CN209357227U - 一种无线温湿度采集与监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线温湿度采集与监控系统。系统由无线数据采集单元的发射机、接收机以及PC上位监控机及单片机软件和上位机软件组成。发射机负责将传感器采集的温湿度数据通过射频发射电路发送出去，接收机负责接收来自发射机发出的信号，解码读取后送至接收机的串行通讯口。PC上位监控机通过与接收机串口连接的串口通信线读取相应的数据，在上位监控机的软件中显示、存储和转发。该系统具有设备小型化、硬件通用、组网灵活、造价低，无需复杂编程的特点。

Description

一种无线温湿度采集与监控系统

技术领域

本实用新型涉及数据采集与监控领域，具体为一种无线温湿度采集与监控系统。

背景技术

温度和湿度监测是环境卫生、食品生产加工、生物医学研究、科学实验等场合不可缺少的工作内容，需要相应的管理系统进行数据的采集与管理。无线温湿度数据采集与监测系统相对于常规的机械式温度计、湿度计测量方法，在精度上、数据保存、监测范围以及工作效率方面都有质的提升。采用高精度的温度、湿度传感器并配合无线传输技术，使得测量结果一致性有了保证，并适合危险作业区域和无人值守场合的监测。PC上位机可以实现无线温度湿度数据的统一管理，用于快速分析、回放、转发等。

当前与之相关的主流无线通信技术之一：WSN(无线传感网络)

WSN是一种分布式网络系统，采用无线多跳的通信方式，其网络拓扑结构动态变化，具有自组织、自控制以及自适应等智能属性。由传感器节点、感知对象和观察者三个基本要素组成。WSN有平面网络、聚类分层网络、Mesh网络结构3种网络类型，传输最大距离可以超过1200米，WSN很适合做无线温湿度的采集应用。

与之相关的主流无线技术还有如：NB-IoT、WIFI、蓝牙：

(1)NB-IoT(窄带物联网)技术可以依托蜂窝网络，可直接部署GSM网络、UMTS网络或LTE网络，实现万物互联，故在传输距离，和连接数量上没有限制，因此使用该技术实现无线温湿度采集没有悬念。

(2)LoRa是基于1GHz以下的超长距低功耗数据传输技术。可实现所有网络拓扑。

(3)WiFI技术则可以实现星型网络拓扑，具有54M甚至更高的数据传输率，传输距离100米范围内。应用该技术实现无线温湿度数据采集属于大材小用。

(4)蓝牙技术则可以实现“微微网”和“散射网”连接。微微网结构中最少可以是2个设备，最多可以有8个设备连接，实现无线数据传输，距离在100米范围以内。为了拓展更多的设备连接，扩大网络通讯的范围，将多个微微网互联在一起，构成蓝牙自组织网，即散射网。

由于是无线数据采集系统，无线通信技术及使用的通信协议是支撑整个系统的关键。目前常用的无线通信协议有ZigBee、Wifi、蓝牙等，采用某一种协议，意味着系统中的软件、硬件都将使用与之配套技术才能构建完整的系统。

现有的无线数据采集，不论使用何种技术标准，本质上无外乎由“传感器数据采集”+“单片机”+“无线通信”三要素构成(图1)。这三要素构成了无线数据采集的采集单元。无线数据采集单元之间可以传输信息，各个数据采集单元的角色可以根据需要定义。但有一个前提，无线传输必须遵循一定的通信协议。

(1)无线数据采集单元中的传感器：依赖功能性材料的研发。目前，传感器从输出信号的性质分为模拟式和数字式两种，将被测的物理量转变为模拟电压信号，或者将被测物理量通过传感器内置的微型控制器转为数字信号。

(2)无线数据采集单元中的单片机：依赖芯片生产厂家的研发、生产提供。主要负责读取传感器的数据、对数据做运算处理、将其显示或送入发射电路。目前，单片机可以根据性能分为低性能、中等性能、高性能三大类，性能体现在运算处理的速度、IO接口的数量以及功耗方面。

(3)无线数据采集单元中的无线通信部分：依赖射频发射与接收电路完成。目前，基于各种通信协议、频段都有相应的无线发射接收电路设计。该部分负责将单片机读取由传感器获得的物理量对应的电信号通过无线电磁波发送出去，以便无线接收端能够接收。

具体的，将第1点“传感器”展开，传感器能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。通常使用对某种物理量敏感响应的材料作为有效感应材料。

将第2点“单片机”展开，单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。

将第3点“无线通信”展开，“无线发射”+“无线接收”2者共同构成无线通信。发射与接收必须处于相同的频段，在数字通信领域需要遵循共同遵循的通信协议才能完成数据的正常发送与接收。发射与接收的电路可以2合1设计在一起，也可以根据将发射或接收单独设计在独立的电路板上。无线通信中，还有一个重要的内容是通信采用的“通信协议”。目前世界上有很多的组织、公司、个人提出了用于无线通信的协议，在无线通信中根据实际使用需求，采用合适的通信协议即可，无需使用特别指定的协议。

现有技术对1、2、3组合而成的无线数据采集系统，通常会联想到涉及使用ZigBee、NbIot等其他无线通信技术。

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。简单的说，ZigBee实际上是一种基于某一组织指定的协议的无线通信技术。要想使用这样的技术，就必须满足下列两点基本要求：

1、支持ZigBee协议的芯片(单片机+射频收发+协议栈)

2、参照物理层的IEEE802.15.4协议和网络层的ZigBee协议编写所有的软件

简单的说，若要使用ZigBee技术，需要专用芯片以及丰富的软件开发经验，实际上这是两大难点。

另外，仍以ZigBee技术为例，随着ZigBee技术的推广，越来越多的人了解到了ZigBee技术，但为了避免第一种方案提到的两大难题，一些厂家在原有ZigBee芯片厂家的基础上生产了ZigBee模块(包含了所有外围电路和完整协议栈的能够立即投入使用的产品)，因为经过了厂家的优化设计，和老化测试，有一定的质量保证。软件上包含了完整的ZigBee协议栈，并有自己的PC上的配置工具，采用串口和用户产品进行通讯，并可以对模块进行发射功率，信道等网络拓扑参数的配置，使用起来简单快捷。

简单的说，ZigBee模块可以看成集成了射频、协议和程序的“芯片”。属于拿来模块后，很容易上手使用的方案。模块可以看成是在第一种基本技术基础上的优化延伸，第二种方案显然在易用性上更胜一筹，但成本也随之增加了。

此外，如采用ZigBee以外的技术，如NB-IoT(窄带互联网)。NB-IoT是一种无线通信技术，不是一种协议。通过NB-IoT技术可以简单的将万物互联网，可以融入到蜂窝通信中，使得数据传输到更远的地方。但随之而来也面临应用成本增加的问题。

换言之，不论使用ZigBee还是NB-IoT或者其他一些无线通信技术，都存在一种技术标准及其相关绑定芯片、程序关联延伸的问题，与之相关会影响产品的成本，系统互换性等问题。

为了避免在无线数据采集和监控系统中使用依赖性的通信技术及其软件和硬件，绕开由此可能给系统持续稳定运行和后续维护带来的潜在风险。有必要研制一种系统组成简单、软件通用、生产代价小、软硬件迭代无关键限制、成本低廉的无线温湿度数据采集与监控系统，为无线数据采集与监控提供一种更为有益的解决方案。

实用新型内容

本实用新型提供了一种无线温湿度采集与监控系统及装置，以解决上述背景技术中出现的问题。

本实用新型解决的首要问题是，在无线数据采集系统中放弃一个系统仅支持一种通信协议射频电路的框架设计思路，系统中通过添加规范的模块化射频电路接口设计，满足系统可升级其他通信协议射频电路的需求。在不改变系统硬件结构的前提下，实现整个系统无线通信硬件及协议的一致性更换升级。从而延长了无线数据采集系统的生命周期、提高了设备的使用效率，从根本上上避免了因某一无线通信技术问题导致整个系统无法使用的情况出现。其次，通过系统中硬件设备的印刷电路板优化设计，实现无线数据采集单元中发射机及接收机的自动识别。在系统的设计、生产、调试环节中减小了相应的维护工作量，提高了系统的开发效率，缩短了研发周期。

为了达到上述目的，本实用新型包括下列内容：

一种无线温湿度采集与监控系统，包括发射机、接收机和PC上位监控机，所述包括第一无线发射接收电路、第一单片机ISP、温湿度传感器和第一显示器，所述第一显示器、温湿度传感器和第一无线发射接收电路均连接于所述第一单片机ISP，所述接收机包括第二无线发射接收电路、第二单片机ISP和第二显示器，所述第二显示器和第二无线发射接收电路均连接于所述第二单片机ISP，所述第一无线发射接收电路通过发射无线信号到所述接收机，所述接收机通过所述第二无线发射接收电路接收无线信号，所述第二单片机ISP连接于所述PC上位监控机。

进一步，所述发射机和/或所述接收机的零部件连接方式为通过整块电路印刷转接电路板连接，所述发射机通过第一转接电路板连接，所述接收机通过第二转接电路板连接。

进一步，所述第一转接电路板和/或第二转接电路板上设置有单片机ISP下载线排线接口，所述第一单片机ISP和/或第二单片机ISP通过所述下载线排线接口连接于所述对应的转接电路板。

进一步，所述第一转接电路板和/或第二转接电路板上设置有显示器排线接口，所述第一显示器和/或第二显示器通过所述显示器排线接口连接于所述对应的转接电路板。

进一步，所述第一转接电路板和/或第二转接电路板上设置有电路转接排插口，所述第一无线发射接收电路和/或第二无线发射接收电路通过所述电路转接排插口连接于所述对应的转接电路板。

进一步，所述第一转接电路板和/或第二转接电路板上设置有单片机系统电路板，所述第一单片机ISP和/或第二单片机ISP设置在所述对应的单片机系统电路板上。

进一步，所述第一转接电路板和/或第二转接电路板底部设置有充电电路转接口，所述充电电路转接口上连接有充电电路，所述充电电路上设置有充电接口，所述充电电路连接有充电电池。

进一步，所述无线信号的无线传输频段频率为2.4GHz。

进一步，所述第一转接电路板和/或第二转接电路板上设置有电源开关，所述发射机一端设置有温湿度传感器，所述温湿度传感器通过导线与所述第一转接电路板连接。

进一步，所述接收机与1-255个所述发射机匹配工作。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的创新点突出在不关注通信协议的使用选择方面，只要有协议即可，换句话说能保证发射和接收正常工作即可。保持一个原则，使用该通信协议不会影响无线数据采集系统的芯片使用、程序编写以及延伸的成本增加问题。另外，在系统的互换性方面有自己的创新。使用相同的不特殊指定通信协议的无线发射接收电路即可，整个系统中都是使用此类无线发射接收电路。保持了系统的一致性，避免了由于指定专门的通信协议而延伸的系统互换性问题。

(2)现有基于Zigbee的无线传感网络本质也是2.4G频段的无线传输，但由于定义物理层协议和网络层的Zigbee协议，因此在软件编写上存在针对某一技术开发的针对性。本实用新型中同样使用2.4G频率作为无线传输的频段，但没有使用复杂或者某一组织规定的协议标准，弱化通信协议编程开发，协议仅用于维持节点间(发射机与接收机)正常通信，即使用厂商提供原始协议。不需关注通信协议的相关编程，开发的重点是无线数据采集单元之间的工作模式、地址寄存器以及指令的相关编程。这一步骤，ZigBee方案中同样需要设置，但由于ZigBee因为其协议和芯片的复杂性，加大了整体程序开发的难度。

(3)成本方面，本发明和现有技术都离不开单片机，选择满足应用要求的低价单片机即可。本发明使用24L01系列芯片作为无线发射接收电路，成本较ZigBee芯片或ZigBee模块要便宜许多。24L01属于公司协议，而且该协议在整个无线数据采集系统中不是关注的重点，有通信协议即可，不对协议进行延伸编程。

(4)优化了系统中硬件架构设计，增强了系统灵活应对遇到技术不可抗力导致系统无法继续使用时的变通能力，使得各种无线射频电路一致性替换成为可能，从而节省了系统设计、装配、调试、维护、更新所耗费的费用，提高了生产维护效率、保证了无线采集与监测工作的可靠稳定。

(5)改善了无线数据采集系统在遇到由于技术相关不可抗力因素影响系统持续工作时，灵活升级、更新受影响的技术方案，而不受不可抗力因素影响。

(6)本新型重点是用户不需要关心通信协议以及与协议相关的编程。因为通信协议可以是公共组织制定，也可以是芯片公司自己定义，目的在于满足无线通信时发射与接收环节数据的正确传输数据。使用某种协议，不代表设备高级或者低级。而本发明使用的无线通信模块为芯片公司已定义的通信协议，且不涉及协议层的编程。

(7)本新型涉及的无线数据采集单元，区别无线传感网络的节点，仅需区别是发射机还是接收机。所有的发射机和接收机构成星型连接拓扑结构。克服了以往节点既可以做发射机又可以做接收机，或者做路由器3种身份及由此带来的硬件和软件的设计难度。简化了使用中相关软硬件设计的难度。

(8)本新型通过转接电路板实现各个现有元器件的快速连接方法，从而保证了产品组装生产的便捷性，节约了大规模焊接组装的时间和成本。

(9)本新型在发射机和接收机印刷电路板的设计环节，考虑到两种设备的通用性和可复用设计，降低硬件设计成本，达到了节省设计时间，减少测试调试设备的目的，有效的降低了生产成本。

(10)本新型在单片机软件方面，使用通用的收发2合1的程序，通过安装在转接电路板的触点开关判断发射机是否安装了传感器，但安装了传感器时，触点开关受传感器外壳的挤压作用保持开关闭合，程序中在上电后判断触点开关闭合，识别该装置为发射机，否则则识别为接收机。从而实现了一套单片机程序智能区别发射机硬件工作还是接收机硬件工作的难题。节省了人工识别发射机硬件或接收机硬件的时间，也避免了人工忙中出错的可能。

(11)本新型与现有技术的主要区别是，没有使用需要耗时耗力学习zigbee协议的芯片，也没有使用整体成本较高的二次封装的Zigbee模块方案。

(12)本新型目的是为了保证低成本的情况下，使用简单易用的射频发射电路实现无线传感网络，使用了价格低廉的射频发射接收电路，不涉及耗时耗力的通信协议及其编程开发，整体降低了整套无线传感网络的编程难度。

附图说明

图1为本实用新型背景技术图

图2为本实用新型无线温湿度采集与监控系统视图

图3为本实用新型无线温湿度采集与监控系统装置立体视图

图4为本实用新型无线温湿度采集与监控系统装置后视图

图5为本实用新型无线温湿度采集与监控系统装置侧视图

图6为本实用新型无线温湿度采集与监控系统装置拓扑结构视图

图7为本实用新型无线温湿度采集与监控系统装置发射机结构图

图8为本实用新型无线温湿度采集与监控系统装置接收机结构图

图9为本实用新型无线温湿度采集与监控系统装置发射机工作原理图

图10为本实用新型无线温湿度采集与监控系统装置接收机工作原理图

图11为本实用新型无线温湿度采集与监控系统装置接收机工作原理图

图中：1-单片机系统电路板，2-温湿度传感器，3-显示器，4-转接电路板，5-电源开关，6-充电电路，7-充电接口，8-无线发射接收电路，9-电路转接排插口，10-充电电池，11-单片机isp下载线排线接口，12-显示器排线接口，13-导线，14-充电电路转接口

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型的部分实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

本实施例结合图2-图10一种无线温湿度采集与监控系统，包括发射机、接收机和PC上位监控机，所述包括第一无线发射接收电路、第一单片机ISP、温湿度传感器和第一显示器，所述第一显示器、温湿度传感器和第一无线发射接收电路均连接于所述第一单片机ISP，所述接收机包括第二无线发射接收电路、第二单片机ISP和第二显示器，所述第二显示器和第二无线发射接收电路均连接于所述第二单片机ISP，所述第一无线发射接收电路通过发射无线信号到所述接收机，无线信号的无线传输频段频率为2.4GHz，所述接收机通过所述第二无线发射接收电路接收无线信号，所述第二单片机ISP连接于所述PC上位监控机，发射机和接收机的零部件连接方式为通过整块电路印刷转接电路板连接，所述发射机通过第一转接电路板连接，所述接收机通过第二转接电路板连接，所述第一转接电路板和第二转接电路板上设置有单片机ISP下载线排线接口，第一单片机ISP和第二单片机ISP通过下载线排线接口连接于所述对应的第一转接电路板和第二转接电路板，所述第一转接电路板和第二转接电路板上设置有显示器排线接口，所述第一显示器和第二显示器通过所述显示器排线接口连接于所述对应的第一转接电路板和第二转接电路板，第一转接电路板和第二转接电路板上设置有电路转接排插口，第一无线发射接收电路和第二无线发射接收电路通过所述电路转接排插口连接于所述对应的第一转接电路板和第二转接电路板，第一转接电路板和第二转接电路板上设置有单片机系统电路板，第一单片机ISP和第二单片机ISP设置在所述对应的单片机系统电路板上，第一转接电路板和第二转接电路板底部设置有充电电路转接口，充电电路转接口上连接有充电电路，充电电路上设置有充电接口，所述充电电路连接有充电电池，所述第一转接电路板和第二转接电路板上设置有电源开关，发射机一端设置有温湿度传感器，温湿度传感器通过导线与第一转接电路板连接，接收机与1个所述发射机匹配工作。

首先，使用数字式温湿度传感器获取温湿度数据的数字化信号，通过单片机的数字IO连接并读取该数字化的温、湿度数据进行数据格式转换，将十进制的温湿度数据显示在与单片机相连的0.96寸冷光液晶显示器上。其次，单片机将数字化的温湿度数据通过2.4G频段的射频电路发送出去。当接收机收到来自发射机的信号后，接收机开始接收、解码、读取无线信号中的有效温、湿度数据，将该数据送至接收机的0.96寸冷光OLED显示器并显示。同时，该数据还将送至接收机的串行通信接口。该接口与PC机的串行通信口相连，为PC的上位机软件提供用于显示、分析、转发的温湿度数据源。上述工作是连续、循环进行的。

实施例2

本实施例结合实施例1，一种无线温湿度采集与监控装置，无线温湿度采集与监控装置包括发射机、接收机，所述接收机包括转接电路板4，所述转接电路板4上设置有电源开关5、单片机isp下载线排线接口11、显示器排线接口12，所述显示器排线接口12上接有显示器3，所述转接电路板4底部设置有电路转接排插口9和单片机系统电路板1，说述电路转接排插口9上连接有无线发射接收电路8，转接电路板4底部设置设置有充电电路转接口14，所述充电电路转接口14上连接有充电电路6，所述充电电路6上设置有充电接口7，所述充电电路6连接有充电电池10，发射机结构与接收机一致，发射机与所述接收机通用，发射机一端设置有温湿度传感器2，温湿度传感器2通过导线13与所述转接电路板4连接，发射机的个数为4个，发射机装置由DHT22温湿度传感器、Arduino Pro MINI单片机、24L01无线发射接收电路、电路转接印刷电路板、充电电池组、电池充电电路、电源开关、电源稳压电路、传感器安装识别按钮组成，接收机装置由Arduino Pro MINI单片机、24L01无线发射接收电路、电路转接印刷电路板、充电电池组、电池充电电路、电源开关、电源稳压电路、传感器安装识别按钮组成，发射机和接收机的所有元器件都通过一块电路转接印刷电路板连接，该电路转接印刷电路板通用于发射机和接收机，发射机与接收机的硬件区别为是否安装温湿度传感器。

电路转接印刷电路板侧边安装有识别传感器是否安装正确的轻触按钮开关。传感器正常安装时，传感器外壳与按钮挤压，按钮处于按下状态，表示开关接通。传感器未安装时，按钮开关处于弹起，识别传感器是否正确安装的轻触按钮开关有4个引脚，焊接在电路转接印刷电路板上，开关有两个接头，每个接头有2个引脚。开关与单片机供电的+5V电源和1千欧电阻串联。开关的1个引脚与单片机的数字IO相连。当按钮按下，单片机IO读到的电压为低电平。当按钮未被按下，单片机IO读到的电压为高电平(图11)，传感器安装使用502胶水与电路转接印刷电路板连接固定，发射机与接收机使用的单片机程序为公用。程序通过识别轻触按钮是否按下，从而判断程序执行发射机的任务还是接收机的任务，多个发射机与单个接收机组成无线数据采集系统时，PC机的上位机获取接收机串口通信数据时，每个发射机发出的温湿度数据不是同一时间采集到的，是依次间隔采集获得。

实施例3

本实施例结合实施例1和2，是对实施例1和2的进一步说明，包括下列步骤：

第一步骤：首先将无线温湿度数据采集与检测系统规划为发射机、接收机和上位机三大部分设计。

第二步骤：将发射机与接收机以“单片机+OLED显示器+射频通信电路”为基本单元组成进行设计，发射机安装一个数字式温、湿度传感器。上位机为PC机，上位机通过串口通信连接线与接收机的单片机串口进行连接。

第三步骤：发射机和接收机必须使用的单片机、OLED显示器、射频通信电路为独立的单元电路，这些单元电路通过一个专门设计的转接电路板实现电气连接。

第四步骤：设计一个能兼容发射机和接收机单元电路安装的、具有相同单元电路布局的转接电路板。

第五步骤：在转接电路板中一个设置一个能可靠连接具有规范引脚定义的射频通信电路区域，从而满足通过转接电路板连接的发射机和接收机均能自由升级、更新一致的射频通信电路的目的。

第六步骤：在转接电路板的一侧设置一个轻触按钮开关，用于判断温、湿度传感器安装与否。当传感器安装时，传感器外壳与轻触按钮紧密接触，轻触按钮处于按下状态，表示当前转接电路板所属的装置为发射机。若未安装传感器时，传感器未与轻触按紧密接触，与当前转接电路板连接的所属装置为接收机。

本实施例包括发射机、接收机、与接收机连接的上位机及其与上位机配套的上位机数据监控管理软件构成。

该无线温湿度数据采集与监测系统的工作流程为，首先由发射机中的温湿度传感器将测得的温湿度数据送入发射机的单片机，由单片机处理后，将数据显示在发射机的液晶屏上。同时，发射机的单片机将处理过得温湿度数据送至发射机的无线射频电路，将温湿度数据发射出去。接收机通过与接收机中单片机相连的无线射频电路接收来自发射机发出的数据，将数据送至单片机处理，并将其显示在接收机的液晶屏上。同时，利用一条串行通信线将接收机串行通信口与上位机(计算机)的usb口连接，实现上位机与接收机的数据通信连接。上位机中的数据处理软件对串口传输的数据进行采集、处理，将数据显示在软件的图表中，用于存储或转发。

下面结合附图6-10，对本发明完成无线温湿度数据采集与监控的过程为例说明实施过程：

进一步描述：

1)打开发射机的电源开关，发射机内的单片机上电并开始自检，自检过程如图9。

2)完成自检的发射机，DHT22温湿度传感器与单片机数字IO相连，温湿度传感器采集到的温湿度数据传输到单片机。

3)单片机对数据按整数部分和小数部分进行十进制转换，并将转换正确的数据送至与单片机连接的OLED显示器，温湿度数据通过发射机的OLED显示器连续显示。用于显示读数。

4)单片机将转传感器采集到的二进制的温湿度数据送至与单片机相连的无线射频电路，将其通过射频电路发射出去。

5)打开接收机的电源开关，接收机内的单片机上电并开始自检，自检流程如图10。

(6)完成自检的接收机，单片机驱动无线射频电路开始接收无线发射信号，当收到接收机发来的信号，并确认属于本系统时。接收机收到的数据送至接收机的单片机，由单片机将二进制数据按数据的整数部分和小数部分转换为十进制，送至接收机的OLED显示器，用于显示读数。

(7)接收机的单片机还负责将接收到的温湿度二进制数据送至单片机的串行通信口，连续发送至单片机串口。

(8)上位机(PC机)通过串口先与接收机的串口连接。上位机的监测控制软件进行串口通信的初始化。

(9)当上位机监测控制软件确认串口通信的波特率、编码后，确认串口连接正常。开始接收来自接收机单片机串口传输来的温湿度数据(文本格式)。

(10)上位机软件连续读取串口传输来的数据，并对温湿度的文本格式的数据进行字符串到十进制分数的转换。使该数据变为十进制数据，便于上位机监测控制软件进行数据显示和处理。

(11)经转换处理后的十进制的温湿度数据进行温度和湿度数据的选择输出，使其成为两组数据，温度和湿度分开。

(12)将分开处理的数据分别连接至上位机监测控制软件的数据波形图，显示连续传输来的温度和湿度数据，形成监测的温湿度数据曲线。

(13)在上位机上设置相应的比较参数，当温度、湿度低于或高于某一设定值时，上位机将发出声音和图形警告界面。

实施例4

本实用新型实现的是基于通用2.4G频段的无线数据采集系统，采用星型网络拓扑。系统有4个发射机(发射机最大为255)，1个接收机组成(如图6所示)，发射机由单片机(Arduino Pro Mini)、温湿度传感器(DHT22)、液晶显示器(0.96寸OLED)和无线发射接收一体芯片电路(24L01)组成、可充电电池、充电电路、电源开关，接收机由单片机(ArduinoProm Mini)、液晶显示器(0.96寸OLED)和无线发射接收一体芯片电路(24L01)组成、可充电电池以及充电电路、电源开关，其中，DHT22是数字式的温湿度一体传感器，直接输出数字信号与单片机数字IO连接，不需再经过额外的ADC(模数转换器)，发射机和接收元器件组成上仅有是否安装温、湿度传感器的区别，故在设计发射机和接收机的印刷电路板时，特别优化了电路板通用设计，可以节省生产制造成本，通用调试方案，缩短产品的研发时间，发射机的硬件结构，所有电路通过一块发射机和接收机通用的转接电路板连接，连同所有的电气连接，转接电路板位于整个设备的中部，转接电路板右上方是液晶显示器，转接电路板左上方是锂电池的充电管理电路，充电管理电路的前面是整个设备的电源开关，转接电路板的右侧安装温湿度传感器，转接电路板右下方是单片机，转接电路板左下方是射频发射接收电路，单片机的下方是锂电池组。所有单元电路都通过连接器与转接电路板可靠连接，转接电路板(传感器安装侧)设有一个缺口，用于焊接安装一个触点开关(图11)，该触点开关负责检测传感器是否安装正确。若传感器安装正确，触点开关可靠按下，表示该转接电路板所属的设备为发射机，否则为接收机或传感器位置安装不正确，程序方面，无线数据采集单元通过烧录单片机程序实现相应的采集、发射、显示等功能。发射机与接收机公用一个单片机程序，通过转接电路板的触点开关判断发射机或接收机，并运行相应的子程序。使得单片机的硬件可以通用，软件也通用，接收机通过串口线与PC机相连，实现上位机监控，集中收集无线数据采集单元的数据，用于显示、分析、存储记录。

本实用新型并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本实用新型等同或者类似的变化都应涵盖在本实用新型权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种无线温湿度采集与监控系统，其特征在于：包括发射机、接收机和PC上位监控机，所述包括第一无线发射接收电路、第一单片机ISP、温湿度传感器和第一显示器，所述第一显示器、温湿度传感器和第一无线发射接收电路均连接于所述第一单片机ISP，所述接收机包括第二无线发射接收电路、第二单片机ISP和第二显示器，所述第二显示器和第二无线发射接收电路均连接于所述第二单片机ISP，所述第一无线发射接收电路通过发射无线信号到所述接收机，所述接收机通过所述第二无线发射接收电路接收无线信号，所述第二单片机ISP连接于所述PC上位监控机。

2.根据权利要求1所述的一种无线温湿度采集与监控系统，其特征在于：所述发射机和/或所述接收机的零部件连接方式为通过整块电路印刷转接电路板连接，所述发射机通过第一转接电路板连接，所述接收机通过第二转接电路板连接。

3.根据权利要求2所述的一种无线温湿度采集与监控系统，其特征在于：所述第一转接电路板和/或第二转接电路板上设置有单片机ISP下载线排线接口，所述第一单片机ISP和/或第二单片机ISP通过所述下载线排线接口连接于所述对应的转接电路板。

4.根据权利要求2所述的一种无线温湿度采集与监控系统，其特征在于：所述第一转接电路板和/或第二转接电路板上设置有显示器排线接口，所述第一显示器和/或第二显示器通过所述显示器排线接口连接于所述对应的转接电路板。

5.根据权利要求2所述的一种无线温湿度采集与监控系统，其特征在于：所述第一转接电路板和/或第二转接电路板上设置有电路转接排插口，所述第一无线发射接收电路和/或第二无线发射接收电路通过所述电路转接排插口连接于所述对应的转接电路板。

6.根据权利要求2所述的一种无线温湿度采集与监控系统，其特征在于：所述第一转接电路板和/或第二转接电路板上设置有单片机系统电路板，所述第一单片机ISP和/或第二单片机ISP设置在所述对应的单片机系统电路板上。

7.根据权利要求2-6任一项所述的一种无线温湿度采集与监控系统，其特征在于：所述第一转接电路板和/或第二转接电路板底部设置有充电电路转接口，所述充电电路转接口上连接有充电电路，所述充电电路上设置有充电接口，所述充电电路连接有充电电池。

8.根据权利要求7所述的一种无线温湿度采集与监控系统，其特征在于：所述无线信号的无线传输频段频率为2.4GHz。

9.根据权利要求7所述的一种无线温湿度采集与监控系统，其特征在于：所述第一转接电路板和/或第二转接电路板上设置有电源开关，所述发射机一端设置有温湿度传感器，所述温湿度传感器通过导线与所述第一转接电路板连接。

10.根据权利要求8或9所述的一种无线温湿度采集与监控系统，其特征在于：所述接收机与1-255个所述发射机匹配工作。