糧倉遠程多通道測溫系統(tǒng)的設計

徐振　時維鐸　王健等

摘要：采用GSM網(wǎng)絡技術，并結合虛擬儀器技術，設計了一種新式糧倉遠程測溫系統(tǒng)，以實現(xiàn)糧食的安全儲備。詳細介紹了運用數(shù)字溫度傳感器DS18B20進行多通道測溫的具體方法。

關鍵詞：虛擬儀器技術；GSM網(wǎng)絡技術；遠程；數(shù)字溫度傳感器DS18B20；多通道測溫

中圖分類號：TP274+.5 文獻標識碼：B 文章編號：0439-8114（2013）07-1676-03

“十二五”時期是全面建設小康社會的關鍵時期，是加快現(xiàn)代糧食流通產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期，也是全面加強國家糧食安全工作、構建完善的國家糧食安全保障體系的攻堅時期[1]。新形勢下糧食行業(yè)面臨著難得的發(fā)展機遇，同時也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，例如倉儲體系的不完善，科技創(chuàng)新能力不強?？茖W儲糧是構建現(xiàn)代化倉儲體系的核心部分，而對糧倉溫度的必要檢測是科學儲糧的關鍵環(huán)節(jié)之一[2，3]。鑒于以上背景，提出了一種基于LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）和GSM網(wǎng)絡的糧倉遠程多通道測溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)選用單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20進行多通道測溫，電路結構簡單，測量精度高。工作人員可以直接在監(jiān)控電腦前通過LabVIEW平臺對遠端糧倉溫度進行實時監(jiān)測，保證糧食的倉儲安全[4-6]。

1 系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)主要由上位機和下位機組成。上位機以PC機上的LabVIEW為核心，采用虛擬儀器軟件架構VISA（Virtual Instrument Software Architecture）與近端GSM通信裝備進行串口通信[7，8]。以單片機STC90C51為核心的下位機，配合單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20對糧倉進行多通道溫度檢測，將采集到的溫度信息通過串口傳至遠端GSM通信裝備。上位機與下位機的通信通過GSM網(wǎng)絡實現(xiàn)，上位機用于顯示遠端采集的溫度和發(fā)出控制信息，下位機負責糧倉多通道溫度的采集并執(zhí)行控制信息。GSM通信裝備由新版西門子工業(yè)級GSM模塊TC35i和手機卡組成。系統(tǒng)的組成見圖1。

2 硬件部分設計

2.1 上位機部分

上位機采用電腦上的LabVIEW環(huán)境，與GSM通信設備進行串口通信，通過GSM網(wǎng)絡向遠端GSM通信裝備采集溫度信息或發(fā)出控制信息[9]。上位機的原理圖見圖2，TC35i模塊串口線通過電平轉換芯片MAX232后與電腦的9針串行通信接口相連。IGT為啟動腳，TC35i模塊啟動時需加一個大于100 ms的低脈沖于IGT腳。SH69P862以SH6610D 4位CPU為核心，在上電時產(chǎn)生200 ms的低脈沖用于TC35i模塊的啟動。

2.2 下位機部分

下位機由遠端GSM通信裝備、單片機STC90C51和溫度傳感器DS18B20組成，DS18B20采用單總線技術，電路結構簡單。單片機P1.1引腳和IGT引腳相連，用于TC35i模塊的啟動。單片機引腳P3.0和P3.1分別與TC35i模塊的串口通訊引腳18腳和19腳對應相連。P1.0腳上掛接5個溫度傳感器DS18B20，并加4.7 kΩ的上拉電阻（圖3）。

3 軟件部分設計

3.1 上位機軟件設計

上位機軟件設計采用LabVIEW開發(fā)平臺來完成。LabVIEW是一種圖形化編程語言的開發(fā)環(huán)境，編程界面形象直觀，靈活性強，人機交互界面友好[10]。該設計中，LabVIEW通過串口通信電路讀取溫度數(shù)據(jù)，顯示于前面板，并將溫度數(shù)據(jù)保存到電子表格文件（Excel）中。溫度的采集時間間隔也可調(diào)節(jié)，將在上位機界面上設定的采集時間間隔通過串口通信電路和GSM網(wǎng)絡發(fā)送給遠端通信裝備的單片機，就能實現(xiàn)采集時間間隔的調(diào)節(jié)。圖4給出了試驗測得的糧倉溫度曲線及相關信息。

3.2 下位機軟件設計

下位機軟件使用C語言編寫，主要包括單片機與GSM模塊串口通信程序和溫度的多通道檢測與處理程序這兩部分。要實現(xiàn)溫度的多通道檢測，首先使用ROM命令（代碼為33H）讀取每一個DS18B20光刻ROM中的64位序列碼，再根據(jù)序列碼排列順序，依次訪問與序列碼匹配的溫度傳感器，從而達到溫度的多通道采集，最后通過串口將溫度信息從遠端GSM通信裝備發(fā)送到近端GSM通信裝備中[11]。部分程序代碼如下：

4 小結

設計的糧倉遠程多通道測溫系統(tǒng)將虛擬儀器技術和GSM網(wǎng)絡技術有效融合，用于糧倉溫度的遠程檢測，可視化強。GSM網(wǎng)絡信號穩(wěn)定，可在不易鋪設網(wǎng)線的情況下實現(xiàn)信號的遠距離傳播和測量，且與一般無線通信技術相比，GSM通信技術具有傳播距離遠，穿透性強、誤報率低等諸多優(yōu)點，具有更強的穩(wěn)定性。該系統(tǒng)硬件結構簡單，上位機界面形象簡明，便于操作，也可加入濕度傳感器，使該系統(tǒng)得到進一步的完善。

參考文獻：

[1] 聶振邦.解讀《糧食行業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃綱要》[J]. 中國糧食經(jīng)濟，2012（2）：24-28.

[2] 吳子丹.中國的糧情和調(diào)控[J].糧食經(jīng)濟，2005（1）：4-9.

[3] 唐柏飛.我國糧食儲藏的現(xiàn)況及發(fā)展趨勢[R].北京： 國家糧食局流通與科技發(fā)展司，2007.

[4] 丁幼春，熊利榮，黃 劍.基于AT89S52和DS18B20的多點溫度檢測報警系統(tǒng)[J].農(nóng)機化研究，2007（5）：121-123.

[5] 高玉芹.基于AVR 單片機和DS18B20的多點溫度測量系統(tǒng)[J].儀表技術，2005（3）：15-17.

[6] 連 翔，張小軍.基于GSM模塊TC35i的機房溫度測控系統(tǒng)[J].電子工程師，2008（9）：65-67.

[7] 張立輝，李君興，李 旭.基于LabVIEW的糧倉溫濕度無線測控系統(tǒng)的研究[J].糧油加工，2010（12）：95-97.

[8] 余 軍，王彥瑜.基于MSP430單片機和DS18B20的多分支多通道精密溫度測量系統(tǒng)研究[J].核電子學與探測技術，2008，28（6）：1235-1239.

[9] 劉 芯，陳志軍，趙新起，等.基于無線傳感器網(wǎng)絡和LabVIEW的糧倉監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].農(nóng)機化研究，2011（7）：101-103.

[10] 趙英杰，馬建莉，錢 英.基于LabVIEW的糧倉監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].農(nóng)機化研究，2009（9）：111-113.

[11] 王志強，陳 平.基于GPRS技術的糧庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，38（14）：7552-7553.