基于STM32的粮仓监控系统设计

王晨阳

摘要：以STM32芯片的无线传感器技术为基础，使用C++编程语言，完成监控设备对粮仓内部温度湿度烟雾浓度实时情况监控的系统设计。通过发送短信和接收短信来处理粮仓反馈过来的信息，达到对粮仓的智能监控。反复测试之后，该系统可以有效地监控粮仓，准确性高，安全可靠，具有很好的实用价值。

关键词： STM32芯片;嵌入式结构知识;智能监控

随着科学技术飞速发展，通信监测系统也得到了明显的发展。相应地，粮仓温湿度的控制监测技术在软件、硬件等方面都取得了很大的进步。 二十世纪初，Sensiron公司在全世界率先研制成功SHT10型智能温度传感器，其体积和火柴头相类似。它不仅能准确地测量出相对的温度，也可以测量湿度及露点。测量的相对温度值大概是0～99%，分辨率能达0.03% RH，最高的精确度大概达到±2% RH;测量标准时温的限度是-40～+123.8 ℃，分辨度大抵为0.01 ℃[1];测量的露點精度为<±1 ℃;测量的湿度、温度通过A/D转换器划分分别可达到12位、14位。

经过调查发现，现实生活中的测控问题尚未得到很好的研究。此课题的研究方向不仅能实现对温度的监控，同时还能推广到平时生活及相关的领域。

1    系统方案设计

本粮仓设计相比以前的设计增加了多个温湿度节点，能更好地掌握粮仓内具体的情况，比以前的测量更加准确[2-3]，如图1所示。

该设计系统是由硬件和软件两大部分构成，系统的基础是其中的硬件，设计系统的核心是软件。对于虚拟仪器的设计既要美观大方，同时又要操作方便，而后面板的设计开发，同样应整体简洁、布线合理、功能完善。这个程序实际上是模拟虚构的设计和系统，系统的主要程序框图如图2所示。

2    系统硬件设计

本系统的硬件组成有很多部分，并且根据任务的要求，基于 LabVIEW 的温、湿度操控体系的策划，涵盖了以下几个细分体制：虚拟输入、信息采集、数据保存、成果分析、超限度报警等电路设计和其他从属功能的设计。节点的硬件部分由三个模块部分组成，它们分别是传感器模块，处理器模块和无线通信模块。传感器模块包括传感器和数字模拟信号系统;处理器模块包括处理器和存储器;无线通信模块包括协议栈和收发器。它们三个共同控制监控中心计算机。处理系统的模块承担操控该系统传感器的节点操作、蓄积以及料理根据这个结点搜集的数据和接收由其余节点发来的数据信息。节点设计是采集温湿度、烟雾度的核心设计。

本设计采用了TI公司依据ZigBeeSpecification 2006专为CC2430 芯片设计的协议栈 ， 主要由5个部分组成：软硬件系统，节点设计测试系统，等等。

是网关节点程序流程图，按照系统设定的时间来对环境数据进行信息采集， 然后由此向网关发送信息数据 。图4为检测节点程序的流程图 。运行于电脑上的监控软件基本是由三部分构成： 串口通信、数据存储 、显示界面。该体系的使用是由LabVIEW8.6开发而成的 ，网络节点数据的管理是用SQL数据库进行统一管理的。

用户在使用这个系统的时候，用监测到的节点数据值进行检测环境，并估测环境的温湿度值，并且也能够设定监测数据的报警阈值以及数据图形的显示形式。如图 5所示，展示了温度信息采集的监控画面。

图5是监控画面的图片，测了很多个节点的温湿度，还可以设置和显示报警时候的最大值，我们可以很直观地看到很多节点温湿度的数值，从折线图上可以更直观地看到它们近几个小时的温湿度数值变化，从而可以很直接地观察和控制粮仓内的温湿度，使粮食达到很好的保护。

3 系统软件设计--温湿度传感器模块设计

SHT10元件包含如下参数： 湿度的检测距离为 0～50% RH; 温度的检测距离为-40～+ 122.8 ℃;湿度的检测距离精确度为± 5.0% RH;温度检测距离的精确度为± 0.6 ℃; 响应时间的精确度为 < 4 s;肯定可以被完全的淹没。

SHT10元件有7个相对参数，分别是温度测量、湿度分辨率、温度分辨率、相对湿度测量的精度、温度测量的精度、相对湿度响应时间和温度响应时间[1，4-6]。相对湿度测量的范围：0～100% RH;相对温度测量的范围：-40～+122.8 ℃;相对湿度分辨率：0.05%RH;温度分辨率：0.06 ℃;相对湿度测量的精度：±4% RH;温度测量的精度：

±0.3 ℃;相对湿度响应的时间：10 s（type）;温度响应的时间：4～29 s。

检测监控程序是这个系统的主要环节，它核心的构架是分布式。无线传感器系统通过信息传输，经过信息筛查，再进行核实和处理，最后把传感器信息传递到使用者。有五个模块，分别是初始化子程序、串口中断子程序、定时器中断子程序、发送短消息子程序和处理短消息子程序、这五个模块构成了主程序循环的主要组成部分，如图6所示。

4     结论

在当今的无线通信科学技术领域，基于STM32芯片的设计相对于我们的影响力很大。本研究开发的智能粮仓监控系统较以前的粮仓设计大为不同，更重视粮食自身的物理特性，而不主要限于人类的主观意识或者是用文字来描述监测的过程。

本研究采用C++程序原理实现了基于STM32的粮仓监控设计，但是还有一些不足的地方。例如，粮仓内温湿度导致粮食发生霉变的问题，本设计系统还无法有效监测和辨别。本设计系统对STM32芯片的微处理涉及的代码不多，LED的不完善也很容易造成检索的结果不精确，所以应该增加检测节点的预处理模式，从而使节点检测的温湿度更接近它的真实状况。

参考文献：

[1] 侯俊才，胡耀华，侯莉侠，等.数字式粮仓温湿度检测系统设计[J].农机化研究，2012（9）：103-106.

[2] 陈岩， 陈开胜.基于STM32的粮仓温湿度监控系统的设计[J].食品与机械，2014，30（9）：187-189.

[3] 范延彬，王超.基于WSN的小麦仓储环境监测系统研究[J].无线互联网科技，2015（5）：56 -57.

[4] 张鹏.基于无线网络的粮仓环境监测系统[J].商场现代化，2013（28）：74.

[5] 牛贾贾，马铁华，沈大伟.粮仓温湿度监控系统设计[J].电子世界，2013（11）：123-124.

[6] 吴卓葵.基于GSM的粮仓温湿度远程监测装置设计[J].电子测量技术，2014（9）：94-97.

Abstract： This paper is based on wireless sensor technology based on the STM32 chip， using c + + programming language， designed the system for monitoring and controlling the temperature， humidity and smoke concentration inside the granary. The purpose of studying intelligent granary is to accurately grasp the situation of the granary at all times. Measuring the temperature， humidity and smoke concentration of the granary can monitor the temperature， humidity and smoke intuitively. The feedback information from the granary can be received by sending and receiving SMS. If the smoke concentration is too high， it is easy to cause fire， and then by turning on the smart fan to ensure safety， ultimately in any case， to achieve the intelligent monitoring of the granary. After repeated testing， the system can effectively monitor the granary， with high accuracy， safety and reliability， and has strong practical value.

Key  words：  STM32 chips; embedded structure of knowledge; intelligent monitoring

責任编辑    祁秀春