以ARM為基礎的無線溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)

于娟

摘要：溫濕度監(jiān)測在很多行業(yè)的生產中都比較常見，良好的溫濕度監(jiān)測控制對行業(yè)生產的環(huán)境條件具有積極的意義，進而對產品的質量具有重要的影響。在新時期環(huán)境下，傳統(tǒng)的溫濕度監(jiān)測手段已經逐漸落后，隨著不斷的探索和發(fā)展，信息技術逐漸得到了應用，以ARM為基礎的無線溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)逐漸得到了開發(fā)和使用，下面，本文就針對以ARM為基礎的無線溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)進行分析，來對其進行深入的了解。

關鍵詞：ARM;溫濕度;監(jiān)測控制系統(tǒng)

前言

信息科技時代背景下，人們生活以及生產要求標準都在逐步的提高，信息科技技術在生活和生產中的應用也是越來越廣泛，其中在工業(yè)生產中，想要對生產環(huán)境進行良好的控制，溫濕度監(jiān)測控制至關重要，為了提高其信息科技水平，逐漸也研發(fā)和應用了以ARM為基礎的無線溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)，有效的實現(xiàn)了對溫濕度的有效監(jiān)測和控制，而以ARM為基礎的無線溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)如何實現(xiàn)，就是本文主要研究的內容。

1.ARM概述

ARM處理器為英國的Acorn公司所設計出的處理器類型，它是一種具有低功耗和低成本的指令集計算機微型處理器。這種處理器是32位的設計，同時也具有16位的指令集，其比等價的32位類型代碼能夠節(jié)省約35%，但是卻有32位的系統(tǒng)全部優(yōu)勢。此處理器的Jazelle（ARM的體系結構，用作處理器的指令）技術能夠讓Java的運行速度加速得比軟件Java的虛擬機性能還要高，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，從而提供并增強了16位與32位的算術計算能力，實現(xiàn)了對其性能與靈活性的提升，因此，此處理器具有耗電少、功能強、合作伙伴多以及有16位和32位的雙指令集等特點。另外，它的工作模式有用戶模式、系統(tǒng)模式、快中斷的模式、管理模式、數(shù)據(jù)訪問的終止模式以及中斷模式等^[1]。

2.以ARM為基礎的無線溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)的整體設計

本文研究系統(tǒng)的整體設計效果如下圖所示：

在此系統(tǒng)中主要包括3個部分，分別是溫濕度的參數(shù)監(jiān)測和控制設備、WiFi無線傳輸?shù)氖瞻l(fā)模塊與STM32。從系統(tǒng)通過溫濕度的監(jiān)測模塊來對環(huán)境的溫濕度相關參數(shù)進行監(jiān)測，所監(jiān)測獲取溫濕度的參數(shù)借助下位機的STM32中WiFi無線的收發(fā)模塊實施信息的傳輸;后上位機上WiFi無線的收發(fā)模塊對信息進行接收，把信息傳遞于上位機，且在顯示屏中把監(jiān)測的溫濕度相關參數(shù)進行顯示;最后把監(jiān)測的溫濕度相關參數(shù)和設定安全參數(shù)實施對比，按照對比的結果來進行相應指令的發(fā)送，指令經WiFi模塊向下位機進行傳輸，控制設備來實施控制^[2]。

2.2硬件設計

2.2.1ARM控制系統(tǒng)

STM32為此系統(tǒng)核心，實現(xiàn)對溫濕度的傳感器連接、信息的獲取和處理等，和WiFi模塊實施通信，來對監(jiān)測參數(shù)進行顯示。此本系統(tǒng)使用內核32位的閃存微型控制器，芯片時鐘的頻率是72MHz，其電壓在2.0-3.6V范圍內，能夠在環(huán)境溫度為-40℃-80℃的范圍內工作。

2.2.2溫濕度參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)

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

2.2.3WiFi無線收發(fā)模塊

WiFi無線收發(fā)主要是對所采集溫濕度的參數(shù)準確傳輸?shù)缴衔粰C中，且對上位機控制的信號進行接收，并把信號傳遞到下位機實施控制。此系統(tǒng)使用的WiFi無線收發(fā)有STA、AP與STA兼AP等三種模式，能夠滿足工作的各種需要，此WiFi模塊和STM32由UART串口進行連接和通信，并把所監(jiān)測溫濕度的參數(shù)借助串口向WiFi模塊進行發(fā)送和收發(fā)。

2.2.4控制設備

在對監(jiān)測溫濕度相關參數(shù)和設定參數(shù)實施對比后，按照比較的結果通過PID的算法對設備實施控制。此模塊自帶有光耦的隔離，還對高低的電平觸發(fā)支持，把繼電器的IN引腳和STM32中IO連接，通過STM32進行高低電平發(fā)送來對繼電器實施控制。

2.3軟件設計

2.3.1溫濕度采集設計

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進行存儲，并等WiFi模塊把信息進行發(fā)送。

2.3.2WiFi信息的傳遞設計

此系統(tǒng)客戶端是下位機所連接的WiFi模塊部分，把它設置成STA的模式，借助下位機的STM32串口設置模塊的初始信息，來實現(xiàn)對下位機的WiFi模塊初始化。在初始化完成后，在STM32把所存儲溫濕度的參數(shù)借助串口傳于WiFi模塊發(fā)送的緩沖區(qū)之后，其客戶端的WiFi模塊就會把溫濕度相關參數(shù)發(fā)送到服務器的模塊。若接收上位機的WiFi控制相關信號，通過中斷的模式，把上位機控制的信號進行采集和接收，再發(fā)送于下位機的STM32中進行操作和控制^[3]。

服務器是上位機所連接WiFi的模塊，把其設置成AP的模式，借助上位機的STM32串口設置模塊的初始信息，來實現(xiàn)對上位機的WiFi模塊初始化。在初始化完成后，再對下位機的WiFi模塊傳輸信息進行接收。在接收下位機的信息之后，把信息借助串口送到上位機中。若接收到的上位機信息是設定的，信息接收后使用中斷的模式，把信息借助上位機的WiFi模塊向下位機進行發(fā)送和接收。

結語

綜上所述，通過對以ARM為基礎的無線溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)進行分析，了解其如何實現(xiàn)溫濕度的監(jiān)測和控制，其具有著顯著的技術特點，具有很大的發(fā)展空間和潛力，還需要相關人員對其進行不斷的探索和研究，使其更加廣泛有效的應用。

參考文獻

[1]楊沂. 基于ARM9溫濕度傳感器智能網絡監(jiān)控設計[J]. 電子測試，2016（11）：20-21.

[2]羅路勝，文春明. 基于ARM的無線溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)[J]. 科技創(chuàng)新與應用，2016（13）：26-27.

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

（作者單位：內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市產品質量計量檢測所）