引言

在工業生產中，經常要對溫度進行實時監測，雖然可以利用串行通信標準RS232和RS485等實現短距離監測，但遇到高溫、高噪聲或者空間狹小等溫度環境時，由于協議自身傳輸速率和傳輸距離的限制，很難達到實現遠程、實時監測的目的。為徹底解決該問題，本系統采用 MICROCHIP公司的以太網接口模塊ENC28J60，將溫度信息通過以太網絡傳輸到遠程主機，實現高速、實時的遠程溫度監測。

1 系統結構

如圖1所示，系統由溫度傳感器、報警電路、LCD顯示電路、ATmegal28單片機、ENC28J60接口模塊、網絡設備以及監測計算機等部分組成。系統的核心是Atmel公司的高檔8位AVR單片機ATMegal28，晶體振蕩頻率為 11．059 2 MHz，實現與計算機間的精確通信。AT—Megal28具有128 KB的系統內可編程FLASH，4 KB的SRAM和4 KB的EEPROM。由于其存儲器空間較大，故不需外接存儲單元就可以滿足LCD字庫和TCP／IP數據幀的存儲需要。

在對小范圍溫度進行監測時，通過把兩個溫度傳感器放置在相對的兩側，對所測得的兩溫度取平均數就得到該環境的平均溫度。

2 硬件系統設計

2．1 溫度采集傳感器DSl8820接口電路

DSl8820芯片是美國DALLAS公司推出的一種單線數字式溫度傳感器，采用1一wire總線接口，抗干擾性強，測溫范圍為一 55～+125℃，精度可達±0．5℃，最大轉換時間為200 ms。DS18820能夠直接讀取被測物體的溫度值，體積小，電壓適用范圍寬（3～5 V），用戶還可以通過編程實現9～12位的溫度讀數，即具有可調的溫度分辨率。DSl8820與單片機的接口簡單，只需將信號線與單片機的一位雙向端口相連即可。如圖2所示，系統中DSl8B20采用外接電源方式，VDD端用3～5．5 V電源供電。由于其測溫分辨率較高（12位），因此對時序及電特性參數要求較高，必須嚴格按照時序要求操作。其數據的讀寫是由主機讀寫特定時間片來完成的，包括初始化、讀時間片和寫時間片等。

2．2 以太網遠程接口模塊ENC28J60

MICROCHIP公司生產的ENC28J60以太網接口模塊是帶有SPI接口和剛45接口的獨立以太網控制器，SPI接口最高速度可達10 Mb／s；具有兼容IEEE 802．3，集成MAC和10 BASE—T PHY，支持全雙工和半雙工模式，可編程填充和CRC生成，內含8 KB發送／接收數據包雙端口SRAM，可實現硬件管理的循環接收FIF0，硬件支持IP校驗和計算等多方面的優點。該模塊體積小，傳輸速率高，可完全滿足對溫度實時監測的要求。

ENC28J60接口模塊通過RJ45網線接口、交換機等網絡設備接入網絡，其通過SPI接口與AVR單片機連接，在程序配置、控制下與以太網絡進行數據幀交換，與遠程主機進行基于TCP／IP網絡協議的數據傳輸，根據不同需要可采用高速的UDP通信或者穩定可靠的 TCP通信。

2．3 LCD顯示功能

LCD采用12864型，共有128行，64列。主要顯示的內容包括：當前時間，格式為年／月／日／時／分／秒；設定溫度和采樣溫度；時間和溫度設定界面；當前溫度曲線顯示等。本系統可以動態地在LCD上顯示溫度變化曲線，由于LCD顯示范圍的限制，其精度為2℃／格，時間范圍為2min，使用者可以了解溫度在此時間段內的變化情況。

3 軟件系統設計

3．1 遠程TCP／IP協議通信系統設計

程序流程如圖3所示。

3．2 LabVIEW上位機設計

上位機程序采用美國NI公司的圖形化編程語言Lab—VIEW7．1編寫，系統總體界面如圖4所示，后臺控制程序如圖5所示。

按照功能模塊劃分可分為：UDP／TCP通信模塊、數據包解析模塊、溫度數據顯示和存儲模塊等。

4 結論

在ENC28J60以太網接口模塊的基礎上，實現AVR單片機與遠程PC主機進行遠程溫度信息傳輸的遠程溫度監測系統，主要優點為：系統以溫度為主要參數，采用高檔AVR系列單片機和數字溫度傳感器DSl8820進行1一wire通信，單總線上可掛多個傳感器，降低了引腳消耗；單片機控制系統自動運行，能夠與遠端PC機進行TCP／UDP高速通信，系統實時性好；人機交互界面均由Lab—VIEW軟件開發，數據分析處理方便，界面友好美觀；作為監測系統，有效利用普遍分布的網絡資源，成本較低，可以作為獨立器件方便地接人局域網環境進行遠程監控。除用于溫度監測外，在系統中的AVR單片機外圍接入控制電路、其他性能的傳感器甚至攝像頭等，還可以實現多種其他特殊需要的遠程監測及控制，如水位監測、視頻監控等，具有十分廣闊的應用前景。

責任編輯：gt