基于單片機和WiFi的無(wú)線(xiàn)溫濕度檢測節點(diǎn)設計

　　1.2.2 WiFi透明傳輸模式

　　USR-WiFi232-G支持串口透明傳輸模式，可以實(shí)現串口即插即用，從而最大程度降低用戶(hù)使用的復雜度。首次使用時(shí)需要對模塊進(jìn)行配置，作為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)使用時(shí)，需要通過(guò)PC的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡連接USR-WiFi232-G，默認網(wǎng)絡(luò )名稱(chēng)(SSID)為HF-A11X_AP。加入網(wǎng)絡(luò )后，在IE瀏覽器地址欄輸入http：//10.10.100.254，在無(wú)線(xiàn)終端設置選項中，鍵入模塊要連接的無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)的SSID和密碼，并選擇自動(dòng)獲取IP地址。

　　然后在模式選擇選項中設置USR-WiFi232-G模塊工作模式為AP+STA模式，保存后重新啟動(dòng)模塊。打開(kāi)智能手機或者PC的上位機終端，選擇客戶(hù)機(TCP client)模式，服務(wù)器IP地址輸入自動(dòng)分配給USR-WiFi232-G的地址，服務(wù)器端口號為8899，此為模塊默認監聽(tīng)的TCP端口號，點(diǎn)擊連接建立TCP連接，即可進(jìn)行遠程數據收發(fā)。

　　1.3 STC15F104W單片機

　　本設計采用宏晶科技有限公司生產(chǎn)的STC15F104W單片機。該單片機工作電壓為3.8～5.5 V，采用增強型8051CPU內核，指令代碼完全兼容傳統51單片機，速度更快。片內128字節RAM，1K EEPROM，4 KB Flash程序存儲器;內部高可靠復位，可徹底省掉外部復位電路;具有高精度R/C時(shí)鐘，內部時(shí)鐘為5～35 MHz可選。采用8引腳封裝，有2個(gè)普通16位重裝載定時(shí)器/計數器，共有6個(gè)通用I/O端口，可利用I/O口結合定時(shí)器實(shí)現串口功能(通常使用P3.0和P3.1端口)。該單片機價(jià)格便宜，單個(gè)售價(jià)少于2.0元，設計采用該系列單片機，完全可以滿(mǎn)足進(jìn)行溫濕度檢測的要求。

　　2 節點(diǎn)軟件設計

　　2.1 讀取1位數據

　　單片機讀取一位數據流程如圖5所示。由于每位數據都有約50μs的低電平時(shí)隙和其后的高電平時(shí)隙兩部分，單片機將根據高電平時(shí)隙的長(cháng)度確定當前位數據的取值。讀取數據時(shí)，單片機持續檢測數據線(xiàn)SDA狀態(tài)，當SDA變力高電平時(shí)，利用軟件延時(shí)約30 μs，然后再次檢測SDA電平狀態(tài)。若此耐SDA處于高電平狀態(tài)，則表示當前位數據為“1”，存儲當前位數據，等待SDA重新變?yōu)榈碗娮訝顟B(tài)時(shí)，開(kāi)始讀取下一位數據;若SDA處于低電子狀態(tài)，則表示當前位數據為“0”，存儲數據后開(kāi)始讀取下一位數據。

　　2.2 讀取AM2303數據

　　單片機讀取AM2303數據采用KEIL C51實(shí)現，流程如圖6所示。AM2303上電后需等待2 s以越過(guò)不穩定狀態(tài)，期間單片機不能向其發(fā)送指令。讀取AM2303數據時(shí)，單片機通過(guò)I/O口向AM2303數據線(xiàn)SDA發(fā)送起始信號，待接收到響應信號后，依次從數據線(xiàn)SDA串行讀取濕度高8位、濕度低8位、溫度高8位、溫度低8位以及8位校驗位。

　　單片機通過(guò)判斷濕度高、低8位與溫度高、低8位之和是否等于校驗位，來(lái)確定所接收的溫濕度數據是否準確，校驗正確則將溫濕度數據通過(guò)串口送至WiFi模塊;否則重新獲取溫濕度數據。由于A(yíng)M2303硬件原因，讀取間隔小于2 s可能導致讀取溫濕度數據不準確或通信不成功等情況，所以單片機連續兩次讀取溫濕度數據時(shí)間至少間隔2 s。

　　結語(yǔ)

　　本文介紹的溫濕度檢測節點(diǎn)作為無(wú)線(xiàn)溫濕度傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)可以實(shí)現靈活組網(wǎng)，并可針對現場(chǎng)溫濕度信息進(jìn)行實(shí)吋監測。通過(guò)打開(kāi)路由器網(wǎng)絡(luò )設置中的動(dòng)態(tài)DHCP客戶(hù)端列表，獲取路由器分配給節點(diǎn)的IP地址。使用智能手機客戶(hù)端連接節點(diǎn)IP，選擇TCP Client模式，默認端口號8899，連接后即可接收節點(diǎn)數據。經(jīng)測試，在無(wú)障礙物的室外環(huán)境，節點(diǎn)可接入約300m范圍內的路由器，并可穩定地通過(guò)路由器上傳溫濕度數據，數據傳輸錯誤出錯率很低。測試效果如圖7所示。

　　測試表明節點(diǎn)用于采集環(huán)境溫濕度數據，檢測距離遠并且運行穩定。該設計節點(diǎn)的通用性良好，組網(wǎng)方便，具有擴充能力與發(fā)展余地，并可接入互聯(lián)網(wǎng)方便遠程測控與資源共享，具有較強的實(shí)用性。