基于arm的矿用分布式无线测温系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测温系统，特别是涉及一种基于ARM的矿用分布式无线测温系统，属于电子技术应用领域。
【背景技术】
[0002]温度是确定物质状态的最重要参数之一，它的测量与控制在国防、军事、科学实验及工农业生产中具有十分重要的作用。随着钢铁、冶金、热处理、轻工、化工等行业自动化程度的提高和对产品质量要求的提高，如何准确、快速地测温和控温成为关键问题。另外随着能源危机的出现，出于节能、环保的目的，在工业生产应用中对温度的监测也越来越重要。
[0003]常用的温度监测方法有人工测量和有线测量。人工测量由于其利用温度计实现，存在测量不精确、不方便、不易传输等缺点，且在特殊工况下，如煤矿井下、隧道等危险环境，人的介入存在一定风险。有线测量由于布线冗杂，不易安装，不易实现多点分布式、远距离测温。
[0004]专利号为201020663101.4，授权公告日2011年8月10日的实用新型专利“无线测温器”，设计了一种包括收发控制端的无线测温器，运用STC89C52单片机进行总体控制，从数字式温度传感器DS18B02中不断获取温度，数码管显示温度同时通过无线传输模块发送给远处液晶IXD1602进行显示。该专利虽可实现在远处对温度进行实时监测，但微处理器运行速度慢，数码管与所选液晶屏不能显示汉字，人机交互界面不友好，且功能单一，无法实现多点测量，不适合工程实际应用。
【发明内容】
[0005]本实用新型的主要目的在于:解决现有测温方法微处理器速度慢、单点测温不完善、布线不便等问题，提出一种基于ARM的矿用分布式无线测温系统，此方法应用运行速度快的ARM微处理器及外围模块，实现友好的人机交互界面、多分站温度数据实时无线传输、主站显示温度和时间、各路温度超限报警、设置超限报警值以及PC上位机监测等多种功能。该测温系统本质安全，尤其适合用于煤矿井下，具有很高的工程应用价值。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]一种基于ARM的矿用分布式无线测温系统，它由以ARM微处理器为核心的多路测温分站、一路测温主站和PC上位机构成。
[0008]本实用新型解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0009]前述的ARM微处理器选用STM32F103VBT6，工作频率可达72MHz，供电电压3.3V，需选用LMl117-3.3芯片将5V标准电压转换为3.3V。内置AD转换，无需外接AD转换器。
[0010]前述的测温分站包括温度传感器、显示模块、无线传输模块。
[0011]前述的温度传感器为PT100，模拟型传感器，在O?100°C的线性偏差小于0.5°c,采用三线制接法消除导线误差，并选用桥式电路将电阻信号转换为电压信号。
[0012]前述的测温主站包括无线传输模块、显示模块、声光报警模块、键盘模块、实时时钟模块与串口通信模块。
[0013]前述的测温分站与主站的无线传输模块为CRM24L0INC集成模块，其核心为nRF24L01，具备发送数据包自动重传和应答功能，性能稳定、效率高。将模块的CE、CSN、SCK、MOS1、MISO、IRQ引脚与STM32相连，GND引脚接地，需注意系统电源VCC工作电压不能超过3.6V。
[0014]前述的测温分站与主站的显示模块为IXD12864液晶屏，可以显示汉字，引脚PSB接电源，选择并行显示；引脚EN置I时，液晶开始工作。需注意VO引脚接滑动变阻器，用于调节屏幕亮度。
[0015]前述的声光报警模块由蜂鸣器、S8050NPN型三极管和LED灯组成，安装多路分别与各分站对应，当温度超限时，蜂鸣器发声同时LED灯闪烁。
[0016]前述的键盘模块为独立式机械键盘，用于设置报警上下限及时间。
[0017]前述的实时时钟模块为串行芯片DS 1302，外接32.768Hz晶振，通过拉高输入驱动RST来启动数据传送。其三个引脚SCLK、I/0和RST与STM32相连，即可实现主站时间的实时显示功能。
[0018]前述的串口通信模块为USB转串口模块，与上位机进行通信。
[0019]前述的上位机监测界面为LabVIEW软件编写。
[0020]本实用新型基于ARM的矿用分布式无线测温系统与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0021](I)本实用新型选用的微处理器较其他测温系统选用的52系列或AVR系列单片机运行速度快，资源更丰富，可靠性更高，更适合工程实际应用。
[0022](2)本实用新型应用无线射频技术，安装简单，无需布线，方便使用，能进行远距离温度监测，适用于工况复杂、空间狭小的恶劣环境中。
[0023](3)本实用新型能实现多对一无线通信，可实现宽范围温度的统一监测，且各路温度超限能分别报警，安全性更高。
[0024](4)本实用新型人机交互界面更加友好，PC上位机界面监测温度更方便。
[0025](5)本实用新型能实现多种功能，能设置、显示时间和温度上下限，实用性更强。
[0026](6)本实用新型本质安全，尤其适用于如煤矿井下等环境。
[0027]上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如下。
[0028]本实用新型的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。
【附图说明】
[0029]图1是本实用新型的系统结构图
[0030]图2是本实施例的分站软件流程图
[0031]图3是本实施例的主站软件流程图
【具体实施方式】
[0032]以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。本实施例不得用于解释对本实用新型保护范围的限制。
[0033]图1为本实用新型基于ARM的矿用分布式无线测温系统的结构图。其中，ARM微处理器2?η代表多路分站，ARM微处理器I为主站。所选的微处理器为STM32F103VBT6，供电电压3.3V，应用电压转换芯片AMSl 117-3.3将5V标准电压转换为3.3V。系统的工作过程为:各分站分布于煤矿井下不同位置，模拟型温度传感器ΡΤ100连续采集各点温度数据，在分站液晶屏IXD12864显示的同时，通过无线模块nRF24L01实时上传主站。主站通过无线模块接收各个分站发送的温度数据，在液晶屏上实时显示温度及时间，若其中一路或多路分站温度超过预置温度界限，则对应的蜂鸣器发声，LED灯闪烁。与此同时，主站将收到的各路温度数据上传PC上位机，方便工作人员在监控室内对矿区各点温度进行监测。
[0034]图2本实施例的分站软件流程图。首先对STM32和无线芯片nRF24L01进行初始化。由于无线芯片的特性，以数组的形式传输数据，然后将分站最后得到的温度数据放入数组中，并开始发送。当数据发送完成后，再将下一组温度数据重新放入数组中并进行发送。以此循环，最后在主站上得到分站实时传输的数据。需注意的是，分站与主站编程时应预先设置相同的无线收发的频率，以便系统正常运行。
[0035]图3本实施例的主站软件流程图。首先初始化，并在液晶屏上实时显示接收缓存区传送的各路温度数据、预先设定的温度超限值以及时间，将温度数据上传PC上位机。然后循环检测按键是否按下。若是，则通过上、下、左、右四个按键修改温度超限报警值，并按确定保存该值；若否，则证明用户不需要对超限值设定，系统保持无线接收模式，将数据通道设置为不同的地址，CE置1，开始接收和识别。当各路温度数据中有任一路温度超过上限或低于下限，对应的声光报警系统工作，直到温度值回到设定范围内停止报警。
[0036]上述如此结构构成的本实用新型基于ARM的矿用分布式无线测温系统的技术创新，对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处，而确实具有技术进步性。
[0037]如上所述是本实用新型的基本构思。但是，在本实用新型的技术领域内，只要具备最基本的知识，可以对本实用新型的其他可操作的实施例进行改进。在本实用新型中对实质性技术方案提出了专利保护请求，其保护范围应包括具有上述技术特点的一切变化方式。
[0038]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.基于ARM的矿用分布式无线测温系统，包括多路测温分站、主站与PC上位机，其特征在于:系统以ARM微处理器为核心，各路分站采集温度、实时显示并通过无线传输模块nRF24L01上传主站，主站监测各路温度并上传PC上位机，可进行超限报警、时间显示和键盘设置。
2.根据权利要求1所述的基于ARM的矿用分布式无线测温系统，其特征在于所述的键盘模块为独立式机械键盘。
【专利摘要】本实用新型涉及基于ARM的矿用分布式无线测温系统，包括以STM32微处理器为核心的多路测温分站、主站与PC上位机。其中各路分站采集温度、实时显示并上传主站，主站监测各路温度并上传上位机，能实现超限报警、时间显示和键盘设置等多种功能。本实用新型处理器运行速度快，可靠性高，安装方便，避免布线，可进行分布式、宽范围、远距离测量，且本质安全，尤其适用于煤矿井下温度监测。
【IPC分类】G01K1-02
【公开号】CN204461629
【申请号】CN201520172254
【发明人】孟国营, 姜心蕊, 王泽路, 李栋, 杜岩, 袁文琦, 刘跃, 程晓涵, 汪爱明
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月25日