基于Internet的嵌入式多点温度监控系统

1 系统硬件设计
整个远程多点温度监控系统分为上位机和下位机两大部分：
上位机为远端监控模块，含PC机内人机交互界面、声光报警系统和打印机等。主要是在Windows环境下通过VB开发上位机以太网通信软件，具有以下功能：
数据采集及分析：实时监测温度数据并绘制温度变化曲线图，以便对温度变化进行直观分析。
系统设置 在线设置温度上下限值。
温度报警可根据设定好的温度上下限值判断是否触发声光报警。
远程控制 根据已设温度上下限值判断是否远控空调机进行现场温度调节。
下位机为现场监控设备，包括测温模块、处理控制模块和Internet通信模块三大部分。
整个系统的结构框图如图1所示，下面对各模块作分别介绍。
(1)测温模块。该模块使用6片Dallas最新数字温度传感器DS1825构建多点温度测量网络，通过单总线连接到MCU通用I／O口。由于每片DS1825都有其单独的识别码，MCU通过单总线规定的时序要求就能与温度传感器网络进行通信，获取每片DS1825内的温度信息。DS1825是美国Dallas半异体公司继DS18820之后最新推出的一种改进型智能数字温度传感器，与传统热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过编程实现9～12位的数字值读数方式；可以分别在93．75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量采集；从DS1825读出信息或写入信息仅需要1根口线(单线接口)；温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可向所挂接的DS1825供电，而无需额外电源。使用DS1825可使整个系统结构更趋简单，可靠性更高。在此设定的DS1825分辨率为12位模式，即0．062 5℃。
实际温度=温度整数部分+温度小数部分×0．062 5

(2)处理控制模块。处理控制模块由MCU控制器、1602 LCD液晶显示器、外部数据存储器24C04、稳压电源、时钟振荡电路、蜂鸣器、键盘矩阵和由继电器控制的空调机等组成。MCU采用美国Atmel公司的8位C51单片机AT89S52，片内含8 KB的E2PROM和256 B的RAM。该处理控制模块的工作过程为：上电完成初始化后，MCU读取存储在外存24C04中的上次已设置好的温度上下限值和保存的采样间隔值，然后进入主循环。根据采样间隔时间，MCU读取各数字温度传感器DS1825内温度数据，同时点亮LCD以便显示当前所测温度值，并根据已设置好的温度上下限值来确定是否驱动蜂鸣器报警且控制空调机工作进行温度调节。本模块有良好的交互性能，利用键盘中断可在线随时设置温度上下限值、采样间隔时间值并可将这些数据保存至外存中。该模块电路图如图2所示。

(3)Internet网络通信模块。要使单片机嵌入式系统接入Internel网络，必须解决以太网的接入问题，就要用到专门的以太网控制器。本系统采用MCU+TCP／IP协议芯片相结合的Internet接入方案。具体来说：采用RTL8019AS以太网控制芯片，利用10Base-T布线标准通过双绞线进行和上位机的以太网通信。RTL8019AS芯片是台湾Realtek公司的基于ISA总线的10Mb／s以太网控制器芯片，它集成了介质访问控制子层(MAC)和物理层的功能，可以方便地设计基于ISA总线的通信系统，也可以比较简单地与单片机进行接口。RTL8019AS内嵌TCP／IP网络通信协议，具有耗电量低、接口简单、程序设计量少的优点，是用来进行以太网接入Internet通信的理想芯片。系统上电后，MCU对RTL8019AS内部寄存器进行设置和控制，完成复位和初始化后，就能正常地通过以太网进行数据的收发，电路结构如图3所示。