勞志寧

摘要：目前大多數(shù)傳統(tǒng)室內(nèi)濕溫度檢測系統(tǒng)在應(yīng)用過程中會(huì)受到綜合因素的影響，例如軟件、電路或者系統(tǒng)元器件的質(zhì)量等，因此穩(wěn)定性通常較差，并且并不支持?jǐn)?shù)字通訊與網(wǎng)絡(luò)通訊。本文以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一種室內(nèi)濕溫度多點(diǎn)檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用簡單、所測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較高，并且擁有操作與運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：濕溫度檢測;系統(tǒng)設(shè)計(jì);電路設(shè)計(jì);軟件設(shè)計(jì)

通過相關(guān)調(diào)查可知，目前的室內(nèi)濕溫度檢測系統(tǒng)在應(yīng)用過程中存在一定不足，具有條件限制，這些系統(tǒng)大多應(yīng)用模擬溫度傳感器，主要包含前端放大部分、數(shù)據(jù)修改等4部分，受到多種因素的影響具有不穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)一種運(yùn)行穩(wěn)定并且操作簡單的室內(nèi)濕溫度檢測系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。

一、整體設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的室內(nèi)濕溫度檢測系統(tǒng)，以多點(diǎn)檢測為基礎(chǔ)，應(yīng)用的基本應(yīng)用系統(tǒng)為AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)，在應(yīng)用過程中，該單片機(jī)系統(tǒng)可以良好的完成溫度的檢測工作，所測量的最低溫度為0℃，最高溫度為100℃。

在系統(tǒng)中不同的檢測單元具有多樣化的運(yùn)行方式，可以多個(gè)檢測單元共同工作完成合作，每個(gè)檢測單元也可單獨(dú)完成命令。中央主控機(jī)在對室內(nèi)的溫度與濕度測量后相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)直接保存，并且定時(shí)采集與記錄。除此之外，若工作人員需要檢測數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)還可以通過總線完成兩類檢測數(shù)據(jù)的傳輸工作，這使得工作人員數(shù)據(jù)的獲取難度大大降低，并且在存檔記錄的過程中可以自動(dòng)分類，在需要時(shí)也可以隨時(shí)查詢應(yīng)用。

在本檢測系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，工作人員可以通過操作設(shè)置自動(dòng)開啟報(bào)警，具體的工作原理為：工作人員在主控機(jī)上完成溫度改正值、濕度改正值、時(shí)間的數(shù)值測定，并且在從機(jī)上設(shè)置溫度上限與濕度上限。在設(shè)定完成后，若室內(nèi)的溫度或者濕度達(dá)到所設(shè)定的既定范圍或者預(yù)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟報(bào)警。以室內(nèi)溫度采集與報(bào)警流程環(huán)境為例，主要流程如下圖1所示。

圖1 ?溫度報(bào)警程序主流程圖

主控機(jī)作為主控制器，在日常應(yīng)用過程中會(huì)發(fā)送指令、接收指令，通過發(fā)送指令控制不同的從機(jī)采集實(shí)時(shí)溫度與濕度，通過接收指令接收從機(jī)所反饋的檢測數(shù)據(jù)。除此之外，主控機(jī)還可對接收到的檢測數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)并驗(yàn)算分析?？偠灾?，主機(jī)與從機(jī)二者之間是協(xié)調(diào)配合的關(guān)系，通過合作使得系統(tǒng)的控制效果更為優(yōu)良，促進(jìn)檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)檢測效率的提升。

在上述中提到本檢測系統(tǒng)具有自動(dòng)報(bào)警功能，工作人員可以對溫度與濕度的數(shù)值進(jìn)行范圍限定。在檢測過程中，如果溫度與濕度的數(shù)值都在規(guī)定的范圍內(nèi)，那么檢測系統(tǒng)的綠色指示燈會(huì)亮起;如果溫度與濕度的數(shù)值某一項(xiàng)或者均低于（/高于）規(guī)定的范圍，檢測系統(tǒng)會(huì)亮起紅色指示燈并發(fā)出報(bào)警音。工作人員在發(fā)現(xiàn)報(bào)警音后，可通過操作關(guān)閉報(bào)警，在對室內(nèi)的溫度與濕度重新調(diào)節(jié)后再次開啟本檢測系統(tǒng)。此時(shí)，若室內(nèi)的溫度與濕度仍不符合預(yù)定數(shù)值，那么系統(tǒng)會(huì)再次報(bào)警。通過這一功能使得本檢測系統(tǒng)在應(yīng)用過程中具有較好的可靠性，有利于規(guī)避安全隱患。

二、電路設(shè)計(jì)

（一）從機(jī)檢測單元設(shè)計(jì)

在從機(jī)檢測單元的設(shè)計(jì)過程中，為了使得該結(jié)構(gòu)可以實(shí)時(shí)檢測室內(nèi)溫度與濕度，應(yīng)用了溫度傳感器與濕度傳感器。除此之外，從機(jī)檢測單元還可通過接收主機(jī)的操作命令完成各項(xiàng)系統(tǒng)設(shè)定的執(zhí)行。

（二）ADC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

本檢測系統(tǒng)在應(yīng)用過程中具備對室內(nèi)不同點(diǎn)的溫度與濕度進(jìn)行檢測并加以調(diào)節(jié)的功能，但是在設(shè)計(jì)初期發(fā)現(xiàn)此時(shí)檢測系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)速度較慢的問題。為了解決這一不足，檢測系統(tǒng)的硬件選擇了12位AD574型號的A/D轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器的分辨能力較強(qiáng)，使得檢測系統(tǒng)最終呈現(xiàn)的檢測數(shù)據(jù)精確度更高。

（三）多機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行多機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，需要多個(gè)計(jì)算機(jī)共同參與控制，以主從式系統(tǒng)的方式對室內(nèi)溫度與濕度進(jìn)行多點(diǎn)檢測。在多機(jī)系統(tǒng)中，不同的計(jì)算機(jī)可以互相聯(lián)系，但是聯(lián)系與通信的過程受到主機(jī)的控制。對于主機(jī)而言，其主要的工作職責(zé)為控制從機(jī)，并對從機(jī)的工作狀態(tài)加以監(jiān)督，對從機(jī)下發(fā)指令、接收從機(jī)傳送的數(shù)據(jù)與信息后加以整理與驗(yàn)算。除此之外，主機(jī)還需根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的報(bào)警閾值要求對閾值加以監(jiān)測，如果檢測到超出規(guī)定的范圍還需進(jìn)行聲光報(bào)警，為了實(shí)現(xiàn)這一聲光報(bào)警功能，在多機(jī)系統(tǒng)中需要加入日歷時(shí)鐘。

在本檢測系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，工作人員如果想要了解從機(jī)目前的工作情況，可以通過人機(jī)通訊功能實(shí)現(xiàn)，此功能還有利于從機(jī)故障的及時(shí)檢查與維修，一定程度上為工作效率提供保證。就性質(zhì)而言，從機(jī)具有較強(qiáng)的獨(dú)立性，與主機(jī)不同，從機(jī)可以獨(dú)立完成信息采集與信息計(jì)算。在設(shè)計(jì)從機(jī)時(shí)以傳統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，因此二者之間具有類似性。除此之外，為了使得從機(jī)可以更好的完成信息處理工作、提高工作效率、減少通訊量過多所帶來的負(fù)面影響，因此從機(jī)所負(fù)責(zé)的工作對象是1對1的，每個(gè)從機(jī)對應(yīng)的子系統(tǒng)是不同的，因此具有獨(dú)立性。

三、軟件設(shè)計(jì)

在本次設(shè)計(jì)的室內(nèi)濕溫度檢測系統(tǒng)中，所應(yīng)用的工作原理中，主要體現(xiàn)了分布式控制的思維，因此在軟件設(shè)計(jì)的過程中主機(jī)與從機(jī)二者之間如何完成數(shù)據(jù)傳輸是必須解決的重難點(diǎn)問題。為了解決這一問題，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)除了搭建硬件電路基礎(chǔ)，還必須制定軟件通信協(xié)議。在軟件通信協(xié)議中，包括主機(jī)的波特率數(shù)值、從機(jī)的波特率數(shù)值、中斷方式。在對室內(nèi)溫度與濕度檢測的過程中，主機(jī)可以控制從機(jī)，并且如果不對從機(jī)下發(fā)指令，那么從機(jī)不會(huì)向主機(jī)傳輸所檢測到的數(shù)據(jù)。

因此，在對室內(nèi)的溫度與濕度進(jìn)行檢測時(shí)，主機(jī)必須對從機(jī)下發(fā)指令，指令會(huì)通過串口完成傳輸，從接口電路被傳輸?shù)诫娎|端口，從機(jī)會(huì)對此進(jìn)行反饋發(fā)出應(yīng)答信號狀態(tài)，這時(shí)會(huì)被轉(zhuǎn)換為接收。如果在系統(tǒng)內(nèi)部的多個(gè)從機(jī)同時(shí)接到了指令，那么每個(gè)從機(jī)會(huì)將所收到的指令與自己的編碼比較，如果二者之間是一致的，那么會(huì)反饋應(yīng)答信號，如果比對結(jié)果存在差異性，那么不會(huì)予以反饋。在檢測數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，主機(jī)會(huì)對從機(jī)下達(dá)命令，從而切斷二者之間的聯(lián)系，這時(shí)主機(jī)會(huì)對從機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)開展驗(yàn)算，在全部結(jié)束后傳輸至數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)。如果主機(jī)在傳輸數(shù)據(jù)的過程中因多種因素影響導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷，那么可再次傳送。

四、結(jié)束語

本文創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種室內(nèi)濕溫度多點(diǎn)檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)以單片機(jī)為基礎(chǔ)，對室內(nèi)的溫度與濕度進(jìn)行多點(diǎn)定時(shí)檢測，該系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，可以使得數(shù)據(jù)的采集速度大大提升，并且處理效率有所提高。除此之外，該室內(nèi)濕溫度多點(diǎn)檢測系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)不受環(huán)境與室內(nèi)距離的影響，可在多樣化的環(huán)境下，完成多點(diǎn)溫度與濕度的檢測工作。

在該多點(diǎn)檢測系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)中，通過對溫度與濕度的測試結(jié)果數(shù)據(jù)可知：在室內(nèi)溫度正常時(shí)該溫濕度檢測系統(tǒng)可以正常使用，并且所測數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確;在室內(nèi)溫度低于既定數(shù)值范圍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)警報(bào)發(fā)出提醒;在室內(nèi)溫度高于既定數(shù)值范圍時(shí)同樣會(huì)發(fā)出警報(bào)聲。這有利于工作人員完成調(diào)節(jié)工作。該檢測系統(tǒng)應(yīng)用串口通信的設(shè)計(jì)，工作人員可在遠(yuǎn)距離對室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有使用方便的優(yōu)勢。除此之外，該室內(nèi)濕溫度檢測系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)字方式，因此具有較高的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐宏宇，沈煌飛.基于STM32的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子科技，2016，29（05）：158-161.

[2]衛(wèi)道柱，曾億山，楊沁，高雷.基于工控機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，34（04）：515-518.

[3]柏逢明.過程檢測及儀表技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，柏逢明，2010.

[4]張雪偉，張策，陳金陽.基于單片機(jī)與組態(tài)王的無線數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2013（12）：201-213.