粮仓远程多通道测温系统的设计

徐振　时维铎　王健等

摘要：采用GSM网络技术，并结合虚拟仪器技术，设计了一种新式粮仓远程测温系统，以实现粮食的安全储备。详细介绍了运用数字温度传感器DS18B20进行多通道测温的具体方法。

关键词：虚拟仪器技术；GSM网络技术；远程；数字温度传感器DS18B20；多通道测温

中图分类号：TP274+.5 文献标识码：B 文章编号：0439-8114（2013）07-1676-03

“十二五”时期是全面建设小康社会的关键时期，是加快现代粮食流通产业发展的重要战略机遇期，也是全面加强国家粮食安全工作、构建完善的国家粮食安全保障体系的攻坚时期[1]。新形势下粮食行业面临着难得的发展机遇，同时也面临着严峻的挑战，例如仓储体系的不完善，科技创新能力不强。科学储粮是构建现代化仓储体系的核心部分，而对粮仓温度的必要检测是科学储粮的关键环节之一[2，3]。鉴于以上背景，提出了一种基于LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）和GSM网络的粮仓远程多通道测温系统。该系统选用单总线数字温度传感器DS18B20进行多通道测温，电路结构简单，测量精度高。工作人员可以直接在监控电脑前通过LabVIEW平台对远端粮仓温度进行实时监测，保证粮食的仓储安全[4-6]。

1 系统的组成

系统主要由上位机和下位机组成。上位机以PC机上的LabVIEW为核心，采用虚拟仪器软件架构VISA（Virtual Instrument Software Architecture）与近端GSM通信装备进行串口通信[7，8]。以单片机STC90C51为核心的下位机，配合单总线数字温度传感器DS18B20对粮仓进行多通道温度检测，将采集到的温度信息通过串口传至远端GSM通信装备。上位机与下位机的通信通过GSM网络实现，上位机用于显示远端采集的温度和发出控制信息，下位机负责粮仓多通道温度的采集并执行控制信息。GSM通信装备由新版西门子工业级GSM模块TC35i和手机卡组成。系统的组成见图1。

2 硬件部分设计

2.1 上位机部分

上位机采用电脑上的LabVIEW环境，与GSM通信设备进行串口通信，通过GSM网络向远端GSM通信装备采集温度信息或发出控制信息[9]。上位机的原理图见图2，TC35i模块串口线通过电平转换芯片MAX232后与电脑的9针串行通信接口相连。IGT为启动脚，TC35i模块启动时需加一个大于100 ms的低脉冲于IGT脚。SH69P862以SH6610D 4位CPU为核心，在上电时产生200 ms的低脉冲用于TC35i模块的启动。

2.2 下位机部分

下位机由远端GSM通信装备、单片机STC90C51和温度传感器DS18B20组成，DS18B20采用单总线技术，电路结构简单。单片机P1.1引脚和IGT引脚相连，用于TC35i模块的启动。单片机引脚P3.0和P3.1分别与TC35i模块的串口通讯引脚18脚和19脚对应相连。P1.0脚上挂接5个温度传感器DS18B20，并加4.7 kΩ的上拉电阻（图3）。

3 软件部分设计

3.1 上位机软件设计

上位机软件设计采用LabVIEW开发平台来完成。LabVIEW是一种图形化编程语言的开发环境，编程界面形象直观，灵活性强，人机交互界面友好[10]。该设计中，LabVIEW通过串口通信电路读取温度数据，显示于前面板，并将温度数据保存到电子表格文件（Excel）中。温度的采集时间间隔也可调节，将在上位机界面上设定的采集时间间隔通过串口通信电路和GSM网络发送给远端通信装备的单片机，就能实现采集时间间隔的调节。图4给出了试验测得的粮仓温度曲线及相关信息。

3.2 下位机软件设计

下位机软件使用C语言编写，主要包括单片机与GSM模块串口通信程序和温度的多通道检测与处理程序这两部分。要实现温度的多通道检测，首先使用ROM命令（代码为33H）读取每一个DS18B20光刻ROM中的64位序列码，再根据序列码排列顺序，依次访问与序列码匹配的温度传感器，从而达到温度的多通道采集，最后通过串口将温度信息从远端GSM通信装备发送到近端GSM通信装备中[11]。部分程序代码如下：

4 小结

设计的粮仓远程多通道测温系统将虚拟仪器技术和GSM网络技术有效融合，用于粮仓温度的远程检测，可视化强。GSM网络信号稳定，可在不易铺设网线的情况下实现信号的远距离传播和测量，且与一般无线通信技术相比，GSM通信技术具有传播距离远，穿透性强、误报率低等诸多优点，具有更强的稳定性。该系统硬件结构简单，上位机界面形象简明，便于操作，也可加入湿度传感器，使该系统得到进一步的完善。

参考文献：

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[10] 赵英杰，马建莉，钱 英.基于LabVIEW的粮仓监控系统研究[J].农机化研究，2009（9）：111-113.

[11] 王志强，陈 平.基于GPRS技术的粮库温湿度监测系统设计[J].安徽农业科学，2010，38（14）：7552-7553.