基于嵌入式单片机的远程温度监测系统的设计

摘 要 本文利用虚拟仪器技术实现一种基于嵌入式单片机及计算机网络的远程温度监测系统，通过计算机RS232串行口与单片机进行温度数据通信，利用LabVIEW平台中的VISA及Web网络访问功能模块实现了对远程温度数据的实时采集，并对数据进行预处理、显示及统计分析。

关键词 单片机LabVIEW温度 采集

中图分类号：TP212.1文献标识码：A

0引言

虚拟仪器技术充分利用了计算机强大的数据运算处理功能，突破传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制，通过交互式图形界面实现系统控制和显示测量数据，并使用图形化编程方式，极大地增强了测控系统开发的便捷性、直观性、稳定性和简易性。因此利用温度传感器和虚拟仪器平台便可以方便地构建一个测温系统，且外围电路简单，易于实现，便于系统硬件维护、功能扩展和软件升级。

由于在工业领域中常会遇到多个任务同时执行的情况，采用嵌入式单片机可以根据预先设置的指令获取现场数据并完成规定的控制功能，计算机通过自带的串行口和单片机实现通信。充分利用LabVIEW强大的网络通信功能，便可以方便的对远程工业现场温度信息的采集、处理与分析。

1系统总体设计

基于LabVIEW软件平台设计一个远程温度检测系统，在上位机完成被控温度的显示与分析，利用计算机网络实现对监控界面的远程访问，从而实现对现场温度实时监测与分析;下位机由嵌入式单片机STM32和温度传感器DS18B20组成，结构框图如图1所示。温度传感器从外界采集所处环境的温度信号，在STM32控制下，通过串口方式送入上位机LabVIEW平台，在其前面板将对温度变化进行实时显示和分析，并且对外界温度超限报警;远程计算机通过网页浏览器方式访问监控界面。

2系统功能模块设计

2.1信号采集模块

利用LabVIEW中VISA串行配置端口，其中VISA Read函数用于数据读操作;实现与嵌入式单片机的数据通信;其中VISA配置：波特率为9600B，数据位为8位。

2.2数据预处理

设定VISA接收端口初始值，读取嵌入式单片机设备传送过来温度数据，为字符串格式，将字符串转换为数组形式，以便后续计算、显示及分析。

2.3显示模块

提取出来的实时温度数据经格式转换后，将温度数据与超限报警集成到一个显示控件中。用户可以通过前面板设定所需的温度上、下限，若超过最高值，高温报警;若低于最低值，低温报警。

2.4分析模块

系统通过统计所有温度数据的均值和标准偏差反映了被测对象的温度变化情况;并利用循环模块将历史数据和实时数据进行统计，以直方图方式显示，从而反映出温度的变化概率范围。

2.5网络模块

网络功能模块为基于TCP协议的通信方式，在现场检测端采集温度数据，并将界面实时发布到网络上，各个监控主机通过浏览器方式即可实时监测。

3系统实验结果

本监测系统在IE浏览器中的实际运行情况如图2所示，当实时温度数据超过报警上限时，坐下角的出现报警提示，同時直方图模块对历史温度数据进行概率统计显示。

4结论

本监测系统利用嵌入式单片机实现对现场温度数据的采集，利用串口方式与上位机连接，通过LabVIEW编程实现对温度显示、统计及分析。利用LabVIEW的Web Service功能将系统发布到Internet，可以方便快捷的实现远程监测，本系统开发维护费用成本较低、应用范围广泛，对于实际工程项目的开发有着重要的借鉴意义。

作者简介：孟志鹏（1984.3-），男，汉族，黑龙江牡丹江市人，天津南大通用数据技术股份有限公司，硕士研究生，工程师，研究方向：大数据分析及通信与电子测控方向。

参考文献

[1] 周鹏，凌有铸.精通LabVIEW信号处理[M].北京：清华大学出版社，2019.

[2] 郝丽，赵伟.LabVIEW虚拟仪器设计及应用[M].北京：清华大学出版社，2018.

[3] 张潇潋.应用于STM32的海水温度监测系统[J].中国新通信，2019，21（16）：84-85.