糧倉遠程多通道測溫系統的設計

徐振　時維鐸　王健等

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

關鍵詞：虛擬儀器技術；GSM網絡技術；遠程；數字溫度傳感器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，是加快現代糧食流通產業發展的重要戰略機遇期，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]。新形勢下糧食行業面臨著難得的發展機遇，同時也面臨著嚴峻的挑戰，例如倉儲體系的不完善，科技創新能力不強。科學儲糧是構建現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節之一[2，3]。鑒于以上背景，提出了一種基于LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）和GSM網絡的糧倉遠程多通道測溫系統。該系統選用單總線數字溫度傳感器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控電腦前通過LabVIEW平臺對遠端糧倉溫度進行實時監測，保證糧食的倉儲安全[4-6]。

1 系統的組成

系統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網絡實現，上位機用于顯示遠端采集的溫度和發出控制信息，下位機負責糧倉多通道溫度的采集并執行控制信息。GSM通信裝備由新版西門子工業級GSM模塊TC35i和手機卡組成。系統的組成見圖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環境，與GSM通信設備進行串口通信，通過GSM網絡向遠端GSM通信裝備采集溫度信息或發出控制信息[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開發平臺來完成。LabVIEW是一種圖形化編程語言的開發環境，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據，顯示于前面板，并將溫度數據保存到電子表格文件（Excel）中。溫度的采集時間間隔也可調節，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網絡發送給遠端通信裝備的單片機，就能實現采集時間間隔的調節。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將虛擬儀器技術和GSM網絡技術有效融合，用于糧倉溫度的遠程檢測，可視化強。GSM網絡信號穩定，可在不易鋪設網線的情況下實現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、誤報率低等諸多優點，具有更強的穩定性。該系統硬件結構簡單，上位機界面形象簡明，便于操作，也可加入濕度傳感器，使該系統得到進一步的完善。

參考文獻：

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