基于ARM9的大棚遠程溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設計

基于ARM9的大棚遠程溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設計摘要：設計了一種以ARM9處理器作為主控器的監(jiān)控系統(tǒng)，采用高精度溫濕度傳感器DHT11，并結合LabVIEW虛擬儀器軟件編寫上位機界面，借用LabVIEW中自帶的Web效勞發(fā)布功能，實現(xiàn)了大棚內溫濕度參數(shù)遠程動態(tài)監(jiān)測功能。試驗結果說明，系統(tǒng)能及時地采集和顯示大棚內的溫濕度參數(shù)，可實現(xiàn)遠程監(jiān)控。關鍵詞：ARM9；DHT11；LabVIEW；大棚；溫濕度DesignofRemoteTemperatureandHumidityMonitoringsystemofGreenhousebasedonARM9FANZhi-zheng，LIUYong-chun〔SchoolofAutomationandElectronicInformation，SichuanUniversityofScience〕Abstract：Thepaperpresentedakindofmonitoringsystem，takingARM9processorasthemastercontroller，usinghigh-precisiontemperatureandhumiditysensorsDHT11，biningwithLabVIEWvirtualinstrumentsoftwareprogramPCinterface，andborrowingLabVIEWWebservicepublishingfunction.Theremotedynamicmonitoringcapabilitiesofthetemperatureandhumidityinsidethegreenhousewasrealized.Experimentsshowedthatthesystemcantimelycollectanddisplayparametersoftemperatureandhumidityinsidethegreenhouse，thusenabledremotemonitoring.Keywords：ARM9；DHT11；LabVIEW；greenhouse；temperatureandhumidity1系統(tǒng)構造與工作原理2系統(tǒng)硬件設計2.1ARM控制系統(tǒng)2.2溫濕度采集和處理電路2.3驅動電路和報警電路3.1控制器軟件設計傳感器響應后開場傳輸數(shù)據(jù)，一次通信時間約4ms，傳輸40位數(shù)據(jù)。前16位數(shù)據(jù)代表濕度參數(shù)，由8位整數(shù)和8位小數(shù)組成；中間16位數(shù)據(jù)代表溫度參數(shù)，由8位整數(shù)和8位小數(shù)組成；最后8位是校驗碼數(shù)據(jù)。40位數(shù)據(jù)被ARM控制器別離后會通過485總線發(fā)送到上位機。監(jiān)控者可根據(jù)監(jiān)控情況向控制器發(fā)送指令控制外部設備。要發(fā)送和接收數(shù)據(jù)還需初始化串口。通過Uart0_init〔void〕子函數(shù)設置串口工作波特率、發(fā)送數(shù)據(jù)位數(shù)以及中斷方式等。Uart0_send〔data〕為串口發(fā)送數(shù)據(jù)子函數(shù)，把溫濕度參數(shù)發(fā)送出去。Uart0_recive〔cmd〕為接收命令函數(shù)，用于接收上位機發(fā)送的控制命令。在下位機內部要完成對溫濕度參數(shù)的判斷，實現(xiàn)本地自動化控制。當溫濕度參數(shù)超標后，控制器就要驅動外部設備自動調節(jié)大棚內部溫濕度參數(shù)。調整以后系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)控，出現(xiàn)超標情況再次自我調整。3.2上位機軟件設計控制器把數(shù)據(jù)通過485總線發(fā)送到上位監(jiān)控機，上位機采用串口接收數(shù)據(jù)。在接收數(shù)據(jù)前還要通過RS485和RS232之間的轉換電路。LabVIEW與串口通信有多種方法實現(xiàn)。利用內部自帶VISA庫或者自編寫動態(tài)庫文件可以實現(xiàn)，也可以采用MSM控件實現(xiàn)。利用自帶VISA庫可以輕易地實現(xiàn)串口通信，該設計采用此種方法和下位機實現(xiàn)串口交換數(shù)據(jù)。上位機軟件流程圖如圖5。上位機上電運行后首先對串口進展初始化，調用VISAConfigureSerialPortVI實現(xiàn)初始化串口，串口波特率、送數(shù)據(jù)位數(shù)等設置都必須和下位機一致，否那么通信會出現(xiàn)亂碼[4]。VISAReadVI從串口中把數(shù)據(jù)讀出來，通過字符串至字節(jié)數(shù)組轉換將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)組中。采用索引數(shù)組的方式把存儲數(shù)據(jù)讀出來送到對應顯示控件上就可以顯示數(shù)據(jù)。上位機報警主要采用的是布爾指示燈，別離出來的數(shù)據(jù)在顯示的過程中同時和設定值作比擬，當超標時就點亮報警燈。報警后監(jiān)控人員通過系統(tǒng)前面板上的外部設備控件控制風機和加濕器以調整大棚內的溫濕度參數(shù)。在監(jiān)控機上控制風機等設備主要通過調用VISAWriteVI實現(xiàn)，向串口發(fā)送控制命令，發(fā)送完畢之后立即釋放串口資源，以持續(xù)接收監(jiān)控數(shù)據(jù)。系統(tǒng)監(jiān)控后面板程序如圖6所示。3.3遠程監(jiān)控設計使用LabVIEW虛擬儀器內部自帶的Web效勞器功能可以在網(wǎng)絡上發(fā)布程序前面板的圖像或HTML〔超文本連接表示語〕[5]。用戶通過登錄統(tǒng)一的URL地址就可以訪問效勞器，并且可以通過效勞器獲得控制權限對系統(tǒng)進展控制。Web效勞支持多種閱讀方式：①以快照的方式發(fā)布前面板。這種方式只能獲取靜態(tài)的圖像，監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，要刷新界面才能獲取到改變的數(shù)據(jù)；②監(jiān)視方式。Web效勞器以固定時間自動刷新；③完全嵌入式發(fā)布。用戶程序以嵌入式的方式發(fā)布到效勞器上，可以實時閱讀變化信息[6]。通過LabVIEW的Web效勞功能，監(jiān)控人員在異地也可以通過網(wǎng)絡登錄到控制面板，完成對整個大棚的監(jiān)控。4系統(tǒng)測試啟動控制器電源對大棚環(huán)境進展檢測，運行上位機軟件施行對大棚的監(jiān)控。將監(jiān)控程序通過Web效勞器發(fā)送到網(wǎng)絡上檢測遠程控制效果。ARM控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可以及時發(fā)送數(shù)據(jù)和接收上位機發(fā)送的控制命令，實現(xiàn)自動控制的功能。本地監(jiān)控系統(tǒng)運行情況如圖7所示。第一個波形圖顯示的是相對濕度情況，可以實時顯示大棚內的濕度情況，濕度超過上下限值時系統(tǒng)及時報警。第二個波形圖代表了溫度曲線，溫度到達上限值時〔低于下限值時〕系統(tǒng)可以及時作出反響并報警。監(jiān)控者通過前面板上的控制開關，可控制大棚內的風機和加濕器工作。在另一臺電腦上輸入URL地址，登錄到遠程控制界面查看監(jiān)控情況，可以看出監(jiān)控界面也實時反映出了大棚內的溫濕度情況。遠程監(jiān)控機可以向效勞器申請控制權，用于控制外部設備。效勞器也可以設置遠程登錄機只有查看權，不允許對系統(tǒng)進展控制。網(wǎng)頁監(jiān)控圖如圖8所示。5小結設計了一種基于ARM控制器和LabVIEW的大棚溫濕