并產生周期不同的方波。由式(1)計算出電容C=T(/0.7*(R1+2*R2))(1)C:濕敏電容容值;T:方波周期;R1:567K;R2:20K。由單片機定時器獲得周期。根據HS1101特性曲線(擬合直線),解出濕度值,然后發送給無線接收主控(為了防止濕度值突變,凈化工程www.schrjh.com,在測量200次之后再進行處理)。在后臺輪詢來自主控的無線數據查詢信號,并將處理后的當前濕度值通過無線發回主控。

2.2濕度變化擬合曲線

3實驗測試及分析

3.1測試方案

系統測試采用先模塊單獨調試再系統聯調的方法。①測試電源模塊的輸出,得到功率,電壓電流信息。②硬件仿真測試單片機,測試液晶顯示是否正常。③濕度傳感器測試濕度是否采集值成正比,同時測試加濕干燥機構在供電正常情況下能否正常工作。④用PC機的串口調試和GSM模塊之間串行通信。⑤整機系統連接好,重復以上步驟,測試數據接收。通過以上測試,可判斷整機運行是否正常。

3.2測試數據

測試數據包括以下四部分:①通過萬用表測試電源模塊的輸出:+5V和+3.3V的誤差在±0.1Y以內,接上所有負載后輸出的電流達1A;②通過設置不同的標準狀態值:測試到系統的超標自動發送短信至終端功能正常;③終端發送查詢指令至系統:測試到手持機終端接收到的數據和TFT液晶顯示屏顯示的數據完全吻合;④終端發送控制信息至系統:得到動作與指令相同。

3.3結果分析

經過各項性能的測試,系統指標和參數基本達到預期的效果,凈化工程www.schrjh.com,如果能考慮到實際的能效,系統將更加完善。4結束語本系統的設計過程中,注重良好的用戶體驗和系統的工程性。采用高精度電容式濕度傳感器,大大提高了數據的可靠性,使系統在對濕度要求高的環境有良好表現。并且采用基于NRF2401的無線傳感網絡系統能對不同的位置都能滿足要求。經過試驗測試,具有良好的采集效果和可靠的數據傳輸效果,采集控制范圍達到100m2并具有很好的抗干擾能力。

作者:肖翔 單位:成都信息工程學院控制工程學院 在线看日本免费不卡资源,日本免费网址大全在线观看,日本不卡免费一区二区

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