基于现场总线的温室多点监测系统的设计

2017-04-01王树梅

数字技术与应用 2016年10期

摘要：本文介绍了基于RS-485现场总线设计的数据采集系统，以STC89C52RC单片机为核心芯片，将传感器模块采集的信号通过TTL转RS485模块把信号传递到RS485集线器中，再通过串口模块把数据传输到上位机中去，能够利用C#编写的上位机系统对多处场地的温湿度、可燃气体等信号进行采集和显示，从而达到对不同场地的环境监测。

关键词：单片机传感器数据采集

中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0151-02

引言

随着科技的快速发展，日常生活中的瓜果蔬菜种植基本上不受季節的影响，温室大棚为人们的提供了各种便利。为了更好的观测温室大棚里的瓜果蔬菜的成长，可以利用信息技术手段实时监测温室大棚的生产条件。在此基础上，基于现场总线的温室多点监测系统应运而生，本文主要介绍了基于STC89C52RC单片机对多点位置下的温湿度和气体数据的采集、传输的设计与实现，改设计实用性比较强，性价比高，能够广泛的被应用到日常生活中去。

1 系统总体设计

本系统可以对现场多点数据进行采集，采集到的数据通过485总线远程传输到数据汇总控制板，再通过串口将数据传输到上位机。本系统主要由以下几个部分组成：数据采集板、RS485集线器、主控电路板、上位机组成。数据采集板采用的是STC89C52RC单片机作为主控制芯片，该单片机是多点数据采集的核心部分，而且抗干扰能力强，采集数据以后通过TTL转485功能模块把数据传输到上层主控模块中去；主控模块的显示屏上通过按键选择显示多个数据采集板传送过来的数据，同时通过串口把数据信息传送到上位机系统中去，上位机用于系统联网，同时监测下位机各个数据点采集的数据，从而实现了远程对多点实时数据采集和监测。

系统框图如下图1所示。

2 系统硬件电路设计

整个系统的核心电路就是数据采集电路和数据汇总电路，两块板子采用相同的硬件电路。

本设计采用了STC89C52RC单片机作为主控制芯片，气体检测模块采用了DHT11温湿度传感器采集各个点的温湿度数据信号；温湿度检测模块采用了MQ-9气体传感器采集各个点的气体数据信号；按键模块采用了四个开关键控制，便于用户手动控制模块；液晶模块采用了LCD1602液晶显示模块来显示所采集的数据信号；报警电路采用了蜂鸣器当报警设备，当监测到的数据信号超过所设定的阈值后将进行报警；电源模块为设备运行提供电源；串口模块采用TTL转RS485模块进行数据转换和向下一个模块传送数据。

而各个数据采集点之间用NLK-C2000485集线器进行数据的传输，从而在主板的液晶显示器上显示，同时利用ISP和上位机进行串口数据传输，从而在上位机上显示各个点的数据，实现了多个监测点与上位机之间的远距离通信功能。

框图如图2所示。

3 系统软件设计

本设计主要是能够实现多点的温湿度和可燃气体浓度的实时监测，图3是各监测支点的设计流程，模块通电以后，系统进行初始化后进行温湿度和可燃气体浓度检测，如果所测数值超出预设的阈值后将进行报警提示，如果数据没有超出阈值就被传送到液晶显示模块进行数据显示。

4 上位机设计

上位机的设计采用C#语言编写，主要实现数据的识别与提取、以及显示、报警这4个功能。上位机软件从从串口缓存中读取一个字节的数据并强制转换成8位无符号数据，并且进行数据校验，若数据正确则将接收到的数据存入二维数组的指定位置，在系统正常运行之后，采用定时清除二维数据的方法，清除掉线节点的数据缓存，避免了数据显示错误。关键的串口数据接收代码如下：

private void serialPort1_DataReceived（object sender， SerialDataReceivedEventArgs e）

{

byte data；

for （byte i = 0； i < 8； i++）

{

data = （byte）serialPort1.ReadByte（）；

rxtemp[i] = data；

}

UInt16 rx4 = rxtemp[4]；

rx4 = （byte）～rx4；

UInt16 rx5 = rxtemp[5]；

rx5 = （byte）～rx5；