基于嵌入式單片機的遠程溫度監測系統的設計

摘 要 本文利用虛擬儀器技術實現一種基于嵌入式單片機及計算機網絡的遠程溫度監測系統，通過計算機RS232串行口與單片機進行溫度數據通信，利用LabVIEW平臺中的VISA及Web網絡訪問功能模塊實現了對遠程溫度數據的實時采集，并對數據進行預處理、顯示及統計分析。

關鍵詞 單片機LabVIEW溫度 采集

中圖分類號：TP212.1文獻標識碼：A

0引言

虛擬儀器技術充分利用了計算機強大的數據運算處理功能，突破傳統儀器在數據處理、顯示、傳輸、存儲等方面的限制，通過交互式圖形界面實現系統控制和顯示測量數據，并使用圖形化編程方式，極大地增強了測控系統開發的便捷性、直觀性、穩定性和簡易性。因此利用溫度傳感器和虛擬儀器平臺便可以方便地構建一個測溫系統，且外圍電路簡單，易于實現，便于系統硬件維護、功能擴展和軟件升級。

由于在工業領域中常會遇到多個任務同時執行的情況，采用嵌入式單片機可以根據預先設置的指令獲取現場數據并完成規定的控制功能，計算機通過自帶的串行口和單片機實現通信。充分利用LabVIEW強大的網絡通信功能，便可以方便的對遠程工業現場溫度信息的采集、處理與分析。

1系統總體設計

基于LabVIEW軟件平臺設計一個遠程溫度檢測系統，在上位機完成被控溫度的顯示與分析，利用計算機網絡實現對監控界面的遠程訪問，從而實現對現場溫度實時監測與分析;下位機由嵌入式單片機STM32和溫度傳感器DS18B20組成，結構框圖如圖1所示。溫度傳感器從外界采集所處環境的溫度信號，在STM32控制下，通過串口方式送入上位機LabVIEW平臺，在其前面板將對溫度變化進行實時顯示和分析，并且對外界溫度超限報警;遠程計算機通過網頁瀏覽器方式訪問監控界面。

2系統功能模塊設計

2.1信號采集模塊

利用LabVIEW中VISA串行配置端口，其中VISA Read函數用于數據讀操作;實現與嵌入式單片機的數據通信;其中VISA配置：波特率為9600B，數據位為8位。

2.2數據預處理

設定VISA接收端口初始值，讀取嵌入式單片機設備傳送過來溫度數據，為字符串格式，將字符串轉換為數組形式，以便后續計算、顯示及分析。

2.3顯示模塊

提取出來的實時溫度數據經格式轉換后，將溫度數據與超限報警集成到一個顯示控件中。用戶可以通過前面板設定所需的溫度上、下限，若超過最高值，高溫報警;若低于最低值，低溫報警。

2.4分析模塊

系統通過統計所有溫度數據的均值和標準偏差反映了被測對象的溫度變化情況;并利用循環模塊將歷史數據和實時數據進行統計，以直方圖方式顯示，從而反映出溫度的變化概率范圍。

2.5網絡模塊

網絡功能模塊為基于TCP協議的通信方式，在現場檢測端采集溫度數據，并將界面實時發布到網絡上，各個監控主機通過瀏覽器方式即可實時監測。

3系統實驗結果

本監測系統在IE瀏覽器中的實際運行情況如圖2所示，當實時溫度數據超過報警上限時，坐下角的出現報警提示，同時直方圖模塊對歷史溫度數據進行概率統計顯示。

4結論

本監測系統利用嵌入式單片機實現對現場溫度數據的采集，利用串口方式與上位機連接，通過LabVIEW編程實現對溫度顯示、統計及分析。利用LabVIEW的Web Service功能將系統發布到Internet，可以方便快捷的實現遠程監測，本系統開發維護費用成本較低、應用范圍廣泛，對于實際工程項目的開發有著重要的借鑒意義。

作者簡介：孟志鵬（1984.3-），男，漢族，黑龍江牡丹江市人，天津南大通用數據技術股份有限公司，碩士研究生，工程師，研究方向：大數據分析及通信與電子測控方向。

參考文獻

[1] 周鵬，凌有鑄.精通LabVIEW信號處理[M].北京：清華大學出版社，2019.

[2] 郝麗，趙偉.LabVIEW虛擬儀器設計及應用[M].北京：清華大學出版社，2018.

[3] 張瀟瀲.應用于STM32的海水溫度監測系統[J].中國新通信，2019，21（16）：84-85.