基于現(xiàn)場總線的溫室多點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：本文介紹了基于RS-485現(xiàn)場總線設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以STC89C52RC單片機(jī)為核心芯片，將傳感器模塊采集的信號通過TTL轉(zhuǎn)RS485模塊把信號傳遞到RS485集線器中，再通過串口模塊把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中去，能夠利用C#編寫的上位機(jī)系統(tǒng)對多處場地的溫濕度、可燃?xì)怏w等信號進(jìn)行采集和顯示，從而達(dá)到對不同場地的環(huán)境監(jiān)測。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) 傳感器 數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：TP274.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0151-02

引言

隨著科技的快速發(fā)展，日常生活中的瓜果蔬菜種植基本上不受季節(jié)的影響，溫室大棚為人們的提供了各種便利。為了更好的觀測溫室大棚里的瓜果蔬菜的成長，可以利用信息技術(shù)手段實(shí)時監(jiān)測溫室大棚的生產(chǎn)條件。在此基礎(chǔ)上，基于現(xiàn)場總線的溫室多點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，本文主要介紹了基于STC89C52RC單片機(jī)對多點(diǎn)位置下的溫濕度和氣體數(shù)據(jù)的采集、傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，改設(shè)計(jì)實(shí)用性比較強(qiáng)，性價比高，能夠廣泛的被應(yīng)用到日常生活中去。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)可以對現(xiàn)場多點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，采集到的數(shù)據(jù)通過485總線遠(yuǎn)程傳輸?shù)綌?shù)據(jù)匯總控制板，再通過串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。本系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：數(shù)據(jù)采集板、RS485集線器、主控電路板、上位機(jī)組成。數(shù)據(jù)采集板采用的是STC89C52RC單片機(jī)作為主控制芯片，該單片機(jī)是多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集的核心部分，而且抗干擾能力強(qiáng)，采集數(shù)據(jù)以后通過TTL轉(zhuǎn)485功能模塊把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴蠈又骺啬K中去；主控模塊的顯示屏上通過按鍵選擇顯示多個數(shù)據(jù)采集板傳送過來的數(shù)據(jù)，同時通過串口把數(shù)據(jù)信息傳送到上位機(jī)系統(tǒng)中去，上位機(jī)用于系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，同時監(jiān)測下位機(jī)各個數(shù)據(jù)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程對多點(diǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測。

系統(tǒng)框圖如下圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

整個系統(tǒng)的核心電路就是數(shù)據(jù)采集電路和數(shù)據(jù)匯總電路，兩塊板子采用相同的硬件電路。

本設(shè)計(jì)采用了STC89C52RC單片機(jī)作為主控制芯片，氣體檢測模塊采用了DHT11溫濕度傳感器采集各個點(diǎn)的溫濕度數(shù)據(jù)信號；溫濕度檢測模塊采用了MQ-9氣體傳感器采集各個點(diǎn)的氣體數(shù)據(jù)信號；按鍵模塊采用了四個開關(guān)鍵控制，便于用戶手動控制模塊；液晶模塊采用了LCD1602液晶顯示模塊來顯示所采集的數(shù)據(jù)信號；報(bào)警電路采用了蜂鳴器當(dāng)報(bào)警設(shè)備，當(dāng)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信號超過所設(shè)定的閾值后將進(jìn)行報(bào)警；電源模塊為設(shè)備運(yùn)行提供電源；串口模塊采用TTL轉(zhuǎn)RS485模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和向下一個模塊傳送數(shù)據(jù)。

而各個數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間用NLK-C2000485集線器進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，從而在主板的液晶顯示器上顯示，同時利用ISP和上位機(jī)進(jìn)行串口數(shù)據(jù)傳輸，從而在上位機(jī)上顯示各個點(diǎn)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了多個監(jiān)測點(diǎn)與上位機(jī)之間的遠(yuǎn)距離通信功能。

框圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要是能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)的溫濕度和可燃?xì)怏w濃度的實(shí)時監(jiān)測，圖3是各監(jiān)測支點(diǎn)的設(shè)計(jì)流程，模塊通電以后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化后進(jìn)行溫濕度和可燃?xì)怏w濃度檢測，如果所測數(shù)值超出預(yù)設(shè)的閾值后將進(jìn)行報(bào)警提示，如果數(shù)據(jù)沒有超出閾值就被傳送到液晶顯示模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。

4 上位機(jī)設(shè)計(jì)

上位機(jī)的設(shè)計(jì)采用C#語言編寫，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的識別與提取、以及顯示、報(bào)警這4個功能。上位機(jī)軟件從從串口緩存中讀取一個字節(jié)的數(shù)據(jù)并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成8位無符號數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，若數(shù)據(jù)正確則將接收到的數(shù)據(jù)存入二維數(shù)組的指定位置，在系統(tǒng)正常運(yùn)行之后，采用定時清除二維數(shù)據(jù)的方法，清除掉線節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)緩存，避免了數(shù)據(jù)顯示錯誤。關(guān)鍵的串口數(shù)據(jù)接收代碼如下：

private void serialPort1_DataReceived（object sender， SerialDataReceivedEventArgs e）

{

byte data；

for （byte i = 0； i < 8； i++）

{

//

data = （byte）serialPort1.ReadByte（）；

rxtemp[i] = data；

}

UInt16 rx4 = rxtemp[4]；

rx4 = （byte）～rx4；

UInt16 rx5 = rxtemp[5]；

rx5 = （byte）～rx5；

UInt16 rx6 = rxtemp[6]；

rx6 = （byte）～rx6；

if （ rxtemp[0] > 0 && rxtemp[0] < 5 && rxtemp[0] == rx4 &&

rxtemp[1] == rx5 && rxtemp[2] == rx6 && rxtemp[7] == 0xff）

{

for （byte i = 0； i < 8； i++）

{

rxdat[rxtemp[0] - 1， i] = rxtemp[i]；

}

}

}

5 運(yùn)行調(diào)試

系統(tǒng)硬件電路和軟件電路設(shè)計(jì)成功以后進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，通過現(xiàn)場總線RS485總線能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程多點(diǎn)數(shù)據(jù)檢測和傳輸，能夠滿足實(shí)時檢測不同位置的溫濕度和可燃?xì)怏w濃度。

上位機(jī)程序經(jīng)調(diào)試無誤，運(yùn)行結(jié)果如圖4所示。

6 結(jié)語

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)成熟以后，能夠?qū)崟r監(jiān)測各個點(diǎn)的溫濕度、可燃?xì)鉂舛茸兓惹闆r，從而可以廣泛的應(yīng)用于日常生活中，從而提供便利，解放勞動力。

收稿日期：2016-09-28

作者簡介：王樹梅（1981—），女，江蘇宿遷人，實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向：電子信息工程類。