张思亮



机房温湿度监控系统

张思亮

中国民用航空中南地区空中交通管理局湖北分局，湖北 武汉432200

机房温湿度监控系统以AT89C58单片机为核心，主要采用温湿度传感和无线传输技术的机房温湿度监控系统，实现了对机房的温湿度等数据地实时采集与监控。

数据采集；单片机；无线通信；Mysql数据库

引言

机房温湿度监控系统的数据采集端利用温湿度传感器与光敏电阻将机房内采集到的温度、湿度、光强发送给单片机，经过单片机的简单处理后利用NRF24L01无线接收模块将数据发送给数据接收端电路，接收端通过USB转串口将数据传给PC终端上的数据库进行储存，并在PC显示模块上对采集的数据进行实时显示，当温度、湿度的数值超过设定值时，模块会有相应的警告显示[1]。

1 系统方案介绍

图1 系统整体功能模块图

系统的整体功能模块，如图1所示。在机房温湿度监控系统的搭建中，本文主要完成温湿度数据采集端、数据接收端和数据PC显示端这三个功能模块，采集端与接收端之间，应该进行安全、稳定的无线数据传输，确保数据能够准确并及时地发送给PC终端。PC显示端必须及时、准确的读取串口缓存中的数据，将其存入数据库中，最后将数据直观地显示出来，并当数据超过设定范围时发出相应警告[2]。

1.1 数据采集模块

本系统的数据采集模块主要是由数字温湿度传感器AM2301，光敏电阻，AT89C51，无线收发模块NRF24L01等组成。数据接收模块的主要功能是温湿度传感器和光敏电阻将采集到的数据送往单片机，单片机经简单的加密与计算处理，将数据通过NRF24L01送往数据接收模块[3]。

1.2 数据接收模块

本系统的数据接收模块主要是由无线收发模块NRF24L01、AT89C58、正向低压稳压器LM1117、USB转RS-232转换器PL2303HX等组成。NRF24L01芯片是无线数据接收模块的无线传输电路的主要芯片，该芯片接收到发送端采集到的数据后交给AT89C58单片机，数据经过单片机简单的解密处理，最后通过串口发送给PC终端进行显示。该模块的电源部分设计是用PL2303HX通过PC上的USB直接供给的单片机+5V的电压和一个由AMS1117构成的低压稳压电路提供给正常工作电压为3.3VNRF24L01[4]。

1.3 PC显示模块

本系统的PC显示模块由串口初始化与数据显示两个部分组成。这两个部分的完成都运用的是C#语言与数据库知识。串口初始化这部分程序的设计运用的是C#Winform。程序开始运行时，首先对串口的速率、数据位、奇偶校验位等属性进行设定，然后才打开串口，并开始对其进行监听，当有串口里面有数据时，程序自动开始读取，读取数据的同时与数据库建立连接，根据数据的不同值将其存入数据库不同的表中。数据显示部分程序的设计运用的也是C#的Winform。程序在运行时主动与Mysql数据库建立起连接，读取相应数据库中的表，将一定时间段内的数据通过图表和曲线的形式直观地显示出来，并在查看之前设置了一定的权限；当数据的值超过了设定的范围时，程序会自动地发出警告。

2 系统硬件电路设计

图2 系统硬件电路的整体框图

系统硬件电路整体设计框图，如图2所示。该电路是以AT89C58单片机为核心，NRF24L01芯片构成的无线传输电路，外围电路由复位电路、晶振电路、无线接收电路、稳压电路及USB转RS-232模块构成的。

3 软件设计

系统的软件部分的程序设计主要为PC终端显示应用程序设计。

3.1 PC应用程序设计

3.1.1 PC应用程序的简要概括

PC应用程序设计分为两个部分，第一部分为串口部分，第二部分为数据显示部分。这两部分都是在Visual Studio 2010 的平台上，以C#为编程语言，MySql为数据库进行设计与开发的。

3.1.2 串口部分程序功能设计

串口模块主要以下执行操作：

第一，初始化串口。串口初试化这一步非常重要，必须对串口速率、数据位、奇偶校验位等属性进行设置，保证PC终端的串口与单片机的串口属性一致，否则将会导致数据错乱或丢失。

第二，开始监听串口。

第三，当串口有数据时，建立虚拟表，将串口读取到的数据先存入虚拟表中，然后通过虚拟表将数据存入数据库中。

3.1.3 数据显示部分功能设计

数据显示部分主要实现了以下几个功能：

第一，权限设置，在启用数据显示的程序时，必须输入正确的用户名和密码才能启用相应的功能。

第二，数据显示，数据显示界面对当前的温湿度，一个小时之内的温湿度变化作出了对比与显示，当温湿度超过设定的范围时，界面会自动提出警告。

4 调试

串口初始化界面程序测试：

串口初始化界面程序测试，主要是测试当串口缓存中有数据时，程序能否自动读取数据，存入数据库中，并在串口初始化界面有一定的显示。测试方法：将串口的2号与3号管脚连接，利用串口调试助手软件向串口中发送数据，此时观察串口初试化界面是否有相应的数据显示，并打开数据库观察相应表中的记录有没有增加。经过测试，串口初试化界面工作正常。

5 结论

机房温湿度监控系统是一个可以对机房内环境进行实时监测的系统，解决了以往靠人工来回测量、记录这种方式对机房环境进行监测的弊端。系统通过AM2301温湿度传感器、光敏电阻完成了对机房内部的数据采集，数据采集稳定、准确；上下位机之间的利用NRF24L01无线收发模块完成了数据的传输，传输稳定、可靠；上位机与PC之间是通过串口进行通信；PC应用程序采用C#编程语言完成了串口通信，数据显示的等功能。

[1]郑郁正.单片机原理及应用[M].四川：四川大学出版社，2003：53-58.

[2]李纯莲，刘玉宝，刘金凤.C#.NET实用教程[M].北京：电子工业出版社，2011：1-157.

[3]李乃文，傅游，沈学利，任建华.C#程序设计实践教程[M].北京：清华大学出版社，2007：168-360.

[4]张华，吴浩东.Visual C#程序设计教程与上机指导[M].北京：清华大学出版社，2005：232-237.

The Temperature and Humidity Monitoring System

Zhang Siliang

China Civil Aviation Central and South China Air Traffic Management Bureau Hubei Branch, Hubei Wuhan432200

The system which this paper expounds is based on AT89C58 use the technology of humidity sensor and wireless transmission, which have realized the real-time data acquisition and monitoring for server room.

data collecting; microcontroller; wirelesscommunication; database

TP277

A

1009-6434（2017）04-0102-02