以ARM為基礎(chǔ)的無(wú)線(xiàn)溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)

于娟

摘要：溫濕度監(jiān)測(cè)在很多行業(yè)的生產(chǎn)中都比較常見(jiàn)，良好的溫濕度監(jiān)測(cè)控制對(duì)行業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境條件具有積極的意義，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量具有重要的影響。在新時(shí)期環(huán)境下，傳統(tǒng)的溫濕度監(jiān)測(cè)手段已經(jīng)逐漸落后，隨著不斷的探索和發(fā)展，信息技術(shù)逐漸得到了應(yīng)用，以ARM為基礎(chǔ)的無(wú)線(xiàn)溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)逐漸得到了開(kāi)發(fā)和使用，下面，本文就針對(duì)以ARM為基礎(chǔ)的無(wú)線(xiàn)溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，來(lái)對(duì)其進(jìn)行深入的了解。

關(guān)鍵詞：ARM;溫濕度;監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)

前言

信息科技時(shí)代背景下，人們生活以及生產(chǎn)要求標(biāo)準(zhǔn)都在逐步的提高，信息科技技術(shù)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用也是越來(lái)越廣泛，其中在工業(yè)生產(chǎn)中，想要對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行良好的控制，溫濕度監(jiān)測(cè)控制至關(guān)重要，為了提高其信息科技水平，逐漸也研發(fā)和應(yīng)用了以ARM為基礎(chǔ)的無(wú)線(xiàn)溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫濕度的有效監(jiān)測(cè)和控制，而以ARM為基礎(chǔ)的無(wú)線(xiàn)溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)，就是本文主要研究的內(nèi)容。

1.ARM概述

ARM處理器為英國(guó)的Acorn公司所設(shè)計(jì)出的處理器類(lèi)型，它是一種具有低功耗和低成本的指令集計(jì)算機(jī)微型處理器。這種處理器是32位的設(shè)計(jì)，同時(shí)也具有16位的指令集，其比等價(jià)的32位類(lèi)型代碼能夠節(jié)省約35%，但是卻有32位的系統(tǒng)全部?jī)?yōu)勢(shì)。此處理器的Jazelle（ARM的體系結(jié)構(gòu)，用作處理器的指令）技術(shù)能夠讓Java的運(yùn)行速度加速得比軟件Java的虛擬機(jī)性能還要高，與同等不是Java的加速核比較，其功耗也降低了有80%。它在CPU的功能上加了數(shù)字信息的處理指令集，從而提供并增強(qiáng)了16位與32位的算術(shù)計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其性能與靈活性的提升，因此，此處理器具有耗電少、功能強(qiáng)、合作伙伴多以及有16位和32位的雙指令集等特點(diǎn)。另外，它的工作模式有用戶(hù)模式、系統(tǒng)模式、快中斷的模式、管理模式、數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)的終止模式以及中斷模式等^[1]。

2.以ARM為基礎(chǔ)的無(wú)線(xiàn)溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

本文研究系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)效果如下圖所示：

在此系統(tǒng)中主要包括3個(gè)部分，分別是溫濕度的參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備、WiFi無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)氖瞻l(fā)模塊與STM32。從系統(tǒng)通過(guò)溫濕度的監(jiān)測(cè)模塊來(lái)對(duì)環(huán)境的溫濕度相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所監(jiān)測(cè)獲取溫濕度的參數(shù)借助下位機(jī)的STM32中WiFi無(wú)線(xiàn)的收發(fā)模塊實(shí)施信息的傳輸;后上位機(jī)上WiFi無(wú)線(xiàn)的收發(fā)模塊對(duì)信息進(jìn)行接收，把信息傳遞于上位機(jī)，且在顯示屏中把監(jiān)測(cè)的溫濕度相關(guān)參數(shù)進(jìn)行顯示;最后把監(jiān)測(cè)的溫濕度相關(guān)參數(shù)和設(shè)定安全參數(shù)實(shí)施對(duì)比，按照對(duì)比的結(jié)果來(lái)進(jìn)行相應(yīng)指令的發(fā)送，指令經(jīng)WiFi模塊向下位機(jī)進(jìn)行傳輸，控制設(shè)備來(lái)實(shí)施控制^[2]。

2.2硬件設(shè)計(jì)

2.2.1ARM控制系統(tǒng)

STM32為此系統(tǒng)核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的傳感器連接、信息的獲取和處理等，和WiFi模塊實(shí)施通信，來(lái)對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行顯示。此本系統(tǒng)使用內(nèi)核32位的閃存微型控制器，芯片時(shí)鐘的頻率是72MHz，其電壓在2.0-3.6V范圍內(nèi)，能夠在環(huán)境溫度為-40℃-80℃的范圍內(nèi)工作。

2.2.2溫濕度參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

此系統(tǒng)使用DHT11的數(shù)字式類(lèi)型溫濕度的傳感器，其具有專(zhuān)用數(shù)字模塊的采集技術(shù)以及溫濕度的傳感技術(shù)集合，且溫度的測(cè)量范圍在0℃-50℃、測(cè)試的精度在±2℃、濕度測(cè)量的范圍是20%-90%、測(cè)試的精度是±5%RH、溫濕度的分辨率測(cè)量是8bit。此溫濕度的傳感器通過(guò)單線(xiàn)雙向串行的連接模式實(shí)現(xiàn)，完成一次監(jiān)測(cè)和傳送需要的時(shí)間約為4ms，溫濕度的參數(shù)借助模塊中DATA和STM32實(shí)現(xiàn)傳輸和監(jiān)測(cè)。

2.2.3WiFi無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊

WiFi無(wú)線(xiàn)收發(fā)主要是對(duì)所采集溫濕度的參數(shù)準(zhǔn)確傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，且對(duì)上位機(jī)控制的信號(hào)進(jìn)行接收，并把信號(hào)傳遞到下位機(jī)實(shí)施控制。此系統(tǒng)使用的WiFi無(wú)線(xiàn)收發(fā)有STA、AP與STA兼AP等三種模式，能夠滿(mǎn)足工作的各種需要，此WiFi模塊和STM32由UART串口進(jìn)行連接和通信，并把所監(jiān)測(cè)溫濕度的參數(shù)借助串口向WiFi模塊進(jìn)行發(fā)送和收發(fā)。

2.2.4控制設(shè)備

在對(duì)監(jiān)測(cè)溫濕度相關(guān)參數(shù)和設(shè)定參數(shù)實(shí)施對(duì)比后，按照比較的結(jié)果通過(guò)PID的算法對(duì)設(shè)備實(shí)施控制。此模塊自帶有光耦的隔離，還對(duì)高低的電平觸發(fā)支持，把繼電器的IN引腳和STM32中IO連接，通過(guò)STM32進(jìn)行高低電平發(fā)送來(lái)對(duì)繼電器實(shí)施控制。

2.3軟件設(shè)計(jì)

2.3.1溫濕度采集設(shè)計(jì)

溫濕度的采集主要是把傳感器所采集環(huán)境的參數(shù)借助串口傳于下位機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)，并等WiFi模塊把信息進(jìn)行發(fā)送。

2.3.2WiFi信息的傳遞設(shè)計(jì)

此系統(tǒng)客戶(hù)端是下位機(jī)所連接的WiFi模塊部分，把它設(shè)置成STA的模式，借助下位機(jī)的STM32串口設(shè)置模塊的初始信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)的WiFi模塊初始化。在初始化完成后，在STM32把所存儲(chǔ)溫濕度的參數(shù)借助串口傳于WiFi模塊發(fā)送的緩沖區(qū)之后，其客戶(hù)端的WiFi模塊就會(huì)把溫濕度相關(guān)參數(shù)發(fā)送到服務(wù)器的模塊。若接收上位機(jī)的WiFi控制相關(guān)信號(hào)，通過(guò)中斷的模式，把上位機(jī)控制的信號(hào)進(jìn)行采集和接收，再發(fā)送于下位機(jī)的STM32中進(jìn)行操作和控制^[3]。

服務(wù)器是上位機(jī)所連接WiFi的模塊，把其設(shè)置成AP的模式，借助上位機(jī)的STM32串口設(shè)置模塊的初始信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)上位機(jī)的WiFi模塊初始化。在初始化完成后，再對(duì)下位機(jī)的WiFi模塊傳輸信息進(jìn)行接收。在接收下位機(jī)的信息之后，把信息借助串口送到上位機(jī)中。若接收到的上位機(jī)信息是設(shè)定的，信息接收后使用中斷的模式，把信息借助上位機(jī)的WiFi模塊向下位機(jī)進(jìn)行發(fā)送和接收。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)以ARM為基礎(chǔ)的無(wú)線(xiàn)溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，了解其如何實(shí)現(xiàn)溫濕度的監(jiān)測(cè)和控制，其具有著顯著的技術(shù)特點(diǎn)，具有很大的發(fā)展空間和潛力，還需要相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行不斷的探索和研究，使其更加廣泛有效的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[2]羅路勝，文春明. 基于ARM的無(wú)線(xiàn)溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（13）：26-27.

[3]王冬輝. 基于ARM的建筑節(jié)能溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 科技與企業(yè)，2015（8）：71-71.

（作者單位：內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)量檢測(cè)所）