王敏

摘要：介紹了基于STM32溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。系統(tǒng)選用DS18B20數(shù)字溫度器和STM32F407主控器，采集被測環(huán)境溫度，運用STM32F407自帶的以太網(wǎng)接口加上LwIP TCP/IP協(xié)議棧，構(gòu)建WebServer服務器。在瀏覽器上，可獲取監(jiān)控設備的數(shù)據(jù)及設置監(jiān)控設備相關(guān)參數(shù)。

關(guān)鍵詞：溫度監(jiān)控 遠程 STM32F407 Web

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）12-0013-02

1 引言

隨著現(xiàn)代自動化技術(shù)的發(fā)展，溫度監(jiān)控系統(tǒng)的作用日益突出?；趯囟刃畔⒌母兄?、采集、轉(zhuǎn)換及傳輸，溫度監(jiān)控系統(tǒng)已成為自動檢測、自動控制系統(tǒng)和計量測試中不可缺少的重要技術(shù)工具，其應用已遍及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。本文利用STM32為主控器，結(jié)合傳感器技術(shù)，開發(fā)設計了一個基于以太網(wǎng)的遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)，應用性強，可以作為實驗室、機房溫度監(jiān)控系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)是一個基于以太網(wǎng)的遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)，用戶通過瀏覽器可以遠程獲取溫度信息，并能夠查看監(jiān)控場地的實時圖片，當溫度超過設定的范圍時，能夠報警。用戶在瀏覽器上，通過交互界面，能夠設置監(jiān)控設備的溫度范圍、設備網(wǎng)絡IP地址等信息。

溫度監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器模塊、攝像頭模塊、LCD、按鍵、SD卡、USB接口和以太網(wǎng)接口，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

3 硬件電路

3.1 主控制器

主控制器選用STM32F407[1]，該控制器擁有1MB Flash及192KB SRAM，并帶有攝像頭接口、以太網(wǎng)接口、SD卡接口、USB接口等，這些豐富的資源能完成溫度監(jiān)控系統(tǒng)的所需功能。最好集成操作系統(tǒng)，增強監(jiān)控系統(tǒng)的實時性，并能多任務并發(fā)執(zhí)行。

3.2 溫度傳感器

溫度傳感器用于采集監(jiān)控現(xiàn)場溫度，系統(tǒng)默認一個溫度范圍，當檢測到溫度超出這個范圍時，監(jiān)控設備能夠報警；系統(tǒng)的溫度范圍還可以進行設置，包括本機設置和遠程設置。溫度傳感器選用DS18B20，DS18B20是全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出，最高12位分辨率，精度可達0.5攝氏度，檢測溫度范圍為-55-+125度。數(shù)據(jù)是單總線傳輸，硬件連接簡單。

3.3 攝像頭、SD卡

攝像頭可以采集監(jiān)控現(xiàn)場的圖像信息，方便用戶遠程查看監(jiān)控現(xiàn)場的場景，采集的圖像數(shù)據(jù)還應該能存儲在SD卡中。用STM32F 407自帶攝像頭接口（DCMI）和攝像頭OV9655可以很好地實現(xiàn)這一功能。SD卡主要用來存儲采集的溫度數(shù)據(jù)及現(xiàn)場圖像數(shù)據(jù)。添加文件系統(tǒng)（如FatFS），以文件的形式進行存儲，方便數(shù)據(jù)維護。

3.4 通信電路

本系統(tǒng)采用以太網(wǎng)傳輸。以太網(wǎng)接口用于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信，是用戶遠程獲取溫度數(shù)據(jù)的通道。運用STM32F407自帶的以太網(wǎng)接口加上LwIP TCP/IP協(xié)議棧，構(gòu)建WebServer服務器[2]。在瀏覽器上，便可以獲取監(jiān)控設備的數(shù)據(jù)及設置監(jiān)控設備相關(guān)參數(shù)。

4 基于STM32的Web服務器的實現(xiàn)

Web通信是在TCP通信的基礎上再使用了HTTP協(xié)議，使得兩個不同的WEB應用程序能正常的通信[3]。瀏覽器和服務器的通信流程如圖2所示。在Keil軟件中基于LwIp搭建Web服務器，編寫靜態(tài)網(wǎng)頁，服務響應流程圖如圖3所示。

5 數(shù)據(jù)測試

在瀏覽器輸入監(jiān)控設備的IP地址時，首先出現(xiàn)的是監(jiān)控系統(tǒng)的登陸頁面，可實現(xiàn)用戶登錄、注冊等功能。當用戶登陸成功后，瀏覽器會自動轉(zhuǎn)到溫度顯示頁面，如圖4所示。在這個頁面中，能顯示當前溫度、設定的閾值溫度、蜂鳴開關(guān)狀態(tài)以及設備IP地址等信息。頁面會每3s刷新一次，以便能及時更新當前溫度。

6 總結(jié)與展望

基于以太網(wǎng)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)是一個遠程的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，在監(jiān)控端構(gòu)建了一個WebServer服務器，并能在網(wǎng)頁上為用戶實時提供監(jiān)控數(shù)據(jù)，同時，用戶也可以通過網(wǎng)頁去控制設備的工作狀態(tài)。在一定程度上可以將本系統(tǒng)看成是智能家居設備的一個縮影，如果能提供更豐富的功能，完善其中存在的問題，并將控制端很好地移植到智能設備上，人們便能輕而易舉地掌控家庭智能設備。在將來，這種模式可以改善人們的生活體驗。

參考文獻

[1]Dallas半導體公司.

[2]劉軍.例說STM32.北京：北京航空航天大學出版社，2011.

[3]王田苗.嵌入式系統(tǒng)設計與實例開發(fā)[M].3版.北京：清華大學出版社，2008.