機房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)

張思亮

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機房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)

張思亮

中國民用航空中南地區(qū)空中交通管理局湖北分局，湖北 武漢432200

機房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)以AT89C58單片機為核心，主要采用溫濕度傳感和無線傳輸技術的機房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對機房的溫濕度等數(shù)據(jù)地實時采集與監(jiān)控。

數(shù)據(jù)采集；單片機；無線通信；Mysql數(shù)據(jù)庫

引言

機房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集端利用溫濕度傳感器與光敏電阻將機房內(nèi)采集到的溫度、濕度、光強發(fā)送給單片機，經(jīng)過單片機的簡單處理后利用NRF24L01無線接收模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)接收端電路，接收端通過USB轉(zhuǎn)串口將數(shù)據(jù)傳給PC終端上的數(shù)據(jù)庫進行儲存，并在PC顯示模塊上對采集的數(shù)據(jù)進行實時顯示，當溫度、濕度的數(shù)值超過設定值時，模塊會有相應的警告顯示[1]。

1 系統(tǒng)方案介紹

圖1 系統(tǒng)整體功能模塊圖

系統(tǒng)的整體功能模塊，如圖1所示。在機房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的搭建中，本文主要完成溫濕度數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)接收端和數(shù)據(jù)PC顯示端這三個功能模塊，采集端與接收端之間，應該進行安全、穩(wěn)定的無線數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)能夠準確并及時地發(fā)送給PC終端。PC顯示端必須及時、準確的讀取串口緩存中的數(shù)據(jù)，將其存入數(shù)據(jù)庫中，最后將數(shù)據(jù)直觀地顯示出來，并當數(shù)據(jù)超過設定范圍時發(fā)出相應警告[2]。

1.1 數(shù)據(jù)采集模塊

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊主要是由數(shù)字溫濕度傳感器AM2301，光敏電阻，AT89C51，無線收發(fā)模塊NRF24L01等組成。數(shù)據(jù)接收模塊的主要功能是溫濕度傳感器和光敏電阻將采集到的數(shù)據(jù)送往單片機，單片機經(jīng)簡單的加密與計算處理，將數(shù)據(jù)通過NRF24L01送往數(shù)據(jù)接收模塊[3]。

1.2 數(shù)據(jù)接收模塊

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收模塊主要是由無線收發(fā)模塊NRF24L01、AT89C58、正向低壓穩(wěn)壓器LM1117、USB轉(zhuǎn)RS-232轉(zhuǎn)換器PL2303HX等組成。NRF24L01芯片是無線數(shù)據(jù)接收模塊的無線傳輸電路的主要芯片，該芯片接收到發(fā)送端采集到的數(shù)據(jù)后交給AT89C58單片機，數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機簡單的解密處理，最后通過串口發(fā)送給PC終端進行顯示。該模塊的電源部分設計是用PL2303HX通過PC上的USB直接供給的單片機+5V的電壓和一個由AMS1117構(gòu)成的低壓穩(wěn)壓電路提供給正常工作電壓為3.3VNRF24L01[4]。

1.3 PC顯示模塊

本系統(tǒng)的PC顯示模塊由串口初始化與數(shù)據(jù)顯示兩個部分組成。這兩個部分的完成都運用的是C#語言與數(shù)據(jù)庫知識。串口初始化這部分程序的設計運用的是C#Winform。程序開始運行時，首先對串口的速率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位等屬性進行設定，然后才打開串口，并開始對其進行監(jiān)聽，當有串口里面有數(shù)據(jù)時，程序自動開始讀取，讀取數(shù)據(jù)的同時與數(shù)據(jù)庫建立連接，根據(jù)數(shù)據(jù)的不同值將其存入數(shù)據(jù)庫不同的表中。數(shù)據(jù)顯示部分程序的設計運用的也是C#的Winform。程序在運行時主動與Mysql數(shù)據(jù)庫建立起連接，讀取相應數(shù)據(jù)庫中的表，將一定時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)通過圖表和曲線的形式直觀地顯示出來，并在查看之前設置了一定的權(quán)限；當數(shù)據(jù)的值超過了設定的范圍時，程序會自動地發(fā)出警告。

2 系統(tǒng)硬件電路設計

圖2 系統(tǒng)硬件電路的整體框圖

系統(tǒng)硬件電路整體設計框圖，如圖2所示。該電路是以AT89C58單片機為核心，NRF24L01芯片構(gòu)成的無線傳輸電路，外圍電路由復位電路、晶振電路、無線接收電路、穩(wěn)壓電路及USB轉(zhuǎn)RS-232模塊構(gòu)成的。

3 軟件設計

系統(tǒng)的軟件部分的程序設計主要為PC終端顯示應用程序設計。

3.1 PC應用程序設計

3.1.1 PC應用程序的簡要概括

PC應用程序設計分為兩個部分，第一部分為串口部分，第二部分為數(shù)據(jù)顯示部分。這兩部分都是在Visual Studio 2010 的平臺上，以C#為編程語言，MySql為數(shù)據(jù)庫進行設計與開發(fā)的。

3.1.2 串口部分程序功能設計

串口模塊主要以下執(zhí)行操作：

第一，初始化串口。串口初試化這一步非常重要，必須對串口速率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位等屬性進行設置，保證PC終端的串口與單片機的串口屬性一致，否則將會導致數(shù)據(jù)錯亂或丟失。

第二，開始監(jiān)聽串口。

第三，當串口有數(shù)據(jù)時，建立虛擬表，將串口讀取到的數(shù)據(jù)先存入虛擬表中，然后通過虛擬表將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。

3.1.3 數(shù)據(jù)顯示部分功能設計

數(shù)據(jù)顯示部分主要實現(xiàn)了以下幾個功能：

第一，權(quán)限設置，在啟用數(shù)據(jù)顯示的程序時，必須輸入正確的用戶名和密碼才能啟用相應的功能。

第二，數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)顯示界面對當前的溫濕度，一個小時之內(nèi)的溫濕度變化作出了對比與顯示，當溫濕度超過設定的范圍時，界面會自動提出警告。

4 調(diào)試

串口初始化界面程序測試：

串口初始化界面程序測試，主要是測試當串口緩存中有數(shù)據(jù)時，程序能否自動讀取數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫中，并在串口初始化界面有一定的顯示。測試方法：將串口的2號與3號管腳連接，利用串口調(diào)試助手軟件向串口中發(fā)送數(shù)據(jù)，此時觀察串口初試化界面是否有相應的數(shù)據(jù)顯示，并打開數(shù)據(jù)庫觀察相應表中的記錄有沒有增加。經(jīng)過測試，串口初試化界面工作正常。

5 結(jié)論

機房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)是一個可以對機房內(nèi)環(huán)境進行實時監(jiān)測的系統(tǒng)，解決了以往靠人工來回測量、記錄這種方式對機房環(huán)境進行監(jiān)測的弊端。系統(tǒng)通過AM2301溫濕度傳感器、光敏電阻完成了對機房內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定、準確；上下位機之間的利用NRF24L01無線收發(fā)模塊完成了數(shù)據(jù)的傳輸，傳輸穩(wěn)定、可靠；上位機與PC之間是通過串口進行通信；PC應用程序采用C#編程語言完成了串口通信，數(shù)據(jù)顯示的等功能。

[1]鄭郁正.單片機原理及應用[M].四川：四川大學出版社，2003：53-58.

[2]李純蓮，劉玉寶，劉金鳳.C#.NET實用教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011：1-157.

[3]李乃文，傅游，沈?qū)W利，任建華.C#程序設計實踐教程[M].北京：清華大學出版社，2007：168-360.

[4]張華，吳浩東.Visual C#程序設計教程與上機指導[M].北京：清華大學出版社，2005：232-237.

The Temperature and Humidity Monitoring System

Zhang Siliang

China Civil Aviation Central and South China Air Traffic Management Bureau Hubei Branch, Hubei Wuhan432200

The system which this paper expounds is based on AT89C58 use the technology of humidity sensor and wireless transmission, which have realized the real-time data acquisition and monitoring for server room.

data collecting; microcontroller; wirelesscommunication; database

TP277

A

1009-6434（2017）04-0102-02