基于Arduino的濕度檢測器設(shè)計(jì)與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能說明.........................................................................................................1

2設(shè)計(jì)方案選擇.........................................................................................................1

2.1開發(fā)板的選擇..........................................................................................1

2.2傳感器的選擇..........................................................................................2

2.3系統(tǒng)框圖的設(shè)計(jì)......................................................................................2

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì).........................................................................................................3

3.1arduino開發(fā)板核心電路設(shè)計(jì)...................................................................3

3.2LCD1602液晶顯示模塊電路.......................................................................4

3.3ESP8266-WIFI模塊....................................................................................5

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì).........................................................................................................7

4.1程序流程圖..................................................................................................7

4.2程序代碼......................................................................................................9

5產(chǎn)品使用說明.......................................................................................................10

5.1產(chǎn)品裝配圖............................................................................................10

5.2產(chǎn)品使用說明........................................................................................11

附錄1元器件清單...............................................................................................12

附錄2電路原理圖.............................................................................................12

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖..............................................................................................13

附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖.............................................................................................13

附錄5主程序代碼.............................................................................................15

參考資料.....................................................................................................................16

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于Arduino的濕度檢測器的設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能說明

本設(shè)計(jì)是以ArduinoUNO開發(fā)板控制模塊傳輸閥值數(shù)據(jù)至手機(jī)為目的。產(chǎn)品

是以arduinoUNO開發(fā)板做為主體部分，另外連接溫濕度傳感器和ESP8266-WiFi

模塊，當(dāng)溫濕度傳感器檢測到大氣的濕度時(shí)，會(huì)發(fā)送數(shù)字信號(hào)給arduinoUNO開

發(fā)板，傳輸數(shù)據(jù)到olcd液晶顯示屏輸出當(dāng)前閥值，手機(jī)通過APP發(fā)送指定數(shù)值

接收濕度閥值，在生活中，濕度的監(jiān)測很重要，對(duì)人們種植業(yè)非常有利，提示

人們?nèi)ジ纳品N植環(huán)境，所以我們需要對(duì)大氣的濕度進(jìn)行監(jiān)測。

2設(shè)計(jì)方案選擇

2.1開發(fā)板的選擇

方案一:選用STC89C52為自動(dòng)控制系統(tǒng)芯。STC89C52是一款低能耗、高性

能COMS8位微處理器，具備8K字節(jié)數(shù)系統(tǒng)處理器可編可不斷擦掉寫保護(hù)Flash

的存儲(chǔ)芯片。并用經(jīng)典MCS-5，功能強(qiáng)大STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)適用很多比較復(fù)

雜的生活環(huán)境和控制運(yùn)用場所。

方案二:選用Arduino系列ArduinoUNO開發(fā)板為主導(dǎo)。Arduino具備開放式

的源碼，易懂特性，初學(xué)者也可以快速地入門。開發(fā)板里的微處理器可以通過Ard

uino的數(shù)控編程軟件來撰寫編程代碼，Arduino開發(fā)板也可以通過其他感應(yīng)器

來認(rèn)知環(huán)境因素，例如操縱電機(jī)、環(huán)境監(jiān)控及遙控小車和其它設(shè)備來意見反饋

現(xiàn)階段應(yīng)用情況，進(jìn)而達(dá)到ArduinoNUO開發(fā)板應(yīng)用的效果。

因此選用方案二，Arduino是一款便攜式靈便、能夠速學(xué)，便捷上手開源系

統(tǒng)型服務(wù)平臺(tái)，便于開發(fā)設(shè)計(jì)各種各樣硬件配置和設(shè)計(jì)。

以ArduinoUNO作為開發(fā)板。Arduino開發(fā)更加方便,并且通過庫的調(diào)用使

用更加簡潔的編程語言。使用Arduino做項(xiàng)目,有益于硬件部分的設(shè)計(jì),可以直

接調(diào)用Arduino的控制板引腳組成自己的需要的硬件系統(tǒng)。Arduino的理念就

是開源,軟硬件全部開放,通過相關(guān)官網(wǎng)或者論壇里獲得各種資源,可以創(chuàng)作出

更好更有創(chuàng)意的作品。

綜上所述，我選擇了ArduinoUNO開發(fā)板，它有更好的學(xué)習(xí)資源，通過mind+

等app可以配合圖形化編程直接生成代碼，也更加適合連接傳感器不用焊接，

所以我選擇使用ArduinoUNO開發(fā)板進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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2.2傳感器的選擇

ESP8266-WIFI模塊：該模塊是一款性能高效的物聯(lián)網(wǎng)必備的開發(fā)芯片，專

為移動(dòng)設(shè)備、可穿戴便攜式電子產(chǎn)品和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)。該模塊可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)

互聯(lián)；而且它還可以連接到家里或者任何地方的WiFi，并且可以自身開發(fā)熱點(diǎn)

進(jìn)行遠(yuǎn)程連接；基于這個(gè)原理所以這個(gè)模塊在本次的設(shè)計(jì)中也尤為重要。該模

塊在本次的設(shè)計(jì)中起數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕巧?，使其連接Arduino開發(fā)板；同時(shí)上位機(jī)APP

連接該模塊發(fā)出的熱點(diǎn)進(jìn)行指令傳送達(dá)到控制各傳感器以及元器件的作用。

DHT-11溫濕度傳感器模塊：是一款含有已審校數(shù)字信號(hào)導(dǎo)出溫濕度復(fù)合性

傳感器，它應(yīng)用專用型數(shù)據(jù)信息控制器搜集技術(shù)和環(huán)境溫度濕度控制器技術(shù)性，

確保產(chǎn)品具有較高的可靠性和出色的機(jī)械穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕

電子器件和一個(gè)NTC測溫元件，并與一個(gè)特性非凡8位單片機(jī)相連接。單線鐵

路制串口通信，使系統(tǒng)集成愈來愈簡易方便快捷。特小容積、極低的作用消耗，

使其成為該類應(yīng)用中，在苛刻應(yīng)用場地的不二之選。產(chǎn)品都是4針單排引腳封

裝類型，連接方便快捷。

2.3系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。

DHT11

溫濕度傳OLED屏顯示

感器當(dāng)前溫濕度

WiFi模塊-Arduino

ESP8266UNO開發(fā)板

在手機(jī)顯示

檢測到大

氣中的溫

度和潮

濕，發(fā)送

數(shù)字信號(hào)

圖2-1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

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3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

3.1ARDUINO開發(fā)板核心電路設(shè)計(jì)

Arduino是一款方便快捷靈便方便使用，快速上手開源系統(tǒng)電子器件程序編

寫綜合服務(wù)平臺(tái)。包括了各種規(guī)格的硬件與軟件ArduinoIDE。由意大利的一個(gè)

團(tuán)隊(duì)開發(fā)設(shè)計(jì)。Arduino開發(fā)板能夠聯(lián)接各種各樣感應(yīng)器去進(jìn)行感知和操縱，數(shù)

據(jù)信號(hào)意見反饋響應(yīng)速度出色。只需把ArduinoIDE的代碼下載進(jìn)開發(fā)板，就可

以做到相對(duì)應(yīng)的編碼作用，程序編寫適用C語言偏底層代碼那樣能夠更好的開

展對(duì)I/O口操縱及其數(shù)據(jù)傳輸。Arduino開發(fā)板原理圖如圖3-1所示，Arduino

開發(fā)板實(shí)物圖如圖3-2所示。

圖3-1Arduino開發(fā)板原理圖

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圖3-2Arduino開發(fā)板實(shí)物圖

3.2OLCD液晶顯示模塊電路

OLED0.96規(guī)格的顯示器，即有機(jī)發(fā)光二極管(OrganicLightEmittingDiode)。

OLED因?yàn)橥瑫r(shí)具有自發(fā)光，無需要led背光、飽和度高、薄厚薄、角度廣、反

應(yīng)速度快、適合于拉伸應(yīng)變性控制面板、應(yīng)用環(huán)境溫度覆蓋面廣、結(jié)構(gòu)及制造

較簡易等良好之特點(diǎn)，被稱之為下一代的平面圖顯示屏新起電子應(yīng)用。oled顯

示屏原理圖如圖3-3所示，oled顯示屏實(shí)物圖如圖3-4所示。

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圖3-3oled顯示屏原理圖

圖3-4oled顯示屏實(shí)物圖

3.3ESP8266WI-FI模塊

（1）ESP8266WIFI控制模塊是一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展高效率的WIFISOC物聯(lián)網(wǎng)模塊，

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適用IEEE802.11/b/g/n等協(xié)議書；內(nèi)嵌完整的TCP/IP協(xié)議線。成本費(fèi)用低、

超小型、低能耗、內(nèi)部結(jié)構(gòu)搭載了MCU處理芯片，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。用戶可

應(yīng)用此處理芯片開展無線功能的研發(fā)程序編寫，入門簡單實(shí)用操縱，能夠搭建

單獨(dú)的局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件。我們將要選用ESP8266模塊局域網(wǎng)絡(luò)開展串口通信。

（2）主要特點(diǎn)：

適用STA、AP、STA+AP工作方式（此次選用第三種模式，STA+AP設(shè)為透傳

方式）

內(nèi)嵌高精密10bit的ADC

適用USART、GPIO、IIC、PWM、ADC、SPI等插口

適用休眠狀態(tài)，深層休眠狀態(tài)電流量低到20uA

持SDK二次開發(fā)，根據(jù)串口通信AT命令能夠快速應(yīng)用

適用串口通信當(dāng)?shù)厣?jí)遠(yuǎn)程控制固件下載（FOTA）

（3）ESP8266WIFI模塊數(shù)據(jù)連接方式；當(dāng)手機(jī)可以用WIFI作用，那樣只

需將ESP控制模塊開機(jī)后（3.3V）因此腳正聯(lián)接后燒錄一個(gè)空程序，以后應(yīng)用

串口助手配備好WIFI名字、登陸密碼、工作方式（STA+AP）等數(shù)據(jù)就可以完成

對(duì)ESP模塊配備；斷掉TXD和RXD燒錄下位機(jī)程序流程然后將ESP控制模塊里

的TXD和RXD反接Arduino的TXD和RXD就可以聯(lián)接WIFI開展串口通信。ESP8266

WIFI控制模塊原理圖如圖3-5所顯示。ESP8266WIFI模塊實(shí)物圖如圖3-6所示。

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圖3-5ESP8266WIFI模塊原理圖

圖3-6ESP8266WIFI模塊實(shí)物圖

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

4.1程序流程圖

程序流程圖如圖4-1所示。

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圖4-1程序流程圖

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4.2程序代碼

#include<DFRobot_DHT.h>溫濕度傳感器庫的調(diào)用

#include<DFRobot_SSD1306_I2C.h>

//動(dòng)態(tài)變量

Stringmind_s_in;設(shè)置變量

//靜態(tài)常量

constchCodechBuf[]={

{0x6e7f,0xe6b9bf,0xCAAA,{0x00,0x00,0x27,0xf8,0x14,0x08,0x14,0x08,0x87,0xf8,

0x44,0x08,0x44,0x08,0x17,0xf8,0x11,0x20,0x21,0x20,0xe9,0x24,0x25,0x28,0x23,0

x30,0x21,0x20,0x2f,0xfe,0x00,0x00}},

{0x5ea6,0xe5baa6,0xB6C8,{0x01,0x00,0x00,0x80,0x3f,0xfe,0x22,0x20,0x22,0x20,0

x3f,0xfc,0x22,0x20,0x22,0x20,0x23,0xe0,0x20,0x00,0x2f,0xf0,0x24,0x10,0x42,0x20,0

x41,0xc0,0x86,0x30,0x38,0x0e}},

{0x68c0,0xe6a380,0xBCEC,{0x10,0x40,0x10,0x40,0x10,0xa0,0x10,0xa0,0xfd,0x10,

0x12,0x08,0x35,0xf6,0x38,0x00,0x54,0x88,0x50,0x48,0x92,0x48,0x11,0x50,0x11,0

x10,0x10,0x20,0x17,0xfe,0x10,0x00}},

{0x6d4b,0xe6b58b,0xB2E2,{0x00,0x04,0x27,0xc4,0x14,0x44,0x14,0x54,0x85,0x54,

0x45,0x54,0x45,0x54,0x15,0x54,0x15,0x54,0x25,0x54,0xe5,0x54,0x21,0x04,0x22,0

x84,0x22,0x44,0x24,0x14,0x08,0x08}},

{0x6e29,0xe6b8a9,0xCEC2,{0x00,0x00,0x23,0xf8,0x12,0x08,0x12,0x08,0x83,0xf8,

0x42,0x08,0x42,0x08,0x13,0xf8,0x10,0x00,0x27,0xfc,0xe4,0xa4,0x24,0xa4,0x24,0x

a4,0x24,0xa4,0x2f,0xfe,0x00,0x00}},

{0xff1a,0xefbc9a,0xA3BA,{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x00,0x30,0x00,0x00,0x00,0x30,0

x00,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}},

{0x2103,0xe28483,0xA1E6,{0x60,0x00,0x91,0xf4,0x96,0x0c,0x6c,0x04,0x08,0x04,

0x18,0x00,0x18,0x00,0x18,0x00,0x18,0x00,0x18,0x00,0x18,0x00,0x08,0x00,0x0c,0

x04,0x06,0x08,0x01,0xf0,0x00,0x00}}

};

//創(chuàng)建對(duì)象

DFRobot_SSD1306_I2Coled12864;

DFRobot_DHTdht11_6;調(diào)用引腳

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//主程序開始

voidsetup(){

Serial.begin(9600);

oled12864.setChCode(chBuf);

dht11_6.begin(6,DHT11);

oled12864.begin(0x3c);

oled12864.setCursor(0,0);

oled12864.print("濕度檢測");文字說明

oled12864.setCursor(0,1);

oled12864.print("溫度：");輸出說明

oled12864.setCursor(0,2);

oled12864.print("濕度：");輸出說明

}

voidloop(){

mind_s_in=Serial.read();

//if((mind_s_in==String("d"))){

Serial.println((String("溫度:")+String((String(dht11_6.getTemperature())+

String("℃")))));顯示閥值

Serial.println((String("濕度:")+String((String(dht11_6.getHumidity())+

String("%RH")))));顯示閥值

oled12864.fillScreen(0);

oled12864.setCursor(0,0);

oled12864.print((String("溫度:")+String((String(dht11_6.getTemperature())+

String("℃")))));在OLED顯示屏顯示

oled12864.setCursor(0,1);

oled12864.print((String("濕度:")+String((String(dht11_6.getHumidity())+

String("%RH")))));在OLED顯示屏顯示

//}

}

5產(chǎn)品使用說明

5.1產(chǎn)品裝配圖

產(chǎn)品裝配圖如圖5-1所示。

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圖5-1產(chǎn)品裝配圖

5.2產(chǎn)品使用說明

該產(chǎn)品通過溫濕度傳感器（dht11）模塊和OLED液晶顯示屏的相互連通實(shí)

現(xiàn)手機(jī)查看大氣的濕度的監(jiān)測和查看。將開發(fā)板和元件連接，通入電源后，打

開手機(jī)WiFi后進(jìn)入E4A軟件APP輸入密碼連接開發(fā)板和ESP8266模塊，進(jìn)行遠(yuǎn)

程監(jiān)測大氣中的濕度監(jiān)測，在這個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平迅速上升的時(shí)代，這個(gè)產(chǎn)品能

有效進(jìn)行低成本的對(duì)種植環(huán)境的濕度的監(jiān)控，查看大氣的濕度，從而去降低人

們種植的成本，提醒人們?nèi)ゲ扇〈胧┻M(jìn)行種植的搶救，降低種植的死亡率，提

高生產(chǎn)率，人們可以隨時(shí)打開手機(jī)查看監(jiān)測值，降低人工成本。

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附錄1元器件清單

附錄2電路原理圖

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附錄3PCB設(shè)計(jì)圖

附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖

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附錄5主程序代碼

#include<DFRobot_DHT.h>

#include<DFRobot_SSD1306_I2C.h>

//動(dòng)態(tài)變量

Stringmind_s_in;

//靜態(tài)常量

constchCodechBuf[]={

{0x6e7f,0xe6b9bf,0xCAAA,{0x00,0x00,0x27,0xf8,0x14,0x08,0x14,0x08,0x87,0xf8,

0x44,0x08,0x44,0x08,0x17,0xf8,0x11,0x20,0x21,0x20,0xe9,0x24,0x25,0x28,0x23,0

x30,0x21,0x20,0x2f,0xfe,0x00,0x00}},

{0x5ea6,0xe5baa6,0xB6C8,{0x01,0x00,0x00,0x80,0x3f,0xfe,0x22,0x20,0x22,0x20,0

x3f,0xfc,0x22,0x20,0x22,0x20,0x23,0xe0,0x20,0x00,0x2f,0xf0,0x24,0x10,0x42,0x20,0

x41,0xc0,0x86,0x30,0x38,0x0e}},

{0x68c0,0xe6a380,0xBCEC,{0x10,0x40,0x10,0x40,0x10,0xa0,0x10,0xa0,0xfd,0x10,

0x12,0x08,0x35,0xf6,0x38,0x00,0x54,0x88,0x50,0x48,0x92,0x48,0x11,0x50,0x11,0

x10,0x10,0x20,0x17,0xfe,0x10,0x00}},

{0x6d4b,0xe6b58b,0xB2E2,{0x00,0x04,0x27,0xc4,0x14,0x44,0x14,0x54,0x85,0x54,

0x45,0x54,0x45,0x54,0x15,0x54,0x15,0x54,0x25,0x54,0xe5,0x54,0x21,0x04,0x22,0

x84,0x22,0x44,0x24,0x14,0x08,0x08}},

{0x6e29,0xe6b8a9,0xCEC2,{0x00,0x00,0x23,0xf8,0x12,0x08,0x12,0x08,0x83,0xf8,

0x42,0x08,0x42,0x08,0x13,0xf8,0x10,0x00,0x27,0xfc,0xe4,0xa4,0x24,0xa4,0x24,0x

a4,0x24,0xa4,0x2f,0xfe,0x00,0x00}},

{0xff1a,0xefbc9a,0xA3BA,{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x00,0x30,0x00,0x00,0x00,0x30,0

x00,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}},

{0x2103,0xe28483,0x