基于DS18B20和MG323室溫采集系統的研究

徐濤++劉軍

摘 要：為了實現對室內溫度的實時遠程監控，設計了一種基于DS18B20溫度采集和MG323的GPRS網絡室內溫度遠程監控系統。該系統采用DS18B20和MSP430f149單片機進行數據采集，結合GPRS無線傳輸、服務器和上位機構建了一種基于GPRS的遠程室溫監控方案。

關鍵詞：GPRS；DS18B20；室溫采集系統；MSP430f1149

中圖分類號：TU995 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.076

隨著我國的快速發展，能源矛盾日益突出，已經成為經濟和社會發展的重要制約因素之一。我國不僅處于能源緊張的情況，且能源利用率低、浪費大、污染重。尤其是在北方城市，冬季供熱對煤炭等不可再生資源的消耗大，因此，無線室溫采集系統應運而生。本系統主要用在集中供暖、集中供冷、小區倉儲燈領域，可對室溫進行實時監測，生成合理曲線，從而調節熱源運行，為制訂合理的自動化運行方案提供重要數據。此外，本系統可根據客戶需要將溫度數據在固定時間發送到Web服務器上，通過IE瀏覽器即可查看溫度的實際值和溫度變化曲線，從而了解現場的溫度情況。

1 系統硬件設計

本系統采用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430f149單片機進行溫度采集和GPRS傳輸，主要模塊設計結構如下。

1.1 溫度傳感器

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

1.2 GPRS

GPRS是本系統的核心傳輸部件，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UART接口，可以支持短消息、管理電話本、接受數據業務、嵌入式TCP/UDP等功能。本系統中主要使用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，并發動AT指令，可將采集到的溫度數據發送到上位機軟件，從而實現遠程溫度監控。

1.3 電源

如果單片機是整個系統的大腦，則電源是系統的動力之源——心臟。本套無線室溫監測系統硬件采用鋰電池供電，無須外接電源。為了保證MSP430的運轉穩定、GPRS上傳數據準確，單片機采用可單獨供電的AS1360，GPRS采用可控制的ACT4060供電，可達到降低功耗的目的。工作電流為80～100 mA，待機電流為40 mA左右。

2 系統軟件設計

2.1 GPRS無線傳輸網絡

GPRS模塊MG323與MSP430間基于AT指令的串行通信，可通過單片機發送不同的AT指令給MG322模塊，MG323模塊依據接收的不同AT指令執行不同的任務。由于MG323基于TCP/IP協議，所以，只要發送正確的AT指令便可實現TCP/IP的通信，從而與上位機進行數據通信；相反，上位機只要也發送正確的AT指令，便可對單片機下設數據。

GPRS遠程傳輸過程中用到的AT指令為：發送“AT+IPR = 115200”設置波特率為115 200 bit；發送“AT+CREG”查詢GPRS網絡注冊狀態，返回“1”注冊成功，“0”沒有注冊成功；發送 “AT^IPOPEN=1，＼"TCP＼"，＼"60.2.176.226＼"，1003，1000”，打開1條TCP鏈接；發送“AT^IPSENDEX=1，2，1000”，進行數據傳輸。

2.2 上位機軟件的實現

本系統使用的主要為VS2012開發的監控軟件，并利用SQL2008數據庫對數據進行存儲和處理。該監控軟件可以對不同用戶和不同設備進行分組管理，使用戶清楚地了解自身管轄下的設備情況。軟件內置了一些溫度的動態分析，比如“溫度趨勢“，設有溫度的上、下限制報警，同時，可采集GPRS的信號強度、電池容量等信息，可實時了解現場溫度，也了解設備的運行狀態，以方便維護。

3 結束語

本文簡要介紹了基于DS18B20和MG323室溫采集系統的硬件設計流程和系統軟件開發流程。將GPRS無線通信技術應用到室內、外和工業場合的溫度監測中，可迅速、準確地掌握現場溫度狀態，從而合理調配資源，達到節能、環保，防止能源浪費的目的；采用鋰電池供電，可將設備安裝在任何區域，擺脫了電力電的束縛，真正做到了低碳環保；當現場溫度突然變化時，上位軟件可及時報警，工作人員能以最快的速度作出反應。

參考文獻

[1]謝興紅，林凡強，吳雄英.MSP430單片機基礎與實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2008.

[2]郝安林，康會光，牛小平，等.SQL Server 2008基礎教程與實驗指導[M].北京：清華大學出版社，2012.

〔編輯：張思楠〕