基于51单片机挂载ESP8266模块WIFI温湿度采集系统的设计
摘要：现代经济的高速，势头迅猛，我们的生活水平在不断提高，社会对环境的温湿度要求也在不断的上升，温湿度系统的重要性也越发显著，在我们平时生活中有很多地方都对环境的温湿度有相关的要求，所以要进行检测。。与原来的温湿度测量方式相对比，利用单片机制造的温湿度采集系统对温湿度的数据进行采集：精度很高，体积够小，成本低廉，操作起来方便快捷，能够满足各方面的需求，本次设计用51单片机挂载ESP8266模块，内部有WIFI前端和性能强大的32位MCU，还有IEEE802.11协议和TCP/IP协议，能实现接口到无线网络之间的切换换，实现了温湿度数据借助WIFI模块上传到中国移动onenet物联网平台上。
关键字：onenet;物联网平台;温湿度系统;ESP8266.WIFI
Temperature and humidity acquisition system based on the platform of China Mobile onenet Internet of things
Abstract:The high speed of modern economy, the rapid momentum, the people's living standard is increasing, the temperature and humidity requirements of the environment are also rising, the importance of temperature and humidity system is more significant. In our daily life, there are many places related to the temperature and humidity of the environment. Compared with the original method of temperature and humidity measurement, the temperature and humidity data acquisition system made of single chip microcomputer is used to collect data of temperature and humidity. The precision is high, the volume is small enough, the cost is low, the operation is convenient and quick, it can meet the needs of all aspects. In this paper, the ESP8266 module is mounted by the 51 single chip microcomputer, and the internal WIFI front end is used. A powerful 32 bit MCU, wireless protocol IEEE802.11 and TCP/IP protocol stack can realize the switching between the interface to the wireless network, and the temperature and humidity data are uploaded to the China Mobile onenet platform of the Internet of things with the aid of WIFI module.
Keyword：onenet ,Internet of things platform.,Temperature and humidity system, Esp8266.WIFI
目录
第一章 绪论 4
1.1 选题的背景与意义 4
1.2 现状与发展趋势 5
1.3 温湿度的影响 6
1.3.1 湿度 6
1.3.2 温度 6
1.3.3 温湿度 7
1.4 物联网onenet平台 7
第二章 研究内容 9
2.1 温湿度测量技术 9
2.2 51单片机 9
第三章 温湿度器件 12
3.1 温湿度传感器 12
3.1.1 温湿度传感器简介 12
3.1.2 接口图 12
3.3.3 通讯过程 13
3.2 温湿度系统的无线传输技术 13
3.2.1 无线传输技术 13
3.2.2 WiFi 技术 14
3.2.3 ZigBee技术 15
第四章 温湿度系统的硬件设计 16
4.1 硬件结构 16
4.1.1 温湿度系统的硬件结构框图 16
4.1.2 显示模块 18
4.1.3 无线传输模块 19
第五章 软件设计 21
5.1 软件流程图设计 21
第六章 总结 23
第七章 致谢 24
参考文献 25
附录一 原理图 26
附录二 代码 26
第一章 绪论
引言
现在科学技术和经济发展势头迅猛，采集测量监控技术也因为科技的发展不断提高与进步。人们对与温湿度的影响问题也越发关注和重视了，由于这个社会对环境的温湿度要求不断提高，使得温湿度系统变得更加重要，在我们日常生活中，有不少的环境药对温湿度要求很高要一直进行监控，只有掌握了温湿度才能万无一失。
图书馆，博物馆，比较重要的机房，还有一些政府存放资料的房间都离不开对的温湿度的监测与调控。湿度检测系统的依赖性在水产养殖业中更为明显，这与温度和湿度的采集和控制是分不开的。随着种植业和农业的发展，温室在我国许多地方被用来在温室里种植蔬菜和水果，这一举动，带给我们极大的便利，可以吃到别的季节的水果；还有利用温室来养殖蘑菇，在冬天孵化小鸡等等，所以对种植蔬菜的大棚里面的温湿度也要进行采集与调控。
温湿度的对于我们的生存发展，占了极大的地位，没了水我们会渴死，没有了温度我们会冷死掉。岁月的年轮在前进，经济在发展，这个社会对于要求采集与控制温湿度的范围不断变大，小的我们的家庭，大到一些工厂的厂房，还有一些比较特殊的环境，例如：一些高温的场所，潮湿的，有腐蚀性的地方等等。这个时候就需要用到无线传感器，无线传感器可以用wifi连接不需要用到明线，能够影响的传感器的因素很少，可以说几乎没有，忽略不计，因此有很大的优势。这一次我们要51系列单片机为主体控制器；ESP8266为主体芯片，把温湿度传感器模块收集到的温湿度数据，通过串口发送给我们的主体；再经由无线模块把我们采集的数据进行传输出去。接收模块把监控数据传输给主体的单片机，最后在显示器件的显示屏幕上把单片机操作完成后的数据表示出来。
1.1 选题的背景与意义
温湿度的监控在科研，存储，农业，商业，运输等都有很大的干系。但是，温湿度不好被我们所掌控。我们有稍有过失，就会造成很大的财产流失。传统的的测量技术，操作起来难度大，上手慢，造价比较高，很复杂，不够灵活。在制造业，研发机构，物品运输中，对于温湿度也是有要求的，所以对温度和湿度要进行实时监测调控，来保障产品的质量。在我们日常生活里，要留意周围环境的转变，只有细心的掌握了周围的变化，我们才可以健康的延续与生存下去。
掌控好温湿度的监测与调控工作，例如：大棚里面蔬菜的成长也需要适宜的温湿度，它们在适宜的温湿度下生长的速度会加快，成熟速度也会加速，我们才会得到更大的利益。
此外，还有仓库的存储，也需要掌控好仓库里的温湿度，存储物在什么样温度与适宜的湿度下能够存储的时间最长，只有掌控了实时温湿度的变化，我们才能在适合的时间里做出调整，可以避免损失，节约了大量的成本。
随着科学技术的发展，WiFi传输技术的渐趋成熟，将WiFi传输技术应用到温湿度采集系统上，传感器将采集到数据通过WiFi模块上传到物联网平台上，这样的设计占用面积小，比较精准，功能强劲，成本很低，操作起来很简单，能满足各方面的需求。以此为出发点，根据所学到的知识和查阅相关资料，主体单片机加上ESP8266芯片，8266模块本身内部就有WiFi传输功能，还有我们的温湿度采集传感模块，再加上显示器件等这一系列元器件制作了基于中国移动onenet物联网平台的温湿度系统
1.2 现状与发展趋势
随着工业的快速发展，工厂，住所，机房，机械停放间等都开始对温湿度有了要求，社会各方面对于温湿度的要求不断提高，温湿度检测调控系统的应用需求越来越大， 现代的机器的性能对于温湿度要求也开始严格起来，传统的温湿度检测技术不够灵活，工作模式检测温湿度的效率低下，检测时间很长，缺少机动性。
社会的要求，单片机的温湿度检测系统就顺势而生，单片机温湿度系统用传感器来监控采集温湿度数据，可以通过手机来调节温湿度非常方便。而且传感器的稳定性高，功能强，可以在环境比较苛刻的地点工作（如：高温，低温，酸性等）再通过WIFI模块上传到物联网平台上，更新数据等各方面都很及时，很智能化。我们能够通过显示模块直接看到到采集的数据便于进行调节，如果我们在外面或者没有电脑的地方，我们还可以通过手机上的软件来调节控制温湿度，非常的便利。
岁月流转，科技进步，温湿度检测技术的发展可以投入到外面日常生活的应用中，可以更好的为我们提供便利。国内外的温湿度系统的发展历程，从复杂到简便，从人工到智能，越来越成熟，我们对温湿度的要求越来越高，所以温湿度系统的发展趋势向着微小化，机动强等这些方向发展。在温湿度测量技术的发展中，单片机的温湿度系统具有明显的优点，操作简单，快捷方便；在日常生活中得到了广泛的应用。
1.3 温湿度的影响
1.3.1 湿度
湿度，我的观点就是看就是空气有多么湿润，它里面有多少水分，是干的还是湿润的。空气的干湿对我们直观的来说就迎面是吹来的风是干燥的还是潮湿的，空气中有多少水蒸气，称作为湿度，我们可以感受到空气的干湿，却难以测量，无从下手。
空气湿度在诸多地方都显得很重要，而在我们生活中用到的地方却是很少。我们可以通过自己皮肤的与空气接触来判断环境的冷暖。但是，我们不知道空气中有多少水分，空气中的湿度会对我们的生活产生不小的影响。如果我们长期处于高湿度的地方，这个环境会对我们的身体造成伤害，轻一点的只是影响一小段时间，严重的话会造成大的病症，会让我们难过一生；比如：常见的风湿病就是因为我们一直处于湿度很大的地方，造成身体内湿气过多而引起的，这一类疾病，给我们生活带来极大的负担。
在运输水果蔬菜的运输车里湿度也决定了水果的新鲜与否，适当的湿度可以让蔬菜运送到更远的地方，在存放金属制品的仓库中，空气湿度高的话会让金属锈蚀，失去原有的价值。其它货物比如饼干,香肠,药品，化学药剂等等也必须在湿度很低的环境中存放，这样才能避免受潮。所以在许多的仓库、图书馆、研究室中都有一些调控设备来调节房间里的湿度，我们自己家里的小型的空气加湿器，还有一些空调装置也可以调控湿度。
1.3.2 温度
温度：就是以我们自己的身体感知去对物体的的温度来做判断。温度是我们需要测量的，因为它不能直接进行测量，所以需要测量它的最高温度和最低温度，然后计算再通过计算来得到温度值，我们用标准来测量物体的温度，称为温度标尺
温度与我们的生活有着最直接的联系，没有了温度，我们根本不可能生存着；我们能联想到与温度有最直接联系的就是火，在原始社会没有火，我们吃生的食物，生的肉品；所以温度与温度相关的都与我们生活直接挂钩。
人类肆无忌惮燃烧煤炭产生的二氧化碳之类的有毒气体直接排放到大气中，汽车尾气产生的二氧化硫等气体，引起的温室效应，酸雨，冰川开始融化造成的海平面上升等现象，影响着我们生活的大家庭----地球的生态平衡；我们的这些行为造成海平面上升，四季气候不正常，含有酸性物质的雨水会导致土地酸化，让庄稼无法在这块土地上生长，酸雨还会让建筑物表面溶解，导致建筑物坚固度下降威胁了我们的生命安全；同时也影响着人类的和谐发展。
适当的温度能够帮助我们，我们种植蔬菜时要需要适应的温度来育苗，我们在晒衣服需要温度来烘干，还有一些铁制品的存放如果有在适宜的温度与阳光下，器材能够存放的时间更长。还有一些特殊的材料它的特性要早比较低的温度下才会表现出来；还有一些材料要在特定的环境里才会发挥它的作用，比如：超导体材料，热敏电阻要在特定的温度才能发挥它的作用，还有一些磁性材料。
1.3.3 温湿度
温度和湿度有这两者之间的联系很大，人体表面的感觉不单单只受其中一个的影响，在两者的共同作用下，才是人体感的表现。在有一些特别的环境中 ，空气中的湿度就会不变。所以，温湿度这一说法也是由此而来的。
湿度的测量技术一直是一个很大的问题。看起来简单的东西，仔细看起来，涉及的东西会相当复杂，我们注意不到的话，可能会忽略很多因素，受此影响可能会无法使用。
科技的发展带动工业的进步，温湿度测量技术的发展速度进步飞速，从传统的温度计到发展到电子温度仪，从电子温度仪发展到传感器测量技术。如果房间内的温度湿度不适宜，不仅对人体健康产生威胁，而且对食品，还有一些物品的存放时间产生影响。房屋里温湿度如果过高，会让衣服被子产生异味，食物发霉。所以，如果可以我们在天气晴朗的时候选择适当的时间开窗通风半个小时或者更长的时间让室内保持适宜的温湿度。温湿度从小的方面来说关系我们的生活，从大的方面来说影响企业运，所以，我们要做好温湿度的检测与调控工作，让我们更加舒适的生活。
1.4 物联网onenet平台
2014年11月份中国移动物联网平台正式上线运营，2016年9月通过认证在物联网服务行业里处于领先地位。Onenet物联网平台是一个开放完全免费的平台，可以说是中国移动的良心之作了。Onenet平台的功能有：专网有专号；提供海量的连接，可以在线监控，无论是家庭视频监控，还是温湿度的监控，我们就利用到了这一点；提供数据存储，可以进行消息的分发我们可以把数据上传到平台上，平台也可以把它监控到的数据发到我们的手机或者电脑等等；还有能力输出；事件告警，我们设置一定的峰值，如果超过这个峰值它会自动报警；还能进行数据分析。物联网平台的推出在日常给了我们了很大的方便，我们可以买来一个模块连接到onenet平台上，设置好之后就可以监测到我们房间里的温湿度；也可以在家里架设摄像头，在我们不在家的时候担心家里的情况，把摄像头与onenet平台连接上可以随时看到家里的具体情况。
目录
第一章 绪论 4
1.1 选题的背景与意义 4
1.2 现状与发展趋势 5
1.3 温湿度的影响 6
1.3.1 湿度 6
1.3.2 温度 6
1.3.3 温湿度 7
1.4 物联网onenet平台 7
第二章 研究内容 9
2.1 温湿度测量技术 9
2.2 51单片机 9
第三章 温湿度器件 12
3.1 温湿度传感器 12
3.1.1 温湿度传感器简介 12
3.1.2 接口图 12
3.3.3 通讯过程 13
3.2 温湿度系统的无线传输技术 13
3.2.1 无线传输技术 13
3.2.2 WiFi 技术 14
3.2.3 ZigBee技术 15
第四章 温湿度系统的硬件设计 16
4.1 硬件结构 16
4.1.1 温湿度系统的硬件结构框图 16
4.1.2 显示模块 18
4.1.3 无线传输模块 19
第五章 软件设计 21
5.1 软件流程图设计 21
第六章 总结 23
第七章 致谢 24
参考文献 25
附录一 原理图 26
附录二 代码 26
参考文献
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[2] 吴洪忠等著.物联网应用系统开发.东软电子出版社[M].2012.11
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[5] 秦永和.湿度传感器测试系统.哈尔滨工程大学[C].2002
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[8] 蒋长兵.物联网技术与应用[M].北京：中国物资出版社.2011
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