基于Wi-Fi技术的智能温度监控系统设计

刘西阁

(常州信息职业技术学院 江苏常州 213164)

基于Wi-Fi技术的智能温度监控系统设计

刘西阁

(常州信息职业技术学院 江苏常州 213164)

Wi-Fi作为一种无线通信技术，越来越多地应用到智能监控领域。针对当前温度监控存在布线复杂等缺点，设计了一种基于Wi-Fi传输的智能温度监控系统。系统由DS18B20温度传感器、单片机系统、UART转Wi-Fi模块和无线路由器组成，实现在PC机上对温度的监测和控制。本系统的智能监控是在局域网内完成，同时也可以扩展到广域网实现远程监控。

温度采集； 单片机系统； Wi-Fi模块； LabVIEW

0 引言

温度作为现代工业和农业生产中最基本的参数之一，作用越来越重要。因此对温度进行检测和控制就变得非常有必要。Wi-Fi[1]作为一种成熟的无线通信技术，具有传输速度高、覆盖范围远和组网简单等优点，到目前为止Wi-Fi的应用领域非常广泛[2-4]。

本文将Wi-Fi和温度监控相结合，避免传统温度监控系统布线带来的麻烦。上位机采用LabVIEW编程，实现温度检测和控制。本文还将UART转Wi-Fi模块和无线路由器作为无线传输模块，实现多点接入和增加传输距离。

1 系统总体设计

智能温度监控系统结构框图如图1所示。

图1 智能温控系统结构框图

系统主要由以下几部分组成：温度传感器、单片机系统、UART转Wi-Fi模块和无线路由器、PC或智能手机。温度传感器采集到的温度值送到单片机处理，单片机将温度值通过LCD显示屏显示，同时将数据通过串口传给Wi-Fi传输模块，最终由该模块通过无线的方式发送出去。无线路由器设置成AP模式，进行数据的中继转发。PC或智能手机能实时显示温度值，同时还可以对采集部分的温控电器开关进行智能控制。对于部署的Wi-Fi网络，会存在信号死角问题，但可以通过增加中继节点来解决。

2 硬件设计

硬件部分组要是由单片机采集系统和UART转Wi-Fi模块组成。

2.1 单片机采集系统

单片机采用的是STC89C51RC/RD+系列，该系列是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机。单片机是整个采集系统的核心，它主要完成温度数据的采集、处理、显示及发送。继电器控制模块通过P04引脚和单片机相连，Wi-Fi模块通过串口UART和单片机相连，温度传感器通过P37引脚和单片机相连。

2.2 Wi-Fi模块

Wi-Fi模块采用的是红心物联科技推出的TLN13UA06型号UART-Wi-Fi产品。内置无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈，能够实现用户串口数据到无线网络之间的转换。TLN13UA06模块除作为STA接入传统的Infra网络和Ad-hoc网络外，本模块还支持软AP模式。同时还支持自动和命令两种工作模式，支持串口透明传输模式，支持AT+控制指令集，支持多种参数配置方式。

3 软件设计

系统软件设计主要包括单片机采集系统软件设计和上位机控制软件设计。

3.1 单片机采集系统软件设计

单片机采集系统主要通过温度传感器完成温度信息采集，采集到的温度值经单片机处理后在LCD显示屏上显示，并将温度值通过Wi-Fi传给上位机。同时单片机系统还会接收来自上位机的不同命令，用来设置温度上下限参数或控制继电器的开关。另外单片机系统会根据采集的温度值和设置的温度上下限判断是否需要报警和打开继电器控制的电器开关。根据功能要求，单片机采集系统的软件流程图和串口接收数据中断流程图分别如图2所示和图3所示。

图2 单片机系统流程图

图3 串口中断流程图

3.2 上位机软件设计

上位机设计采用NI公司LabVIEW开发软件，该软件完全采用图形界面编程，利用很多现成的模块，可以方便地开发上位机程序。上位机软件主要实现TCP会话侦听，接收Wi-Fi模块上传的温度信息并显示，能根据在软件上设置的报警上下限范围进行报警，同时向单片机发送控制命令。上位机软件流程图如图4所示

图4 上位机软件流程图

4 实验结果

依据上文的软硬件设计把整个系统搭建完毕，系统实物如图5所示，另外还需要对无线路由器和Wi-Fi模块进行设置。无线路由器设置成AP模式，开启DHCP功能，这样每个客户端就不用再配置IP地址，由无线路由器统一分配。Wi-Fi模块配置主要通过串口和PC机相连，利用专用软件来实现，协议类型设置成TCP，模式选择客户端，同时设置服务器地址和端口号。

图5 系统实物图

在完成软硬件设计和上述配置后，就可以对系统进行实验，图6为实验结果，能正确显示温度值，能进行温度超限报警和对继电器开关控制，表明系统达到预期的设计目标。

图6 实验结果

5 结束语

本文利用Wi-Fi传输模块，设计了基于Wi-Fi技术的智能温度控制系统，Wi-Fi采用客户端/服务器的TCP/IP通信模式。本系统能够实现局域网内对多节点的温度采集和控制，实时显示当前温度值并进行超限报警及控制。同时也可以在本系统中加入服务器，实现远程监控。利用该系统就能用智能设备取代传统的监控室实现温度监控，智能设备进行数据采集已经有相关应用[5]。实现本系统成本低、配置简单灵活，扩展性好，有一定的应用价值。

[1] 陈文周. Wi-Fi技术研究及应用[J].数据通信，2008(2)：14-17.

[2] 吴青萍，傅郁松. 基于Wi-Fi无线接入技术的煤矿通讯系统[J].常州信息职业技术学院学报，2010(12)：21-23.

[3] 彭华，何军. Wi-Fi技术在家庭无线网络中的应用研究[J].技术与市场，2010(5)：15-17.

[4] 熊平，刘刚，庄彩云，等. 基于Wi-Fi的嵌入式病房监护系统的设计[J].中国医学物理学杂志，2011(1)：2447-2449.

[5] 吴静然，李秀凤，吴倩. 基于Wi-Fi的煤矿井下智能终端设计[J].工矿自动化，2013(4)：5-8.

Intelligent Temperature Monitoring System Design Based on Wi-Fi Technology

LIU Xige

(Changzhou College of Information Technology, Changzhou 213164, China)

As a wireless communication technology, Wi-Fi is increasingly applied to intelligent monitoring field. Aiming at the disadvantages of current temperature monitoring system, an intelligent temperature monitoring system based on Wi-Fi is proposed. The system is composed of DS18B20 temperature sensor, single chip machine system, UART turn Wi-Fi module and wireless router. It can implement temperature monitoring and control on PC. This system can be functional in the LAN; it can also be extended to the WAN to realize remote monitoring.

temperature collection; SCM system; Wi-Fi module; LabVIEW

2015-09-08

刘西阁(1985-)，男，硕士，主要研究方向：嵌入式应用开发

TP 277

B

1672-2434(2015)06-0022-02