基于以太網(wǎng)的室內(nèi)溫濕度采集儀設(shè)計(jì)

鄭淑君

摘 要：室內(nèi)溫度采集是集中供暖企業(yè)了解供熱情況的依據(jù)，本設(shè)計(jì)使用DHT12數(shù)字溫濕度傳感器溫進(jìn)行室內(nèi)溫濕度的采集，通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，采用低功耗設(shè)計(jì)，本地LCD液晶顯示溫度、時(shí)間及信號強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)已成功應(yīng)用在供熱計(jì)量系統(tǒng)中。

關(guān)鍵詞：溫濕度采集 以太網(wǎng) 單片機(jī)；

中圖分類號：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082 （ 2017 ） 08-0-01

引言

為解決企事業(yè)單位在集中供熱過程中遇到的用戶室內(nèi)溫度冷熱不均和數(shù)據(jù)不易采集的問題。本文根據(jù)實(shí)際的企業(yè)需求研發(fā)了以太網(wǎng)用戶室溫采集儀系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用戶與供熱企業(yè)的有效聯(lián)系，使供熱企業(yè)能夠真實(shí)掌握用戶室內(nèi)溫度變化情況，及時(shí)了解供熱效果，為供熱企業(yè)合理執(zhí)行政策和避免能源浪費(fèi)提供科學(xué)的管理依據(jù)，從而提高供熱服務(wù)質(zhì)量。

一、系統(tǒng)構(gòu)成

1.室溫監(jiān)測

由于采暖建筑的差異、同一建筑內(nèi)部各房間朝向和位置的差異，采暖住戶的室溫會(huì)有較大不同，因此室溫監(jiān)測必須選取有代表性的采暖房間，以其室內(nèi)溫度作為監(jiān)測對象。在監(jiān)測房間中的合適位置放置室溫采集裝置，實(shí)時(shí)采集室內(nèi)溫度。

2.數(shù)據(jù)傳輸

考慮到應(yīng)用的分散性，本設(shè)計(jì)采用通過以太網(wǎng)使用TCP/IP-Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，按企業(yè)對采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)要求經(jīng)由內(nèi)置的以太網(wǎng)設(shè)備，響應(yīng)調(diào)度中心訪問，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中監(jiān)控。

二、系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2.處理器選擇

采用STM32F103[1]為控制器，該芯片是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品，32位ARM微控制器其內(nèi)核是Cortex-M3，最高72MHz工作頻率，在存儲(chǔ)器的0等待周期訪問時(shí)可達(dá)1.25DMips/MHZ。單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖2所示：

3.溫濕度傳感器電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)選用DHT12[2]數(shù)字式溫濕度傳感器采集溫濕度數(shù)據(jù)，DHT12是廣州奧松電子公司研發(fā)的一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合型傳感器，為DHT11的升級產(chǎn)品。DHT12具有單總線和標(biāo)準(zhǔn)I2C兩種通訊方式，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有較高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性，DHT12接口電路圖如圖3所示。

4.網(wǎng)絡(luò)通信電路設(shè)計(jì)

采用W5500以太網(wǎng)芯片和數(shù)據(jù)中心進(jìn)行通信，W5500 是一款全硬件 TCP/IP 嵌入式以太網(wǎng)控制器，為嵌入式系統(tǒng)提供了更加簡易的互聯(lián)網(wǎng)連接方案。W5500 集成了 TCP/IP 協(xié)議棧，10/100M 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層（MAC） 及物理層（PHY），僅使用單芯片就能夠連接到以太網(wǎng)進(jìn)行通信。初始化時(shí)將W5500模塊設(shè)置為服務(wù)端透傳模式，這樣就可以使用單片機(jī)串口和數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

5.電源模塊電路設(shè)計(jì)

選用金升陽公司的LS05-15B12S[3] AC-DC電源模塊作為系統(tǒng)的電源模塊，該模塊是金升陽為客戶提供的小型封裝形式的高效綠色模塊電源，該型號電源具有交直流兩用、輸入電壓范圍寬、高可靠性、低功耗、安全隔離等優(yōu)點(diǎn)。

三、軟件設(shè)計(jì)

軟件開發(fā)采用C語言編寫，按照硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件編程的基本思路是，對串口、液晶模塊、溫度傳感器和W5500網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行初始化，在初始化完成后每秒鐘讀取溫度傳感器數(shù)據(jù)并顯示，當(dāng)接收數(shù)據(jù)中心的讀數(shù)指令后將溫濕度數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心。

四、結(jié)論

該基于以太網(wǎng)的溫濕度測量儀在實(shí)際中得到了應(yīng)用。具有大屏幕LCD顯示溫濕度數(shù)據(jù)度和萬年歷，方便用戶使用，溫濕度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)完整傳輸，對供熱企業(yè)來說具有供熱指導(dǎo)意義，該控制儀還可以擴(kuò)展電動(dòng)閥門控制模塊，通過遠(yuǎn)程控制室內(nèi)溫度，達(dá)到節(jié)能的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]STM32F103數(shù)據(jù)手冊英文第十版 2009.04

[2]數(shù)字溫濕度傳感器 DHT12產(chǎn)品手冊

[3]LS05-15BXXSS 系列模塊數(shù)據(jù)手冊. 2014.04