基于STM32的遠程溫度監控系統

王敏

摘要：介紹了基于STM32溫度監控系統的設計與實現。系統選用DS18B20數字溫度器和STM32F407主控器，采集被測環境溫度，運用STM32F407自帶的以太網接口加上LwIP TCP/IP協議棧，構建WebServer服務器。在瀏覽器上，可獲取監控設備的數據及設置監控設備相關參數。

關鍵詞：溫度監控 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

隨著現代自動化技術的發展，溫度監控系統的作用日益突出。基于對溫度信息的感知、采集、轉換及傳輸，溫度監控系統已成為自動檢測、自動控制系統和計量測試中不可缺少的重要技術工具，其應用已遍及工農業生產和日常生活的各個領域。本文利用STM32為主控器，結合傳感器技術，開發設計了一個基于以太網的遠程溫度監控系統，應用性強，可以作為實驗室、機房溫度監控系統。

2 系統概述

本系統是一個基于以太網的遠程溫度監控系統，用戶通過瀏覽器可以遠程獲取溫度信息，并能夠查看監控場地的實時圖片，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，能夠設置監控設備的溫度范圍、設備網絡IP地址等信息。

溫度監控系統包括傳感器模塊、攝像頭模塊、LCD、按鍵、SD卡、USB接口和以太網接口，系統框圖如圖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、以太網接口、SD卡接口、USB接口等，這些豐富的資源能完成溫度監控系統的所需功能。最好集成操作系統，增強監控系統的實時性，并能多任務并發執行。

3.2 溫度傳感器

溫度傳感器用于采集監控現場溫度，系統默認一個溫度范圍，當檢測到溫度超出這個范圍時，監控設備能夠報警；系統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是全數字溫度轉換及輸出，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。數據是單總線傳輸，硬件連接簡單。

3.3 攝像頭、SD卡

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

3.4 通信電路

本系統采用以太網傳輸。以太網接口用于網絡數據通信，是用戶遠程獲取溫度數據的通道。運用STM32F407自帶的以太網接口加上LwIP TCP/IP協議棧，構建WebServer服務器[2]。在瀏覽器上，便可以獲取監控設備的數據及設置監控設備相關參數。

4 基于STM32的Web服務器的實現

Web通信是在TCP通信的基礎上再使用了HTTP協議，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，編寫靜態網頁，服務響應流程圖如圖3所示。

5 數據測試

在瀏覽器輸入監控設備的IP地址時，首先出現的是監控系統的登陸頁面，可實現用戶登錄、注冊等功能。當用戶登陸成功后，瀏覽器會自動轉到溫度顯示頁面，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、蜂鳴開關狀態以及設備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 總結與展望

基于以太網的溫度監控系統是一個遠程的溫度監控系統，在監控端構建了一個WebServer服務器，并能在網頁上為用戶實時提供監控數據，同時，用戶也可以通過網頁去控制設備的工作狀態。在一定程度上可以將本系統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.嵌入式系統設計與實例開發[M].3版.北京：清華大學出版社，2008.