引言

在工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常要對溫度進行實時監(jiān)測，雖然可以利用串行通信標準RS232和RS485等實現(xiàn)短距離監(jiān)測，但遇到高溫、高噪聲或者空間狹小等溫度環(huán)境時，由于協(xié)議自身傳輸速率和傳輸距離的限制，很難達到實現(xiàn)遠程、實時監(jiān)測的目的。為徹底解決該問題，本系統(tǒng)采用 MICROCHIP公司的以太網(wǎng)接口模塊ENC28J60，將溫度信息通過以太網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h程主機，實現(xiàn)高速、實時的遠程溫度監(jiān)測。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖1所示，系統(tǒng)由溫度傳感器、報警電路、LCD顯示電路、ATmegal28單片機、ENC28J60接口模塊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及監(jiān)測計算機等部分組成。系統(tǒng)的核心是Atmel公司的高檔8位AVR單片機ATMegal28，晶體振蕩頻率為 11．059 2 MHz，實現(xiàn)與計算機間的精確通信。AT—Megal28具有128 KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程FLASH，4 KB的SRAM和4 KB的EEPROM。由于其存儲器空間較大，故不需外接存儲單元就可以滿足LCD字庫和TCP／IP數(shù)據(jù)幀的存儲需要。

在對小范圍溫度進行監(jiān)測時，通過把兩個溫度傳感器放置在相對的兩側(cè)，對所測得的兩溫度取平均數(shù)就得到該環(huán)境的平均溫度。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計

2．1 溫度采集傳感器DSl8820接口電路

DSl8820芯片是美國DALLAS公司推出的一種單線數(shù)字式溫度傳感器，采用1一wire總線接口，抗干擾性強，測溫范圍為一 55～+125℃，精度可達±0．5℃，最大轉(zhuǎn)換時間為200 ms。DS18820能夠直接讀取被測物體的溫度值，體積小，電壓適用范圍寬（3～5 V），用戶還可以通過編程實現(xiàn)9～12位的溫度讀數(shù)，即具有可調(diào)的溫度分辨率。DSl8820與單片機的接口簡單，只需將信號線與單片機的一位雙向端口相連即可。如圖2所示，系統(tǒng)中DSl8B20采用外接電源方式，VDD端用3～5．5 V電源供電。由于其測溫分辨率較高（12位），因此對時序及電特性參數(shù)要求較高，必須嚴格按照時序要求操作。其數(shù)據(jù)的讀寫是由主機讀寫特定時間片來完成的，包括初始化、讀時間片和寫時間片等。

2．2 以太網(wǎng)遠程接口模塊ENC28J60

MICROCHIP公司生產(chǎn)的ENC28J60以太網(wǎng)接口模塊是帶有SPI接口和剛45接口的獨立以太網(wǎng)控制器，SPI接口最高速度可達10 Mb／s；具有兼容IEEE 802．3，集成MAC和10 BASE—T PHY，支持全雙工和半雙工模式，可編程填充和CRC生成，內(nèi)含8 KB發(fā)送／接收數(shù)據(jù)包雙端口SRAM，可實現(xiàn)硬件管理的循環(huán)接收FIF0，硬件支持IP校驗和計算等多方面的優(yōu)點。該模塊體積小，傳輸速率高，可完全滿足對溫度實時監(jiān)測的要求。

ENC28J60接口模塊通過RJ45網(wǎng)線接口、交換機等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，其通過SPI接口與AVR單片機連接，在程序配置、控制下與以太網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)幀交換，與遠程主機進行基于TCP／IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)不同需要可采用高速的UDP通信或者穩(wěn)定可靠的 TCP通信。

2．3 LCD顯示功能

LCD采用12864型，共有128行，64列。主要顯示的內(nèi)容包括：當前時間，格式為年／月／日／時／分／秒；設(shè)定溫度和采樣溫度；時間和溫度設(shè)定界面；當前溫度曲線顯示等。本系統(tǒng)可以動態(tài)地在LCD上顯示溫度變化曲線，由于LCD顯示范圍的限制，其精度為2℃／格，時間范圍為2min，使用者可以了解溫度在此時間段內(nèi)的變化情況。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計

3．1 遠程TCP／IP協(xié)議通信系統(tǒng)設(shè)計

程序流程如圖3所示。

3．2 LabVIEW上位機設(shè)計

上位機程序采用美國NI公司的圖形化編程語言Lab—VIEW7．1編寫，系統(tǒng)總體界面如圖4所示，后臺控制程序如圖5所示。

按照功能模塊劃分可分為：UDP／TCP通信模塊、數(shù)據(jù)包解析模塊、溫度數(shù)據(jù)顯示和存儲模塊等。

4 結(jié)論

在ENC28J60以太網(wǎng)接口模塊的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)AVR單片機與遠程PC主機進行遠程溫度信息傳輸?shù)倪h程溫度監(jiān)測系統(tǒng)，主要優(yōu)點為：系統(tǒng)以溫度為主要參數(shù)，采用高檔AVR系列單片機和數(shù)字溫度傳感器DSl8820進行1一wire通信，單總線上可掛多個傳感器，降低了引腳消耗；單片機控制系統(tǒng)自動運行，能夠與遠端PC機進行TCP／UDP高速通信，系統(tǒng)實時性好；人機交互界面均由Lab—VIEW軟件開發(fā)，數(shù)據(jù)分析處理方便，界面友好美觀；作為監(jiān)測系統(tǒng)，有效利用普遍分布的網(wǎng)絡(luò)資源，成本較低，可以作為獨立器件方便地接人局域網(wǎng)環(huán)境進行遠程監(jiān)控。除用于溫度監(jiān)測外，在系統(tǒng)中的AVR單片機外圍接入控制電路、其他性能的傳感器甚至攝像頭等，還可以實現(xiàn)多種其他特殊需要的遠程監(jiān)測及控制，如水位監(jiān)測、視頻監(jiān)控等，具有十分廣闊的應用前景。

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