基于DS18B20和MG323室溫采集系統(tǒng)的研究

徐濤++劉軍

摘 要：為了實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，設(shè)計(jì)了一種基于DS18B20溫度采集和MG323的GPRS網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)溫度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用DS18B20和MSP430f149單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，結(jié)合GPRS無(wú)線傳輸、服務(wù)器和上位機(jī)構(gòu)建了一種基于GPRS的遠(yuǎn)程室溫監(jiān)控方案。

關(guān)鍵詞：GPRS；DS18B20；室溫采集系統(tǒng)；MSP430f1149

中圖分類號(hào)：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.076

隨著我國(guó)的快速發(fā)展，能源矛盾日益突出，已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要制約因素之一。我國(guó)不僅處于能源緊張的情況，且能源利用率低、浪費(fèi)大、污染重。尤其是在北方城市，冬季供熱對(duì)煤炭等不可再生資源的消耗大，因此，無(wú)線室溫采集系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。本系統(tǒng)主要用在集中供暖、集中供冷、小區(qū)倉(cāng)儲(chǔ)燈領(lǐng)域，可對(duì)室溫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，生成合理曲線，從而調(diào)節(jié)熱源運(yùn)行，為制訂合理的自動(dòng)化運(yùn)行方案提供重要數(shù)據(jù)。此外，本系統(tǒng)可根據(jù)客戶需要將溫度數(shù)據(jù)在固定時(shí)間發(fā)送到Web服務(wù)器上，通過IE瀏覽器即可查看溫度的實(shí)際值和溫度變化曲線，從而了解現(xiàn)場(chǎng)的溫度情況。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430f149單片機(jī)進(jìn)行溫度采集和GPRS傳輸，主要模塊設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下。

1.1 溫度傳感器

溫度傳感器為DS18B20，具有體積小、硬件成本低、抗干擾能力強(qiáng)和精度高的特點(diǎn)。DS18B20只需要連接到msp430的I/O口上即可運(yùn)行，由于其單總線為開漏，所以，需要外接1個(gè)200k的上拉電阻，如圖1所示。

1.2 GPRS

GPRS是本系統(tǒng)的核心傳輸部件，采用華為公司的MG323模塊，其屬于50PIN的B2B模塊，支持GSM4頻（GSM850、GSM900、DS1800、PCS1900）。此外，提供了2個(gè)UART接口，可以支持短消息、管理電話本、接受數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、嵌入式TCP/UDP等功能。本系統(tǒng)中主要使用TCP/IP功能，以配合模塊支持AT命令。MSP430與GPRS模塊之間通過RS232串行口連接，并發(fā)動(dòng)AT指令，可將采集到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)軟件，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控。

1.3 電源

如果單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，則電源是系統(tǒng)的動(dòng)力之源——心臟。本套無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件采用鋰電池供電，無(wú)須外接電源。為了保證MSP430的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、GPRS上傳數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，單片機(jī)采用可單獨(dú)供電的AS1360，GPRS采用可控制的ACT4060供電，可達(dá)到降低功耗的目的。工作電流為80～100 mA，待機(jī)電流為40 mA左右。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 GPRS無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)

GPRS模塊MG323與MSP430間基于AT指令的串行通信，可通過單片機(jī)發(fā)送不同的AT指令給MG322模塊，MG323模塊依據(jù)接收的不同AT指令執(zhí)行不同的任務(wù)。由于MG323基于TCP/IP協(xié)議，所以，只要發(fā)送正確的AT指令便可實(shí)現(xiàn)TCP/IP的通信，從而與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；相反，上位機(jī)只要也發(fā)送正確的AT指令，便可對(duì)單片機(jī)下設(shè)數(shù)據(jù)。

GPRS遠(yuǎn)程傳輸過程中用到的AT指令為：發(fā)送“AT+IPR = 115200”設(shè)置波特率為115 200 bit；發(fā)送“AT+CREG”查詢GPRS網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)狀態(tài)，返回“1”注冊(cè)成功，“0”沒有注冊(cè)成功；發(fā)送 “AT^IPOPEN=1，＼"TCP＼"，＼"60.2.176.226＼"，1003，1000”，打開1條TCP鏈接；發(fā)送“AT^IPSENDEX=1，2，1000”，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 上位機(jī)軟件的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)使用的主要為VS2012開發(fā)的監(jiān)控軟件，并利用SQL2008數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。該監(jiān)控軟件可以對(duì)不同用戶和不同設(shè)備進(jìn)行分組管理，使用戶清楚地了解自身管轄下的設(shè)備情況。軟件內(nèi)置了一些溫度的動(dòng)態(tài)分析，比如“溫度趨勢(shì)“，設(shè)有溫度的上、下限制報(bào)警，同時(shí)，可采集GPRS的信號(hào)強(qiáng)度、電池容量等信息，可實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)溫度，也了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以方便維護(hù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了基于DS18B20和MG323室溫采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)流程和系統(tǒng)軟件開發(fā)流程。將GPRS無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用到室內(nèi)、外和工業(yè)場(chǎng)合的溫度監(jiān)測(cè)中，可迅速、準(zhǔn)確地掌握現(xiàn)場(chǎng)溫度狀態(tài)，從而合理調(diào)配資源，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保，防止能源浪費(fèi)的目的；采用鋰電池供電，可將設(shè)備安裝在任何區(qū)域，擺脫了電力電的束縛，真正做到了低碳環(huán)保；當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度突然變化時(shí)，上位軟件可及時(shí)報(bào)警，工作人員能以最快的速度作出反應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕