基于以太網的室內溫濕度采集儀設計

鄭淑君

摘 要：室內溫度采集是集中供暖企業了解供熱情況的依據，本設計使用DHT12數字溫濕度傳感器溫進行室內溫濕度的采集，通過以太網將數據傳輸到服務器，采用低功耗設計，本地LCD液晶顯示溫度、時間及信號強度，本設計已成功應用在供熱計量系統中。

關鍵詞：溫濕度采集 以太網 單片機；

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

引言

為解決企事業單位在集中供熱過程中遇到的用戶室內溫度冷熱不均和數據不易采集的問題。本文根據實際的企業需求研發了以太網用戶室溫采集儀系統，實現用戶與供熱企業的有效聯系，使供熱企業能夠真實掌握用戶室內溫度變化情況，及時了解供熱效果，為供熱企業合理執行政策和避免能源浪費提供科學的管理依據，從而提高供熱服務質量。

一、系統構成

1.室溫監測

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

2.數據傳輸

考慮到應用的分散性，本設計采用通過以太網使用TCP/IP-Modbus協議進行數據傳輸，按企業對采集點的數據要求經由內置的以太網設備，響應調度中心訪問，并將數據實時的發送到數據中心，實現數據集中監控。

二、系統電路設計

1.系統結構框圖

2.處理器選擇

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

3.溫濕度傳感器電路設計

本設計選用DHT12[2]數字式溫濕度傳感器采集溫濕度數據，DHT12是廣州奧松電子公司研發的一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合型傳感器，為DHT11的升級產品。DHT12具有單總線和標準I2C兩種通訊方式，它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有較高的可靠性與卓越的長期穩定性，DHT12接口電路圖如圖3所示。

4.網絡通信電路設計

采用W5500以太網芯片和數據中心進行通信，W5500 是一款全硬件 TCP/IP 嵌入式以太網控制器，為嵌入式系統提供了更加簡易的互聯網連接方案。W5500 集成了 TCP/IP 協議棧，10/100M 以太網數據鏈路層（MAC） 及物理層（PHY），僅使用單芯片就能夠連接到以太網進行通信。初始化時將W5500模塊設置為服務端透傳模式，這樣就可以使用單片機串口和數據中心進行數據通信。

5.電源模塊電路設計

選用金升陽公司的LS05-15B12S[3] AC-DC電源模塊作為系統的電源模塊，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、安全隔離等優點。

三、軟件設計

軟件開發采用C語言編寫，按照硬件電路設計系統軟件編程的基本思路是，對串口、液晶模塊、溫度傳感器和W5500網絡模塊進行初始化，在初始化完成后每秒鐘讀取溫度傳感器數據并顯示，當接收數據中心的讀數指令后將溫濕度數據上傳到數據中心。

四、結論

該基于以太網的溫濕度測量儀在實際中得到了應用。具有大屏幕LCD顯示溫濕度數據度和萬年歷，方便用戶使用，溫濕度數據的實時完整傳輸，對供熱企業來說具有供熱指導意義，該控制儀還可以擴展電動閥門控制模塊，通過遠程控制室內溫度，達到節能的目的。

參考文獻

[1]STM32F103數據手冊英文第十版 2009.04

[2]數字溫濕度傳感器 DHT12產品手冊

[3]LS05-15BXXSS 系列模塊數據手冊. 2014.04