温度监测系统范文1
【关键词】电力设备;智能化;无线技术;温度;数据收集
1.智能无线温度监测系统的工作原理
智能无线温度监测系统被设定成三个子系统，分别是采集系统、汇总系统、监测系统。三个子系统通力协调工作，实现了电力设备温度的实时、准确、便捷的智能无线监测。
智能无线温度监测系统的三个子系统间的连接方式是不同的，无线通信方式是应用于采集系统和汇总系统之间，而通信线缆则是使用在汇总系统与监测 系统之间，即一个无形，另一个有形。对应部位的热感应元件将其所监测到的温度信息通过无线通信设备传输到汇总系统的总站，总站将会对收集到的所有温度信息 进行分类整理、分析并处理，再将处理完毕的数据信息传输到监测系统的监测计算机上。同时，调节端监测计算机也将收到同样的数据信息。监测计算机对接收到的 数据信息进行二次处理分析，当处理所得数据结果超高设定的极限值时，监测计算机就会发出警示信号。每个总站可以管理数百个子站，信息量的采集将是非常巨大 的。
2.智能无线温度监测系统的组成
2.1采集系统
通过将热敏电阻、传感器等热感应元件安装在容易因工作而产生不正常散热的部位，实时的对温度数据进行测量与采集工作，并将采集到的信息发送出去。交流电作为长期供能电源及太阳能电池板作为的后备电源（确保突然断电后的数据持续收集的）是采集系统的正常工作的依靠。
2.2汇总系统
信息汇总系统主要由无线接收装置构成，在收集到采集系统所传递而来的数据信息后，再传递给总站，总站接收到分站的温度数据之后，继而再将其传递给当地监视系统，与此同时还将温度数据传递给调节终端。实时温度变化同样被调节终端监视，如此便避免了无人监测的情况。
2.3监测系统
监测系统又可以细分为站级监测系统和调节端监测系统。用于监测系统的计算机直接接受总站所传递的温度信息等数据，并与总站是直接通信的关系。 监测计算机对总站所传递来的数据信息进行汇总、整理、分析后，存储于特定的数据存储库（可以对数据库进行灵活改动，比如扩容）。监测计算机可以对数据信息 进行报表统计，准确记录处于何时、何地、何种状况下的温度情况。同时，监测计算机在温度越过某一设定极限值时会有警示信号出现。监测计算机的另一个便捷之 处在于，可以根据需要进行任何时间段的任何部件的温度查询。调节端监测系统的数据信息传输用到的是汇集系统的通讯管理器，通过数据传输线缆直接传输到 PCM设备之中，在经过线缆转送给调节端，经PCM的数据信息还可以作为存储资料被下载到调节端监测计算机。
3.智能无线温度监测系统的特点
3.1免于布置排线
因为采用了无线传输设备，所以不用布置排线，热感应元件的安装更方便。
3.2免于经常的维护
智能无线温度监测系统都是整体化设计，所以免于维护。
3.3节能
智能无线温度监测系统的各个部分均采用节能、低功率消耗设置，同时应用太阳能电池板更是绿色节能。
3.4警示系统更完善
当温度过高时，总站智能终端电源，后台监控系统能够及时发出警报。
3.5稳定性更高
智能无线温度监测系统中的设备均有坚实的外壳保护，同时又有静电保护。数据在传递过程中安全、稳定，能够抵抗外界的干扰。
3.6具有较好的兼容性
能够应用更多的应用软件和控制系统。
4.智能无线温度监测系统与传统监测间的对比
4.1智能无线温度监测系统由于装有位于各个需要测量的部位的热感应元件的帮助，这使得数据的采集与监测具有了实时性、连续性和准确性的优 点，通过对每年、月、日甚至每小时的温度数据的变化情况，总结出电力设备不同部位的相应温度的变化规律，确定出其温度规律的峰值，有效的对电力设备的工作 稳定性就行预见性分析，消除潜在的威胁。而传统的电力设备温度的监测是依靠监测人员定期的监测与测量才能得出的，传统的电力设备温度的监测耗费大量的人力 物力，由于人类生理的局限性，所测得的数据存在不确定误差，甚至会出现错误，而且潜在的故障威胁不能及时发现并作出应有的处理，致使出现不必要的人员或财 力的损失。
4.2智能无线温度监测系统对数据的处理速度以及对故障的预见性分析是人类所不能比拟的，其所存储的数据信息能够被极其方便的调阅，对数据信 息的存储量也是相当的巨大。而传统的监测数据信息要进行存储就需要建立专门的存档管理机构，而且常年所存储的信息量是无妨想象的，要对某段数据进行查阅也 是极为不便的，费时费力，极不现实，而智能无线温度监测系统则解决了上述所存在的所有问题。
4.3智能无线温度监测系统的应用软件简单，操作方便，减少人员培训上岗时间。而传统的监测测量则需要专门的工作人员进行培训。
5.智能无线温度监测系统的后台监控功能
5.1热感应元器件所监测的部位的温度能够实时的传递给监控计算机并于显示屏上呈现出来，出现警示温度时的时间及故障位置都会以数据的形式保存起来，保存期限可长达数年。
5.2可设置警示音的类型，如可以以真人语音的形式播报出来或者以文字警示的方式显示到屏幕上。
5.3监测计算机所监测到数据信息可以以年、月、日等为单位用线性图或者表格的形式一目了然的展现出来，也可以直接抽查或打印出来。
5.4当智能无线温度监测系统中的任何部件出现问题时（如电源故障、信号传输中断等），都会有警示出现，及时警示给工作人员。
5.5都可以实现对监测位置的编码、命名处理，方便系统化管理。
6.智能无线温度监测系统国内外现状
在国外许多国家，智能无线温度监测技术的发展极为迅速，它被广泛应用到了人们生活中的吃穿住行。当传统的监测方式产生多年后，智能无线温度监 测系统在万众期待中登上了历史舞台，监测技术从此掀开了新的一页。现今已经不仅仅局限于电力设备的维护方面了，精密生产线、医疗系统、农业方面都已成熟融 合。智能无线温度监测系统在电力方面的应用，也是国外首创的。
在中国国内，智能无线温度监测技术的起步就相对较晚了，但凭借着多年的不懈努力终于成功由实验走到了实验。智能无线温度监测技术的应用范围之 广已不用过多阐述，将其应用在监测温度的设备上已是非常常见的了。智能无线温度监测技术最突出的优点就在于不需要布线，用智能无线温度监测技术监测温度还 突出了其准确简洁的优势。目前，智能无线温度监测技术仍在朝着攻克减小功耗、增加传输距离的技术难题努力。
参考文献
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温度监测系统范文2
关键词：温度传感器，湿度传感器，GSM，远程监测
1、引言
高级别的质量检测需要在高质量的环境中进行。温度和湿度是环境的重要参数，对温湿度的监测是实现优质环境的重要手段。为了避免人为干扰环境和提高效率，远程监测是一种有效的方法。目前的远程监测系统大多采用以太网络、无线数据传输模块或zigbee无线网络传输数据[ 1-6]。但是，以太网是有线传输，需布线，受地理环境影响较大；无线数据传输模块的传输误码率高，可靠性差；zigbee是专用协议无线网络，成本高，开发难，而且覆盖范围有限。本文提出一种基于GSM的温湿度远程监测系统，具有传输误码率低、成本低及覆盖范围广等优点，并且可与监测人员的手机绑定，实现随时、随地，移动监测。
2、传感器的数学模型
2.1 半导体温度传感器原理
根据PN结理论，在一定的电流模式下，PN结的正向电压与温度具有很好的线性关系。对于理想二极管，只要正向电压VF大于几个KT/q，其正向电流IF与正向电压VF和温度T之间的关系可表示为
(1)
式中IS 为二极管反向饱和电流， K 为波尔兹曼常数（1.38×10-23J/K），T 为绝对温度（K）， q为电子电荷（1.602×10-19库仑），
整理后，得
(2)
如前所述，晶体管的基极一发射极电压在其集电极电流恒定条件下，可以认为与温度呈线性关系[7]。
2.2 阻抗型高分子湿度传感器原理
阻抗型高分子湿度传感器的感湿原理如下：高分子湿敏膜吸湿后，在水分子作用下，离子相互作用减弱，迁移速度增加；同时吸附的水分子使解离的离子增多，膜电阻随湿度增加而降低，由电阻变化可测知环境湿度。阻抗型高分子湿度传感器复阻抗与空气相对湿度、材料配方和电极结构都有关系： 与我有关系
(3)
其中m为叉指对数，b为单个叉指长度，n为电化学反应电子转移数，f为法拉第常数，c*为氧化剂浓度，D为扩散系数[8]。
但由于传感器的材料配方、电极结构等方面的不同，导致各种不同的阻抗型高分子湿度传感器的特性曲线有较大差别，不能用统一的曲线来概括。
3、远程监测系统
本系统采用先进的GSM无线通信技术、配合以嵌入式解决方案和数据采集等先进技术，构建了一种基于GSM的温湿度远程监测系统。
3.1 系统组成及功能
系统分为监测中心站和远程监测终端两个部分:监测中心站主要有PC主机、GSM通信模块TC35i组成（或用户手机）；远程监测终端主要是由LPC2148ARM内核控制器、GSM通信模块TC35i、信号调理电路、人机接口和通信接口电路组成。监测中心站通过GSM网络与监测终端进行无线远程通信,实现了基于GSM的远程监测。系统结构图如图1所示。
图1 远程监控系统框图
系统实现的功能主要包括数据采集、数据传送、报警、实时控制和数据处理。远程监测终端主要负责采集温度、湿度、2项数据，根据监测中心的命令进行实时上传数据。中心对收到的采集数据进行处理，报警，实现实时监控。
3.2 温度检测电路
本系统采用AD公司生产的单片半导体集成模拟型温度传感器AD590。它具有线性度高、精度高、体积小、响应快、价格低等优点,测温范围为-55~+150℃。具有良好的互换性,非线性误差为±0.3℃。此外,AD590的抗干扰能力强,信号的传输距离可达100 m以上[9]。
流过器件AD590的电流(μA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数：
(4)
式中，—流过器件(AD590)的电流，单位K
AD590的灵敏度为1μA/K,0℃时输出273μA电流,每上升1℃输出电流增加1μA ,每下降1℃输出电流减小1μA。AD590基本测温电路如图2所示。
图2 温度检测电路
3.3 湿度监测电路
系统采用CHR-01型阻抗型高分子湿度传感器，其复阻抗与空气相对湿度成指数关系。其基本特性为：工作电压1V AC（50Hz ～ 2 K Hz），检测范围20%～ 90% RH，检测精度±5%，工作温度范围0℃～＋85℃，特征阻抗范围21 ～ 40.5KΩ。湿度传感器阻抗变化与温度有关，其关系见规格书中湿度阻抗特性数据表，通常先检测温度，然后按阻抗查表获得湿度值。由于直流电压可使水分子电离，加速老化，所以采用交流电压测试其阻抗[10]。
将CHR-01与555构成多谐振荡器，通过检测频率，进而获得阻抗。湿度检测电路如图3所示。
图3 湿度检测电路
低电平表达式：
高电平表达式：
输出频率表达式：
(5)
利用单片机的定时器/计数器进行频率测量，假设计时时间为T(s)，此期间计数值为N，则被测频率f=N/T
则CHR-01的阻抗为
(6)
其中R1与C的选择很关键，电容C要选择高精度电容，一是保证其充放电的能力，二是为了其电容值精确，更方便计算湿敏电阻的返回值。
3.4 GSM模块
本系统采用西门子公司工业级GSM模块TC35i进行远程数据传输。TC35i支持中英文短消息，自带异步串行通信接口，方便与PC机和单片机接口，可传输语音和数据信号，通过AT命令可实现双向传输指令和数据，波特率可达300b/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short MessageService，短消息)，电源范围为直流3.3～4.8V，电流消耗为空闲状态为25mA，发射状态平均为300mA。
3.5 微控制器LPC2148
现场监测站采用了PHILIPS公司基于ARM7 TDMI-S 内核的微控制器LPC2148作为主控制器，完成现场监测站的全局控制。论文参考网。LPC2148内嵌32KB 的片内静态RAM 和512 KB 的片内Flash 存储器，片内集ADC、DAC 转换器，实时时钟RTC，2 UART ,及USB2.0等多种接口。具有JTAG调试接口、方便在线调试，而且应用电路相对简单，开发和生产的成本低。芯片可以实现最高60 MHz 的工作频率，能够满足嵌入式系统μC/OS-II 及人性化的人机界面的要求。大容量的内存，方便了收发短消息时的数据缓冲。
4、系统的软件设计
系统采用GSM无线通信模块TC35i实现远程数据通信，TC35i通过AT命令来进行控制，采用短消息方式进行数据传输。系统软件包括现场监测站软件和监测中心站软件两部分。现场监测站软件主要完成短消息收发、PDU数据协议分析、A/D转换、串口通信及人机接口的功能，其中重点是短消息收发和PDU数据协议分析，这是解决现场监测站与监测中心站之间远程无线通信的关键。论文参考网。监测中心站的短消息收发及PDU数据协议分析与现场监测站软件流程基本相同，不再赘述。
4.1 发送短消息
发送短消息的过程:首先将短消息中心号码、对方号码、短消息内容编码成PDU格式;然后计算出短消息的长度,发送AT+CMGS=〈lenghth〉〈CR〉,〈CR〉代表回车即ASCⅡ码0x0D。等待TC35i模块返回ASCⅡ字符“〉”,则可以将PDU数据输入,PDU数据以〈Z〉作为结束符。短消息发送结束后模块返回〈CRLF〉OK〈CRLF〉。发送短消息流程图如图4所示。
图4 发送短消息流程图
4.2 接收短消息
接收短消息使用定时器进行周期性串口查询的方式。短消息到达后,计算机可以接收到指令〈CRLF〉+CMTI:“SM”,INDEX(短消息存储位置)〈CRLF〉。读取PDU数据的AT命令为AT+CMGR=INDEX〈CRLF〉,执行此命令后模块返回刚刚收到的PDU格式的短消息内容。收到PDU格式的短消息后,将这个短消息进行解码,解码出短消息发送方的手机号码、短消息发送时间、发送的短消息内容。接收短消息流程图如图5所示。论文参考网。
图5 接收短消息流程图
6、结论
为了实现质检所需的优质环境，本文研究一种基于GSM的温湿度远程监测系统。设计了以LPC2148为核心的现场监测终端系统，实现温湿度的采集，短消息收发及人机接口等功能，并通过GSM模块TC35i与监测中心站通信，接受指令并实时上传信息，实现了监测中心对现场温湿度的远程监测。实验表明，本系统传输误码率低，通信可靠，具有很好市场前景，也为高效率远程监测系统的实现提供了一种新方法。
参考文献：
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温度监测系统范文3
【关键词】温湿度；检测；采集
0 引言
随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。传统的温湿度监测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低下不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而温度湿度监控系统就可以解决这样的人才资源浪费、管理漏洞等问题。本文基于单片机[1]和Visual C++[2]相结合的方式设计了温湿度监测系统，其中温湿度数据的获取通过下位机完成，温湿度数据的处理通过上位机完成。
1 下位机系统
下位机系统以C8051F020单片机为主控模块，DHT11传感器为温湿度数据采集模块，LCD1602液晶显示屏为采集到的温湿度数据实时显示模块，RS232为下位机与上位机之间的通信方式[3]，主要功能是将下位机采集到的温湿度数据传送给上位机。下位机系统工作流程如图1所示。
依据下位机的主要功能设计实现的下位机系统实物图如图2所示。
2 上位机系统
上位机系统主要基于Visual C++6.0平台开发，主要功能为采用串行通信方式接收下位机传送的温湿度数据，并将数据实时显示、存储、统计分析等。上位机系统功能框图如图3所示。
图3所示上位机系统中对温湿度数据的接收主要通过MSComm控件实现，对数据的存储、查询功能主要通过ADO方式对Access数据库的访问来实现。
3 系统联调
本文通过以单片机为主的下位机和以VC为主的上位机的联合设计实现了对温湿度的实时测试、显示、存储等功能。下位机系统测得的温湿度数据如图4所示。图中，H代表湿度值，T代表温度值。
通过上位机将温湿度数据存储在Access数据库中，通过读取历史数据并结合当前数据就可以绘制出温湿度数据的实时检测曲线，如图5所示。
图5中采用双坐标同时绘制了温度、湿度的数据曲线图。结合图4、图5可以看出本文设计的系统实现了对温湿度数据的实时监测功能。
4 结论
本文通过C8051F020单片机、DHT11温湿度传感器、LCD1602液晶屏、Visual C++6.0、Access数据库相结合的方式，设计了温湿度监测系统，实现了对温湿度的实时采集、显示、存储、统计等功能。通过系统测试表明该系统具有精度高、实时性好、稳定性好、性价比高等优点。
【参考文献】
[1]宋彩利，孙友仓，等.单片机原理与C51编程[M].西安：西安交通大学出版社，2008.
温度监测系统范文4
关键词：嵌入式Linux；DS18B20；温度监测；Qt
中图分类号：TP274+.2 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 12-0000-01
ARM-Based Temperature Monitoring System Design and Implementation
Guo Zhiheng
(University of Electronic Science and Technology of China,Zhongshan Institute,Zhongshan University,Zhongshan528402,China)
Abstract:In this paper,a system design for monitoring temperature based on ARM platform.the DS18B20 temperature sensors are used to collect temperature data,the microcontroller controls temperature acquisition and send data to the ARM host through the RS-485 bus protocol.The S3C2410 as the core with Qt GUI,carry out displaying of temperature and storing data for real-time.
Keywords:Embedded Linux;DS18B20;Temperature monitoring;Qt
一、引言
在工农业生产环境以及公共场所、家庭环境中，温度数据作为主要监测因素显得越来越重要，温度的远程监控问题尤其应用领域越来越广泛。目前温度监控系统主要使用在需要对温度数据信息进行实时获取的环境场合，比如：药品生产车间、温室蔬菜水果大棚中、禽类孵化房、服务器机房等。
二、系统软硬件环境
监控系统主机采用SAMSUNG公司的微处理器S3C2410，该芯片基于ARM9架构，主频202MHz，配置8寸640*480TFT真彩LCD、触摸屏，串口通讯电路。温度采集子系统采用ATmega16单片机，温度传感器DSl8B20电路，以及单总线串口电路。
嵌入式Linux（Embedded Linux）是指对标准Linux经过小型化裁剪处理后，适合于特定嵌入式应用场合的专门Linux操作系统。嵌入式Linux具有低成本、高性能、网络和广泛的硬件支持等优点，在嵌入式系统开发中有广泛的应用。本系统采用Linux-2.4内核，支持yaffs2根文件系统和带有完善的设备驱动。
三、系统设计与实现
传统的模拟远距离温度测量存在，如引线误差、多点切换误差、零点漂移等问题，为了克服这些问题系统采用美国DALLAS公司生产的可以组网的数字温度传感器DS18B20。温度传感器DS18B20可以实时采集温度并且通过单线串口发送到ARM主机上，对数据进行实时显示及存储[2]。
（一）温度采集子系统设计
ATmega16是高性能、低功耗的8位AVR单片机，具备有32个可编程的I/O口。用于控制数字温度传感器DS18B20进行多点温度采集和温度数据上传ARM主机通讯。
DS18B20内部结构ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，可以看作是该DS18B20的地址序列码，每一个DS18B20都不相同，可以实现一根总线上挂接多个DS18B20。CPU对DS18B20器件操作常用指令表如表1所示。
表1.命令表
指令 代码 功能
读命令 33H 读DS18B20 ROM中的编码（即64位地址）
定位命令 55H 发出此命令和64位ROM编码，单总线上与该编码相对应的DS18B20做出响应，为对其读写做准备。
查询命令 F0H 查询总线上DS18B20的数目及其64位序列号
跳过命令 CCH 该命令允许主机跳过ROM序列号检测而直接对寄存器操作，适用于单片工作。
读出命令 BEH 该命令可读出寄存器中的内容，复位命令终止读出。
转换命令 44H 该命令使DS18B20立即开始温度转换
采集温度的实现的程序流程：如图1所示。
图1.DS18B20流程图
（二）ARM主机端设计
1.用户界面。嵌入式主流用户界面接口（GUI）Qt支持Linux等多种操作系统，良好封装机制使得Qt的模块化程度非常高，可重用性较好，对于用户开发来说是非常方便。同时Qt还支持2D/3D图形，支持OpenGL。
2.读取、显示、保存数据实现。完成温度数据读取、显示、保存的程序使用多线程设计，主线程用于显示温度和界面交互响应，创建了一个线程用于实时监听串口的数据读入，把读入的数据传送给主线程显示，如果有用户要求保存温度数据的命令，还要把温度数据写入文件系统中。
四、系统测试
在系统开发中，测试是一个非常重要的环节。测试主要针对本系统的两个子系统进行测统完整测试。
ARM主机的测试内容主要有温度数据同步、温度数据显示、温度数据保存结果。从显示窗口观测到的数据与单片机LCD显示的数据完全一致，没有出现丢包，发错包的现象。通过文件系统保存的数据内容查看到的温度数据也与显示数据完全一致。
参考文献：
温度监测系统范文5
关键词：物联网；Zigbee；CC2530
引言
温度采集在很多应用系统中都有极其重要的作用。如婴儿保温箱恒温控制系统等。传统的温度测量一般采用有线系统测量，具有布线繁琐、添加节点复杂等困难、可靠性低等缺点，而且单个保温箱控制失效一般由工作人员检查得知，容易发生意外。基于基于物联网[1]的无线温度检测系统采用无线采集数据、传输，通过互联网将采集的数据和设备状态传到远程用户，实现远程用户对现场数据和设备状态的实时监控，极大地提高了系统的可靠性。
1 基于物联网的无线温度监测系统的体系结构
本系统由传感器节点、协调器节点、主控机、互联网和远程监控用户组成。基于物联网的无线温度检测系统的体系结构如图1 所示。
图1 基于物联网的无线温度监测系统的体系结构
由传感器节点和协调器节点构成了物联网的感知层，由无线网和互联网构成了物联网的传输层，由主控机和远程用户构成了物联网的应用层[2]。传感器节点采集现场的温度，通过无线的方式传输到协调器节点，协调器节点通过RS232总线将采集到的数据传到主控机中，主控机对采集到的数据分析、存储、预处理、报警等处理，远程用户通过互联网对设备的状态实时监控。
2 传感器节点的设计
传感器节点用于保温箱温度的采集、标度变换、数据传输等。传感器节点由电源模块、传感器模块、处理器模块和通信模块组成，如图2所示。
图2 传感器节点结构图
2.1 传感器节点的硬件结构
处理器模块和通信模块由CC2530[3]实现。CC2530 是德州仪器开发的用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 应用的一个真正的片上系统解决方案，内部集成了具有代码预取功能的低功耗8051 微控制器内核，能够以非常低的成本建立强大的网络节点。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。CC2530内部集成了一个温度传感器和一个12位的A/D转换器，但其精度不高，所以传感器模块由STH15实现。SHT15是Sensirion公司温湿度传感器，两线制的串行接口与内部的电压调整，使系统集成变得快速而简单，该产品具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。
2.2 传感器节点的软件设计
传感器节点上电后对定时器、串行口、看门狗、中断系统、STH15传感器等硬件进行初始化，然后发现协调器节点并通过认证程序[4]通过协调器节点的认证加入到传感网。只有经过协调器节点认证后的传感器节点才能向协调器发送数据。传感器节点向协调器节点发送数据的格式如图3所示：
图3 传感器节点数据格式
3 协调器节点的设计
协调器节点用于无线网络的管理，对传感器节点进行认证，只有通过认证的传感器节点才能在网络中发送有效的数据。协调器节点由电源模块、串口模块、处理器模块和通信模块组成，结构如图4所示：
图4 协调器节点结构图
串口模块由MAX232[5]实现，用来实现协调器节点和主控机的通信。处理器模块和通信模块由CC2530实现，负责接收传感器节点的发送的数据，进行数据预处理，然后将数据通过串行口送到主控机中。主控机的功能是接收协调器节点的数据，对数据进行分析、处理、存储，通过服务器程序将数据发送发到远程用户端，实现远程用户对设备状态的实时监测。主控机和协调器节点通信的数据帧格式如图5所示：
图5 协调器与主控器通讯数据帧格式
帧标志为0111111011111111，表示帧的开始和结束；节点数表示本次采集数据的节点数量；节点名称是各个节点的逻辑地址，数据位本次采集到的温度值，校验码采用累加和校验。
系统实现
将4个传感器节点分布在不同位置，设置不同的环境温度，在主控机上设置温度的报警阈值，其它主机通过互联网，实时监测传感器节点的温度。在实验的过程中将4号节点关闭，然后再打开，通过远程监控端查看各传感器节点的状态，如图6所示：
图6 远程监控端查看各传感器节点的状态
通过实验，能够准确地测得各传感器节点的温度值，在2、3、4次采样的数据中节点4的值为“*”，是因为实验过程中关闭了4号节点，打开4号节点后其温度值正确地传到了客户端。实验结果和实验现场完全一致。
4 结束语
分析了物联网技术和温度采集的方法，采用CC2530和STH15实现了温度的无线采集、传输，远程用户通过Internet，可对设备状态进行在线监测，实现了基于物联网的无线温度监测系统，解决了有线数据采集的弊端，杜绝了单个设备节点失效后设备状态无法检测的缺点。本系统采用不同的传感器，可实现湿度、气体浓度、压力等现场数据的实时监测。
参考文献
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温度监测系统范文6
【关键词】Proteus；温湿度；SHT7X；单片机；测量
Simulation Realization of Temperature and Humidity Measurement System Based on Proteus
Cheng Wei，Gu Guoliang，Liu Yuhai，Chen Jiang
（Yancheng City electronic equipment factory，Yancheng Jiangsu，224051）
Abstract：This paper introduces the principle and communication protocl of temperature and humidity sensor SHT7x，and describes the usage of it.The program flow is piven.On the simulation platform of Proteus，the system’s core is the microprocessor and SHT7x.In order to usie fewer I/O ports，a serially interfaced，8-Digit LED display drivers MAX7219 was selected to drive 8 LEDs.The temperature and humidity measurement system was realized and the simulation result was displayed based proteus software.This realization of simulation is worthy of the design of industrial computer control systems.
Keywords：Proteus；Temperature and humidity；SHT7x；MCU；Measurement
1.引言
温湿度物理量的测量在工农业生产和日常生活的很多领域应用非常广泛。过去的温度与湿度测量，采用比较多的是DS18B20、热敏电阻和湿敏电阻等传感器，通过ADC转换输送给控制器，很难适合一些精度要求比较高及电路要求简单的领域。另外，传统的温湿度测量仪开发大部分是先按照系统的要求设计出原理图，画出PCB电路板，制作电路板和焊接元器件，然后进行软件编程，通过多次的硬件和软件调试，最后把调试好的程序固化到程序存储器。这一系列的过程中，如果调试发现问题，需要修改硬件，并重新制板。调试过程中的误操作会导致重要元器件损坏，需要重新购买，在时间和成本上都带来了很多问题[1-3]。
英国Labcenter Electronics公司推出的Proteus ISIS，可仿真很多复杂电路，也可以用于单片机应用系统的开发，为电子产品的开发大大节约了硬件成本和调试周期[4-5]。本文用Pr oteus软件作为设计仿真平台，以SHT7x和单片机芯片为核心设计温湿度测量系统，选择MAXIM公司的多功能串行LED显示驱动器MAX7219，温湿度显示在8位LED显示器上。本系统节约了I/O口线，没有使用单片机的P0口，可以在此基础上开发和环境温湿度相关的控制系统。实际电路验证了仿真的硬件和软件的正确性，本文的方法可使计算机控制系统设计效率得到很大的提高。
2.SHT7x简介
SHT7x（包括SHT71、和SHT75）是属于瑞士Sensirion公司温湿度传感器家族中的插针型封装系列。该传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。传感器采用专利的CMOSens?技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上与14位的ADC转换器以及串行接口电路实现无缝连接。该产品具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。它的每个传感器芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定，校准系数以程序形式储存在内存中，用于内部的信号校准。两线制的串行接口与内部的电压调整，使系统集成变得快速而简单。微小的体积、极低的功耗，使SHT7x成为各类系统应用的首选[6]。其引脚如图1所示。
2.1 电源引脚（VDD，GND）
SHT7x的供电电压范围为2.4-5.5V，建议供电电压为3.3V。电源引脚（VDD，GND）之间有一个100nF的滤波电容，已经封装在SHT7x的背面。
2.2 串行时钟输入（SCK）
SCK用于微处理器与SHT7x之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK频率。
2.3 串行数据（DATA）
DATA引脚为三态结构，用于读取传感器数据。当向传感器发送命令时，DATA在SCK上升沿有效且在SCK高电平时必须保持稳定。DATA在SCK下降沿之后改变。为避免信号冲突，微处理器应驱动DATA在低电平。需要一个外部的上拉电阻（如10kΩ）将信号提拉至高电平。
3.系统硬件设计
如图2所示，系统以SHT7x和单片机为核心进行设计，温湿度显示在8位LED液晶显示器上。单片机采用通用的AT89S52，选择MAXIM公司的多功能串行LED显示驱动器MAX7219。MAX7219仅使用3线串行接口传送数据，可直接与单片机接口，使用者可以方便地修改其内部参数以实现多位LED显示，它可同时驱动8位共阴极LED，通信方式为串行数据方式，节约了I/O口线。8位LED显示器的前4位用于显示温度，后3位显示湿度值。按键s1用于设定报警模式，s2用于增加报警值，s3减小报警值，D2为报警灯，D3为加湿指示灯，D4为加热指示灯。
4.微处理器与传感器通讯
4.1 启动传感器
选择供电电压后将传感器通电，上电速率不能低于1V/ms。通电后传感器需要11ms进入休眠状态，在此之前不允许对传感器发送任何命令。
4.2 发送命令
用一组“启动传输”时序来完成数据传输的初始化。它包括：当SCK时钟高电平时，DATA翻转为低电平，紧接着SCK变为低电平，随后是在SCK时钟高电平时DATA翻转为高电平。（见图3）
后续命令包含三个地址位，目前只支持000和五个命令位，参见表1。SHT7x会以下述方式表示已正确地接收到指令：在第8个SCK时钟的下降沿之后，将DATA下拉为低电平。在第9个SCK时钟的下降沿之后，释放DATA。
4.3 温湿度测量
一组测量命令（“00000101”表示相对湿度RH，“00000011”表示温度T）后，控制器要等待测量结束。这个过程需要大约20/80/320ms，分别对应8/12/14bit测量。确切的时间随内部晶振速度，最多可能有-30%的变化。SHT7x通过下拉DATA至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发SCK时钟前，必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。检测数据可以先被存储，这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。
接着传输2个字节的测量数据和1个字节的CRC奇偶校验（可选择读取）。uC需要通过下拉DATA为低电平，以确认每个字节。所有的数据从MSB开始，右值有效。例如对于12bit数据，从第5个SCK时钟起算作MSB；而对于8bit数据，首字节则无意义。
在收到CRC的确认位之后，表明通讯结束。如果不使用CRC-8校验，控制器可以在测量值LSB后，通过保在测量和通讯结束后，SHT7x自动转入休眠模式。
4.4 通讯复位时序
如果与传感器通讯中断，可通过下列信号时序复位：当DATA保持高电平时，触发SCK时钟9次或更多，参阅图4。接着发送一个“传输启动”时序。这些时序只复位串口，状态寄存器内容仍然保留。
5.标度变换
5.1 湿度线性补偿和温度补偿
SHT7x可通过DATA数据总线直接输出数字量湿度值。该湿度值称为“相对湿度”，需要进行线性补偿和温度补偿后才能得到较为准确的湿度值。由于相对湿度数字输出特性呈一定的非线性，因此为了补偿湿度传感器的非线性，可按下式修正湿度值：
式中：为经过线性补偿后的湿度值，为相对湿度测量值，、、为线性补偿系数，取值如表2所示。
由于温度对湿度的影响十分明显，而实际温度和测试参考温度25℃有所不同，所以对线性补偿后的湿度值进行温度补偿很有必要。补偿公式如下：
式中：为经过线性补偿和温度补偿后的湿度值，为测试湿度值时的温度（℃），和为温度补偿系数，取值如下表所示。
5.2 温度值输出
由于SHT7x是采用PTAT能隙材料制成的温度敏感元件，因而具有很好的线性输出。实际温度值可由下式算得：
式中：d1和d2为特定系数，d1的取值与SHT11工作电压有关，d2的取值则与SHT11内部A/D转换器采用的分辨率有关，其对应关系分别如表4和表5所列。
本温湿度监测系统的显示结果如图5所示。前4位显示温度值，后3位显示湿度值。
6.系统流程图
系统设定每次测得的数据要和设定值进行比较，如果在允许的范围内，则程序进行下一步操作，如果不满足要求，则应报警并将此刻的数据值显示出来，其程序流程图如图。
7.结语
本文讨论的温湿度监测系统采用了SHT7x，它集温度传感器和湿度传感器于一体，采用SHT7x进行温湿度实时监测的系统具有精度高、成本低、体积小、接口简单等优点。本设计选择MAXIM公司的多功能串行LED显示驱动器MAX7219。MAX7219仅使用3线串行接口传送数据，可直接与单片机接口，使用者可以方便地修改其内部参数以实现多位LED显示，它可同时驱动8位共阴极LED，通信方式为串行数据方式，节约了I/O口线。采用的Proteus仿真平台不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及器件。它是目前最好的仿真单片机及器件的工具。目前国内Proteus的推广范围不断扩大，已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐，真正实现了从概念到产品的完整设计，是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。以此为基础我们可以开发和环境温湿度相关的计算机控制系统，提高设计效率。
参考文献
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[3]姜连祥，许培培.温湿度传感器SHT11的感测系统设计[J].单片机及嵌入式系统应用，2007（4）：49-51.
[4]袁易君，刘建平，王啸.基于Proteus的高精度存储式温室温湿度测量仪[J].农机化研究，2008（10）：68-70.
[5]冯梅琳，王芸，温家旺.基于Proteus的温湿度数据采集系统设计与仿真[J].仪表技术，2010（2）：12-15.
