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1.2 课题的研究意义
随着人们生活水平的提高，人们对于环境的要求也愈来愈高。室内环境的温度和湿度不仅影响人们的身体健康，还影响着人们的情绪和工作效率，一般来说，室内理想的温度是25至28度，理想湿度在45%至65%RH。传统的方法是利用温度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材进行人工检测，这种方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。因此，设计一个实时性高、精度高、操作方便、功能完善、工作可靠的温湿度监测装置对改善人们居住环境有着积极作用。
1.3 课题的研究现状
1.4 本次论文研究内容
基于ARM处理器和温湿度传感器，设计家用环境温湿度监测装置，实现多点温湿度的测量、记录和查询，包括实时和历史数据，为用户掌握室内环境状态提供手段。设计方案为采用数字化温湿度传感器，直接面向被测量对象，采用基于ARM 单片机的数据采集处理模块对传感器获取的各环境参数进行采集和处理，并通过上传至上位机，在上位机上对数据进行记录和分析[5-7]。
2.家用环境温湿度监测装置的功能需求与总体方案设计
2.1 系统的功能需求
本次设计的家用环境温湿度监测装置具有三个功能：测量室内多点的温湿度、在液晶屏幕上显示各点的温湿度值、实现通信[8-10]。
（1）室内的多点温湿度测量
在温湿度测量过程中，设计了多子站测量多点温湿度。几个子站可以各自测量温湿度，然后将温湿度数据转换为数字量，从而上传到总站。
（2）各点温湿度值的显示
各子站将各点测量到的温湿度数据上传到总站后，总站将各点的温湿度数据在液晶显示屏上进行显示。
（3）通信
通信分为各子站与总站之间的通信，总站与后台中心的通信。
2.2 系统的总体方案设计
系统的总体框架设计方案如图2.1所示。
图 2.1 系统总体框架图
（a）子站的主要功能：将测量的温湿度数据转换为数字量，从而通过射频芯片传输到总站。
（b) 子站的主要构成：温湿度传感器、微处理器、射频芯片。
（c) 总站的主要功能：将各子站所测得的数据量进行存储并在液晶显示屏上进行显示，通过RS-485总线方式上传到PC机。
（d) 总站的主要构成：主控制器、LCD显示屏、存储器等。
（e) 总站和子站的通信：通过射频芯片实现各子站与总站的通信，定义子站与主站的通信协议，主站通过轮询，获得各子站的温湿度数据。
（f) 总站与PC的通信：采用RS-485总线方式，定义规约。
3家用环境温湿度监测装置的硬件设计
3.1 监测装置的硬件原理图
装置硬件主要分为主站和子站两个部分[11]，原理图分别如图3.1和图3.2所示。 图3.1 总站原理图
图3.2 子站原理图
3.2 控制器模块
由于装置分为总站和子站两个部分，对此系统综合分析，选取ST公司推出的基于Cortex-M3内核的STM32F103X系列STM32F103VBT6作为主控制器和STM32F103C8T6作为微控制器。ST公司推出的STM32F103Vx系列控制器主要针对微控制系统、工业控制系统及无线网络等嵌入式领域。两款控制器的主要参数如表3.1所示。
表 3.1 两款控制器的主要参数表
STM32F103VBT6 STM32F103C8T6
核心 ARM Cortex M3 ARM Cortex M3
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