徐振　時(shí)維鐸　王健等

摘要：采用GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種新式糧倉(cāng)遠(yuǎn)程測(cè)溫系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)糧食的安全儲(chǔ)備。詳細(xì)介紹了運(yùn)用數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行多通道測(cè)溫的具體方法。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器技術(shù)；GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；遠(yuǎn)程；數(shù)字溫度傳感器DS18B20；多通道測(cè)溫

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：0439-8114（2013）07-1676-03

“十二五”時(shí)期是全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期，是加快現(xiàn)代糧食流通產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，也是全面加強(qiáng)國(guó)家糧食安全工作、構(gòu)建完善的國(guó)家糧食安全保障體系的攻堅(jiān)時(shí)期[1]。新形勢(shì)下糧食行業(yè)面臨著難得的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，例如倉(cāng)儲(chǔ)體系的不完善，科技創(chuàng)新能力不強(qiáng)?？茖W(xué)儲(chǔ)糧是構(gòu)建現(xiàn)代化倉(cāng)儲(chǔ)體系的核心部分，而對(duì)糧倉(cāng)溫度的必要檢測(cè)是科學(xué)儲(chǔ)糧的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[2，3]。鑒于以上背景，提出了一種基于LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）和GSM網(wǎng)絡(luò)的糧倉(cāng)遠(yuǎn)程多通道測(cè)溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)選用單總線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行多通道測(cè)溫，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高。工作人員可以直接在監(jiān)控電腦前通過(guò)LabVIEW平臺(tái)對(duì)遠(yuǎn)端糧倉(cāng)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證糧食的倉(cāng)儲(chǔ)安全[4-6]。

1 系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)主要由上位機(jī)和下位機(jī)組成。上位機(jī)以PC機(jī)上的LabVIEW為核心，采用虛擬儀器軟件架構(gòu)VISA（Virtual Instrument Software Architecture）與近端GSM通信裝備進(jìn)行串口通信[7，8]。以單片機(jī)STC90C51為核心的下位機(jī)，配合單總線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器DS18B20對(duì)糧倉(cāng)進(jìn)行多通道溫度檢測(cè)，將采集到的溫度信息通過(guò)串口傳至遠(yuǎn)端GSM通信裝備。上位機(jī)與下位機(jī)的通信通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，上位機(jī)用于顯示遠(yuǎn)端采集的溫度和發(fā)出控制信息，下位機(jī)負(fù)責(zé)糧倉(cāng)多通道溫度的采集并執(zhí)行控制信息。GSM通信裝備由新版西門(mén)子工業(yè)級(jí)GSM模塊TC35i和手機(jī)卡組成。系統(tǒng)的組成見(jiàn)圖1。

2 硬件部分設(shè)計(jì)

2.1 上位機(jī)部分

上位機(jī)采用電腦上的LabVIEW環(huán)境，與GSM通信設(shè)備進(jìn)行串口通信，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)端GSM通信裝備采集溫度信息或發(fā)出控制信息[9]。上位機(jī)的原理圖見(jiàn)圖2，TC35i模塊串口線(xiàn)通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232后與電腦的9針串行通信接口相連。IGT為啟動(dòng)腳，TC35i模塊啟動(dòng)時(shí)需加一個(gè)大于100 ms的低脈沖于IGT腳。SH69P862以SH6610D 4位CPU為核心，在上電時(shí)產(chǎn)生200 ms的低脈沖用于TC35i模塊的啟動(dòng)。

2.2 下位機(jī)部分

下位機(jī)由遠(yuǎn)端GSM通信裝備、單片機(jī)STC90C51和溫度傳感器DS18B20組成，DS18B20采用單總線(xiàn)技術(shù)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。單片機(jī)P1.1引腳和IGT引腳相連，用于TC35i模塊的啟動(dòng)。單片機(jī)引腳P3.0和P3.1分別與TC35i模塊的串口通訊引腳18腳和19腳對(duì)應(yīng)相連。P1.0腳上掛接5個(gè)溫度傳感器DS18B20，并加4.7 kΩ的上拉電阻（圖3）。

3 軟件部分設(shè)計(jì)

3.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)采用LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)來(lái)完成。LabVIEW是一種圖形化編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境，編程界面形象直觀，靈活性強(qiáng)，人機(jī)交互界面友好[10]。該設(shè)計(jì)中，LabVIEW通過(guò)串口通信電路讀取溫度數(shù)據(jù)，顯示于前面板，并將溫度數(shù)據(jù)保存到電子表格文件（Excel）中。溫度的采集時(shí)間間隔也可調(diào)節(jié)，將在上位機(jī)界面上設(shè)定的采集時(shí)間間隔通過(guò)串口通信電路和GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠(yuǎn)端通信裝備的單片機(jī)，就能實(shí)現(xiàn)采集時(shí)間間隔的調(diào)節(jié)。圖4給出了試驗(yàn)測(cè)得的糧倉(cāng)溫度曲線(xiàn)及相關(guān)信息。

3.2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

下位機(jī)軟件使用C語(yǔ)言編寫(xiě)，主要包括單片機(jī)與GSM模塊串口通信程序和溫度的多通道檢測(cè)與處理程序這兩部分。要實(shí)現(xiàn)溫度的多通道檢測(cè)，首先使用ROM命令（代碼為33H）讀取每一個(gè)DS18B20光刻ROM中的64位序列碼，再根據(jù)序列碼排列順序，依次訪(fǎng)問(wèn)與序列碼匹配的溫度傳感器，從而達(dá)到溫度的多通道采集，最后通過(guò)串口將溫度信息從遠(yuǎn)端GSM通信裝備發(fā)送到近端GSM通信裝備中[11]。部分程序代碼如下：

4 小結(jié)

設(shè)計(jì)的糧倉(cāng)遠(yuǎn)程多通道測(cè)溫系統(tǒng)將虛擬儀器技術(shù)和GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有效融合，用于糧倉(cāng)溫度的遠(yuǎn)程檢測(cè)，可視化強(qiáng)。GSM網(wǎng)絡(luò)信號(hào)穩(wěn)定，可在不易鋪設(shè)網(wǎng)線(xiàn)的情況下實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳播和測(cè)量，且與一般無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)相比，GSM通信技術(shù)具有傳播距離遠(yuǎn)，穿透性強(qiáng)、誤報(bào)率低等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性。該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，上位機(jī)界面形象簡(jiǎn)明，便于操作，也可加入濕度傳感器，使該系統(tǒng)得到進(jìn)一步的完善。

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