基于STM32的糧倉監控系統設計

王晨陽

摘要：以STM32芯片的無線傳感器技術為基礎，使用C++編程語言，完成監控設備對糧倉內部溫度濕度煙霧濃度實時情況監控的系統設計。通過發送短信和接收短信來處理糧倉反饋過來的信息，達到對糧倉的智能監控。反復測試之后，該系統可以有效地監控糧倉，準確性高，安全可靠，具有很好的實用價值。

關鍵詞： STM32芯片;嵌入式結構知識;智能監控

隨著科學技術飛速發展，通信監測系統也得到了明顯的發展。相應地，糧倉溫濕度的控制監測技術在軟件、硬件等方面都取得了很大的進步。 二十世紀初，Sensiron公司在全世界率先研制成功SHT10型智能溫度傳感器，其體積和火柴頭相類似。它不僅能準確地測量出相對的溫度，也可以測量濕度及露點。測量的相對溫度值大概是0～99%，分辨率能達0.03% RH，最高的精確度大概達到±2% RH;測量標準時溫的限度是-40～+123.8 ℃，分辨度大抵為0.01 ℃[1];測量的露點精度為<±1 ℃;測量的濕度、溫度通過A/D轉換器劃分分別可達到12位、14位。

經過調查發現，現實生活中的測控問題尚未得到很好的研究。此課題的研究方向不僅能實現對溫度的監控，同時還能推廣到平時生活及相關的領域。

1? ? 系統方案設計

本糧倉設計相比以前的設計增加了多個溫濕度節點，能更好地掌握糧倉內具體的情況，比以前的測量更加準確[2-3]，如圖1所示。

該設計系統是由硬件和軟件兩大部分構成，系統的基礎是其中的硬件，設計系統的核心是軟件。對于虛擬儀器的設計既要美觀大方，同時又要操作方便，而后面板的設計開發，同樣應整體簡潔、布線合理、功能完善。這個程序實際上是模擬虛構的設計和系統，系統的主要程序框圖如圖2所示。

2? ? 系統硬件設計

本系統的硬件組成有很多部分，并且根據任務的要求，基于 LabVIEW 的溫、濕度操控體系的策劃，涵蓋了以下幾個細分體制：虛擬輸入、信息采集、數據保存、成果分析、超限度報警等電路設計和其他從屬功能的設計。節點的硬件部分由三個模塊部分組成，它們分別是傳感器模塊，處理器模塊和無線通信模塊。傳感器模塊包括傳感器和數字模擬信號系統;處理器模塊包括處理器和存儲器;無線通信模塊包括協議棧和收發器。它們三個共同控制監控中心計算機。處理系統的模塊承擔操控該系統傳感器的節點操作、蓄積以及料理根據這個結點搜集的數據和接收由其余節點發來的數據信息。節點設計是采集溫濕度、煙霧度的核心設計。

本設計采用了TI公司依據ZigBeeSpecification 2006專為CC2430 芯片設計的協議棧 ， 主要由5個部分組成：軟硬件系統，節點設計測試系統，等等。

是網關節點程序流程圖，按照系統設定的時間來對環境數據進行信息采集， 然后由此向網關發送信息數據 。圖4為檢測節點程序的流程圖 。運行于電腦上的監控軟件基本是由三部分構成： 串口通信、數據存儲 、顯示界面。該體系的使用是由LabVIEW8.6開發而成的 ，網絡節點數據的管理是用SQL數據庫進行統一管理的。

用戶在使用這個系統的時候，用監測到的節點數據值進行檢測環境，并估測環境的溫濕度值，并且也能夠設定監測數據的報警閾值以及數據圖形的顯示形式。如圖 5所示，展示了溫度信息采集的監控畫面。

圖5是監控畫面的圖片，測了很多個節點的溫濕度，還可以設置和顯示報警時候的最大值，我們可以很直觀地看到很多節點溫濕度的數值，從折線圖上可以更直觀地看到它們近幾個小時的溫濕度數值變化，從而可以很直接地觀察和控制糧倉內的溫濕度，使糧食達到很好的保護。

3 系統軟件設計--溫濕度傳感器模塊設計

SHT10元件包含如下參數： 濕度的檢測距離為 0～50% RH; 溫度的檢測距離為-40～+ 122.8 ℃;濕度的檢測距離精確度為± 5.0% RH;溫度檢測距離的精確度為± 0.6 ℃; 響應時間的精確度為 < 4 s;肯定可以被完全的淹沒。

SHT10元件有7個相對參數，分別是溫度測量、濕度分辨率、溫度分辨率、相對濕度測量的精度、溫度測量的精度、相對濕度響應時間和溫度響應時間[1，4-6]。相對濕度測量的范圍：0～100% RH;相對溫度測量的范圍：-40～+122.8 ℃;相對濕度分辨率：0.05%RH;溫度分辨率：0.06 ℃;相對濕度測量的精度：±4% RH;溫度測量的精度：

±0.3 ℃;相對濕度響應的時間：10 s（type）;溫度響應的時間：4～29 s。

檢測監控程序是這個系統的主要環節，它核心的構架是分布式。無線傳感器系統通過信息傳輸，經過信息篩查，再進行核實和處理，最后把傳感器信息傳遞到使用者。有五個模塊，分別是初始化子程序、串口中斷子程序、定時器中斷子程序、發送短消息子程序和處理短消息子程序、這五個模塊構成了主程序循環的主要組成部分，如圖6所示。

4? ? ?結論

在當今的無線通信科學技術領域，基于STM32芯片的設計相對于我們的影響力很大。本研究開發的智能糧倉監控系統較以前的糧倉設計大為不同，更重視糧食自身的物理特性，而不主要限于人類的主觀意識或者是用文字來描述監測的過程。

本研究采用C++程序原理實現了基于STM32的糧倉監控設計，但是還有一些不足的地方。例如，糧倉內溫濕度導致糧食發生霉變的問題，本設計系統還無法有效監測和辨別。本設計系統對STM32芯片的微處理涉及的代碼不多，LED的不完善也很容易造成檢索的結果不精確，所以應該增加檢測節點的預處理模式，從而使節點檢測的溫濕度更接近它的真實狀況。

參考文獻：

[1] 侯俊才，胡耀華，侯莉俠，等.數字式糧倉溫濕度檢測系統設計[J].農機化研究，2012（9）：103-106.

[2] 陳巖， 陳開勝.基于STM32的糧倉溫濕度監控系統的設計[J].食品與機械，2014，30（9）：187-189.

[3] 范延彬，王超.基于WSN的小麥倉儲環境監測系統研究[J].無線互聯網科技，2015（5）：56 -57.

[4] 張鵬.基于無線網絡的糧倉環境監測系統[J].商場現代化，2013（28）：74.

[5] 牛賈賈，馬鐵華，沈大偉.糧倉溫濕度監控系統設計[J].電子世界，2013（11）：123-124.

[6] 吳卓葵.基于GSM的糧倉溫濕度遠程監測裝置設計[J].電子測量技術，2014（9）：94-97.

Abstract： This paper is based on wireless sensor technology based on the STM32 chip， using c + + programming language， designed the system for monitoring and controlling the temperature， humidity and smoke concentration inside the granary. The purpose of studying intelligent granary is to accurately grasp the situation of the granary at all times. Measuring the temperature， humidity and smoke concentration of the granary can monitor the temperature， humidity and smoke intuitively. The feedback information from the granary can be received by sending and receiving SMS. If the smoke concentration is too high， it is easy to cause fire， and then by turning on the smart fan to ensure safety， ultimately in any case， to achieve the intelligent monitoring of the granary. After repeated testing， the system can effectively monitor the granary， with high accuracy， safety and reliability， and has strong practical value.

Key? words：? STM32 chips; embedded structure of knowledge; intelligent monitoring

責任編輯? ? 祁秀春