基于A(yíng)RM的遠程溫度監測報警系統的設計與實(shí)現

摘要：設計了一個(gè)基于A(yíng)RM的遠程溫度監測報警系統。該溫度監測報警系統以Tiny6410為平臺，通過(guò)DS18B20溫度傳感器采集溫度，利用數據庫存儲溫度、時(shí)間值并通過(guò)網(wǎng)頁(yè)顯示溫度數據。此外，通過(guò)在網(wǎng)頁(yè)上設置溫度閾值范圍，對超出范圍的溫度點(diǎn)利用蜂鳴器報警，溫度監測范圍是-55℃～125℃。

0 引言

溫度監測廣泛應用于社會(huì )生活的各個(gè)領(lǐng)域，如家電、汽車(chē)、材料、電力電子等。在很多生產(chǎn)過(guò)程中，溫度的監測和控制都直接和安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節約能源等重大技術(shù)經(jīng)濟指標相聯(lián)系。隨著(zhù)生活水平的提高和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)論是工業(yè)還是農業(yè)或者是日常生活中對溫度監測的要求越來(lái)越高。溫度監測的精度以及不同控制對象的控制方法選擇都起著(zhù)至關(guān)重要的作用，在很多領(lǐng)域中溫度可能較高或較低，使我們無(wú)法靠近或無(wú)法實(shí)現人力監控，或者在某些環(huán)境下溫度監測比較危險。因此，需要設計一種可實(shí)現智能監測的監測系統，以滿(mǎn)足對溫度監測日益迫切的需求。

基于此，本文設計了一個(gè)基于A(yíng)RM的遠程溫度監測報警系統，該系統利用ARM處理器的強大功能，通過(guò)讀取溫度傳感器數據，并與設定閾值進(jìn)行比較，然后對溫度進(jìn)行監測報警。通過(guò)內嵌的操作系統μCLinux獲得極好的實(shí)時(shí)性，并且通過(guò)TCP/IP協(xié)議能與PC機很快的通訊。

1 系統硬件

1.1 ARM平臺

該遠程溫度監測報警系統使用Tiny6410開(kāi)發(fā)板，它是一款以ARM11芯片(三星S3C6410)作為主處理器的嵌入式核心板，該CPU基于ARM1176 JZF—S核設計，內部集成了強大的多媒體處理單元，支持Mpeg4，H.264/H.263等格式的視頻文件硬件編解碼，可同時(shí)輸出至LCD和TV顯示，它還帶有3D圖形硬件加速器，以實(shí)現OpenGL ES 1.12.0加速渲染。Tiny6410采用高密度6層板設計，尺寸為64×50 mm，它集成了128 M/256M DDR RAM，SLC NAND Flash(256M/1GB)或MLC NAND Flash(2GB)存儲器，采用5 V的電壓供電，實(shí)現CPU必需的各種核心電壓轉換，還帶有專(zhuān)業(yè)復位芯片，通過(guò)2.0 mm間距的排針，引出各種常見(jiàn)的接口資源，以供開(kāi)發(fā)者進(jìn)行快捷的二次開(kāi)發(fā)使用。

1.2 DS18B20數字溫度計

DS18B20數字溫度計提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數，指示器件的溫度。信息經(jīng)過(guò)單線(xiàn)接口送入DS18B20或從DS18B20送出。DS18B20的電源可以由數據線(xiàn)本身提供而不需要外部電源。它的測量范圍從-55℃～+125℃，精度為0.5℃?？稍? s內把溫度變換成數字。

每一個(gè)DS18B20包括一個(gè)唯一的64位長(cháng)的序號，序號值存放在DS1820內部的ROM中。DS1820中還有用于貯存測得的溫度值的兩個(gè)8位存貯器RAM，編號為0號和1號。DS18B20有3個(gè)引腳，引腳1(GND)的功能是接地，引腳2(DQ)的功能是實(shí)現數字輸入、輸出，引腳3(VDD)的功能是可選+5 V的電源。

本文設計的遠程溫度監測報警系統硬件部分如圖1所示。

2 軟件設計

2.1 溫度閾值的設置和存儲

用戶(hù)通過(guò)web網(wǎng)頁(yè)界面設置溫度闕如圖2所示，然后將設定好的溫度閾值通過(guò)CGI程序以長(cháng)整型的形式存入緩存文件中，供應用程序調用。

2.2 溫度的采集與存儲

系統通過(guò)DS18B20對周?chē)h(huán)境的溫度進(jìn)行采集，每隔十秒采集一次。DS18B20將溫度采集值存入到傳感器驅動(dòng)設定好的文件中。系統后臺從設備文件中讀取溫度值與其對應的時(shí)間值，并把這些數據存入到數據庫中。

2.3 溫度報警的實(shí)現

首先程序從緩存文件中讀取網(wǎng)頁(yè)上設定好的溫度閾值，如果發(fā)現從設備文件中讀取的當前溫度值不在閾值范圍內，應用程序就控制蜂鳴器鳴響。如果高于上限報警器每隔1 s響一次，低于下限則報警器響5 s，在閾值區間內則蜂鳴器不報警。傳感器如果測量的溫度值恢復正常的話(huà)，就會(huì )關(guān)閉蜂鳴器，否則會(huì )一直響鈴報警。

2.4 遠程異常溫度信息查看

當用戶(hù)登陸網(wǎng)頁(yè)查看異常溫度信息時(shí)，CGI程序會(huì )自動(dòng)打開(kāi)數據庫，通過(guò)命令查詢(xún)數據庫中的全部信息，將異常溫度信息及發(fā)生的時(shí)間提取出來(lái)，最后在網(wǎng)頁(yè)上呈現出這些異常信息。

遠程溫度監測報警系統各功能模塊關(guān)系如圖3所示。

3 測試結果

首先在web頁(yè)面上將溫度閾值分別設置為：溫度下限12℃和溫度上限24℃。然后通過(guò)DS18B20數字溫度計對室內環(huán)境溫度進(jìn)行采集，每隔10 s采集一次，其中包括對一杯溫度為40℃的熱水進(jìn)行監測30 s。溫度采集開(kāi)始時(shí)間是2013年5月6日上午11時(shí)，采集總時(shí)間為2 min，室溫為20℃。溫度采集結果如圖4所示。

由圖4可以看出，2 min內共采集到12條數據，其中包括對熱水溫度采集的3條數據。在圖4的左邊一列給出溫度采集時(shí)間，右邊一列給出對應時(shí)刻的溫度值。

在對圖4所示的溫度值進(jìn)行采集過(guò)程中，由于杯中熱水溫度40℃不在閾值范圍內，即大于溫度上限24℃，所以蜂嗚器會(huì )自動(dòng)報警鳴響，報警器每隔1 s響一次，直到在2013年5月6日11：01：30時(shí)溫度采集值20.75℃處于閾值范圍內才關(guān)閉蜂鳴器。為了獲取溫度報警時(shí)的相關(guān)信息，可登陸網(wǎng)頁(yè)查看所需報警溫度信息，CGI程序自動(dòng)從數據庫中提取出對應溫度信息，并將這些信息呈現在網(wǎng)頁(yè)上，如圖5所示。

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