基于Internet的嵌入式多點(diǎn)溫度監控系統

1 系統硬件設計
整個(gè)遠程多點(diǎn)溫度監控系統分為上位機和下位機兩大部分：
上位機為遠端監控模塊，含PC機內人機交互界面、聲光報警系統和打印機等。主要是在Windows環(huán)境下通過(guò)VB開(kāi)發(fā)上位機以太網(wǎng)通信軟件，具有以下功能：
數據采集及分析：實(shí)時(shí)監測溫度數據并繪制溫度變化曲線(xiàn)圖，以便對溫度變化進(jìn)行直觀(guān)分析。
系統設置 在線(xiàn)設置溫度上下限值。
溫度報警可根據設定好的溫度上下限值判斷是否觸發(fā)聲光報警。
遠程控制 根據已設溫度上下限值判斷是否遠控空調機進(jìn)行現場(chǎng)溫度調節。
下位機為現場(chǎng)監控設備，包括測溫模塊、處理控制模塊和Internet通信模塊三大部分。
整個(gè)系統的結構框圖如圖1所示，下面對各模塊作分別介紹。
(1)測溫模塊。該模塊使用6片Dallas最新數字溫度傳感器DS1825構建多點(diǎn)溫度測量網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)單總線(xiàn)連接到MCU通用I／O口。由于每片DS1825都有其單獨的識別碼，MCU通過(guò)單總線(xiàn)規定的時(shí)序要求就能與溫度傳感器網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信，獲取每片DS1825內的溫度信息。DS1825是美國Dallas半異體公司繼DS18820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能數字溫度傳感器，與傳統熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據實(shí)際要求通過(guò)編程實(shí)現9～12位的數字值讀數方式；可以分別在93．75 ms和750 ms內完成9位和12位的數字量采集；從DS1825讀出信息或寫(xiě)入信息僅需要1根口線(xiàn)(單線(xiàn)接口)；溫度變換功率來(lái)源于數據總線(xiàn)，該總線(xiàn)本身也可向所掛接的DS1825供電，而無(wú)需額外電源。使用DS1825可使整個(gè)系統結構更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。在此設定的DS1825分辨率為12位模式，即0．062 5℃。
實(shí)際溫度=溫度整數部分+溫度小數部分×0．062 5

(2)處理控制模塊。處理控制模塊由MCU控制器、1602 LCD液晶顯示器、外部數據存儲器24C04、穩壓電源、時(shí)鐘振蕩電路、蜂鳴器、鍵盤(pán)矩陣和由繼電器控制的空調機等組成。MCU采用美國Atmel公司的8位C51單片機AT89S52，片內含8 KB的E2PROM和256 B的RAM。該處理控制模塊的工作過(guò)程為：上電完成初始化后，MCU讀取存儲在外存24C04中的上次已設置好的溫度上下限值和保存的采樣間隔值，然后進(jìn)入主循環(huán)。根據采樣間隔時(shí)間，MCU讀取各數字溫度傳感器DS1825內溫度數據，同時(shí)點(diǎn)亮LCD以便顯示當前所測溫度值，并根據已設置好的溫度上下限值來(lái)確定是否驅動(dòng)蜂鳴器報警且控制空調機工作進(jìn)行溫度調節。本模塊有良好的交互性能，利用鍵盤(pán)中斷可在線(xiàn)隨時(shí)設置溫度上下限值、采樣間隔時(shí)間值并可將這些數據保存至外存中。該模塊電路圖如圖2所示。

(3)Internet網(wǎng)絡(luò )通信模塊。要使單片機嵌入式系統接入Internel網(wǎng)絡(luò )，必須解決以太網(wǎng)的接入問(wèn)題，就要用到專(zhuān)門(mén)的以太網(wǎng)控制器。本系統采用MCU+TCP／IP協(xié)議芯片相結合的Internet接入方案。具體來(lái)說(shuō)：采用RTL8019AS以太網(wǎng)控制芯片，利用10Base-T布線(xiàn)標準通過(guò)雙絞線(xiàn)進(jìn)行和上位機的以太網(wǎng)通信。RTL8019AS芯片是臺灣Realtek公司的基于ISA總線(xiàn)的10Mb／s以太網(wǎng)控制器芯片，它集成了介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制子層(MAC)和物理層的功能，可以方便地設計基于ISA總線(xiàn)的通信系統，也可以比較簡(jiǎn)單地與單片機進(jìn)行接口。RTL8019AS內嵌TCP／IP網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議，具有耗電量低、接口簡(jiǎn)單、程序設計量少的優(yōu)點(diǎn)，是用來(lái)進(jìn)行以太網(wǎng)接入Internet通信的理想芯片。系統上電后，MCU對RTL8019AS內部寄存器進(jìn)行設置和控制，完成復位和初始化后，就能正常地通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行數據的收發(fā)，電路結構如圖3所示。