基于单片机的药品仓库温湿度短信报警系统设计

樊业东 胡浪羽 郭智伦 邓淞文

摘 要：本设计提出了一种符合国家药监局的一种药品仓库温湿度存储的方案设计，该方案以STC89C51单片机为控制核心，通过高精度温湿度传感器实现温湿度的采集，GSM无线通信模块实现监控信息的短信传输。根据测试结果表明，该方案确实可行理论上可以达到药品仓库的实时监测要求，保證药品的质量。

关键词：药品仓库；温湿度；短信报警；单片机模块

引言

药品仓库的温湿度影响着药品存储的质量，而监测药品仓库的温湿度显得格外重要。根据药品的存储要求，药品仓库可以分为普通库、阴凉库、冷藏库[1]，以往需要人为监测存储仓库的温湿度，即麻烦又费时，而且在下班后会出现无人统计数据缺失的情况，无法确切的保证药品的存储质量，使药品的药性大大缩短。为了保证药品的质量，本论文设计了一种符合国家要求的药品仓库存储方案，该方案能24小时精确监测仓库环境的温湿度，并可以发送报警提示短信。无论仓库有没有人坚守都可以保证仓库的环境达到要求，既节省了财力和物力又保证了药品的质量。

1.系统的总体结构

本系统用51单片机为核心，采用了DHT11模块采集药品仓库的温湿度，GSM模块发送短信报警，4×4矩阵扫描键盘设置温湿度上下限，LCD1602显示当前温度和湿度以及温湿度的上下限，蜂鸣器报警，电源等。

2.系统的总体设计

2.1系统主要功能模块

2.1.1 STC12C5A60S2单片机主控模块

STC12C5A60S2/AD/PWM 系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍[2]。

2.1.2 DHT11温湿度采集模块

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封装，连接方便。

2.1.3 GSM无线通信模块

无线通信采用的是全球鹰SIM900A模块，SIM900A 模块提供两组TTL 接口，一组为2.85V 的TTL 接口，可以与3.3V 单片机连接直接连接（已做了电平匹配）；另一组为5V 的TTL 电平，可以与5V 单片机直接连接。

2.2系统软件设计

系统的软件设计主要由主程序设计模块、温湿度采集模块、键盘扫描模块、LCD1602显示模块等组成。主程序流程框图如图2所示：

本系统采用STC89C51单片机为核心，完成数据的采集，存储，显示，处理，报警等功能。程序运行时先将LCD显示屏和GSM模块初始化，LCD显示屏显示数据，采用双层显示页面，用按键切换第一层和第二层显示页面。其中，第一层页面的第一行为当前时刻所测得的温度值，第二行为设定报警的温度的上下限范围；第二层显示页面的第一行为当前时刻所测得的湿度值，第二行为设定报警的湿度的上下限范围。温度和适度上下限范围可以通过按键来调节。判断是否有按键按下，手动设置温度和湿度的阈值范围，然后单片机开始读取DHT11数字温湿度传感器采集的数据，将当前仓库的温湿度显示在LCD液晶屏上并判断是否超出阈值，如果超出单片机向GSM模块发送报警信息，GSM模块通过SIM卡向工作人员发送报警短信，同时蜂鸣器发出报警铃声，如果未超出阈值范围，则该系统继续运行监测仓库实时温湿度。

2.3测试结果及分析

（1）DHT11的DATA引脚接单片机的P2.4口，SIM900A的TXD接单片机的RXD，RXD接单片机的TXD，蜂鸣器接单片机的P1.5口。其中各模块的VCC接+5V电源，GND接地。

（2）将SIM卡插入GSM模块的卡槽，把模块和单片机相接上电。当900A模块上电后，观察D5和D6指示灯 ，当D5常亮D6亮一秒灭一秒（快闪），表示模块正在搜索网络；当D5常亮D6亮一秒灭三秒（慢闪），表示模块已搜索到网络可以正常工作了[3]；

（3）将DHT11模块接入单片机模块，上电指示灯常亮表示接通电源模块可以正常工作。

（4）在程序中设置好发送短信的内容及接收短信的号码，连接好模块将单片机上电把程序烧入单片机内，观察显示内容并通过按键设置温度和湿度的阈值范围。

（5）改变DHT11模块附近的环境温度并使其超出设定阈值，当温度超出所设定的范围时，蜂鸣器发出报警响声，手机成功接收到温度报警短信。

（6）改变DHT11模块附近的环境湿度并使其超出设定阈值，当湿度超出所设定的范围时，蜂鸣器发出报警响声，手机成功接收到湿度报警短信。

结论

本设计以单片机配以温湿度传感器检测温湿度，扩展无线通信模块为研究背景，主要任务是基于单片机实现温湿度检测和通过无线通信网络实现手机短信的报警功能。以C语言作为编程和调试语言，完成从温湿度测量到无线短信发送等模块的开发工作，无线通信模块采用的是SIM900A模块，实现实时短信发送。

参考文献：

[1]刘红军.关于国家药监局对药品库房温湿度的监管方案要求[R].2013.

[2]孙育才，王荣兴，孙化芳.新型AT89S52系列单片机及其应用[M].清华大学出版社.2005.

[3]亓浩名，王利，武毅，张磊，黄德宇.基于单片机的GSM短信收发模块设计[J].电子测试，2012，3（3）：63-68.