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机房温湿度监测报警系统

高工
2014-02-26 15:54:07    评分

申报单位名称:伊犁师范学院

参赛者姓名:陈伟,孙承绪,种秋生

指导教师姓名:石雁祥,胡津健


作品简介


  一、开发背景:

  随着现在通信技术的发展,机房这个地方变的越来越重要,但是我和我的同学发现关于很多单位的机房预警措施却不尽如人意,市场上关于这方面的产品很少,而且价格不菲。我们就想通过自己现学的知识做出来一种外形美观,操作简单,有较高的实用价值的机房温湿度监测报警系统。

  二、结构功能:

  我们做的机房温湿度监测报警系统有主控端,测温端以及计算机接受端组成。测温端最多可以有256个,它们测得的数据以及它们自身的地址都可以在自身所带的液晶显示屏上显示并且可以轮流显示到主控端的液晶显示屏上,计算机接收端也可以接收到测温端测得的数据并在页面上显示出温湿度的变化曲线。

  我们本着人性化的角度思考,从而使着这个系统做的便于用户操作,每个人都可以在很短的时间内掌握这个系统的操作。你只需在机房需要测温的地方放上若干个测温端,按下测温端开关,再按下主控端开关,然后测温端就自动测温并把数据传到主控端液晶显示屏来显示,同时计算机的VB界面上可以显示测出来的温湿度变化曲线。这样就很大程度的节约了用户宝贵的时间。这个系统可以支持256个测温端,测温端的地址可以通过8位拨码开关来改变,随时可以很好地满足客户的需求、

  三、产品特色:

  计算机接收端可以通过VB程序设置温湿度上下限,当机房里温湿度超过设置的上限或低于下限时,测温端自带的蜂鸣器会进行报警,测得的温湿度数据可以在VB的图形界面上进行曲线显示,可以更好的观测机房内温湿度的变化情况,。从而实现对机房温湿度的实时监控与报警。我们可以通过主控端和电脑端同时进行温湿度的监控,也可以单独进行监测,可是更好的满足用户的需求。


主控端照片

测温端照片


平台选型说明


我们用的是最新的STC系列IPA15F61S2芯片。我们认为这款芯片是现在市面上流行的最好的一款芯片。它具有非常好的功能。

     1:它不需要编程器,不需要仿真器,自己便可当仿真器使用。

     2:增强型8051CPU1T,单时钟,速度比普通的51系列快12倍。

     3:大容量片内EEPROM,擦写次数10万次以上。

     4: 有两组高速异步串行通信端口,可在5组管脚之间且换。

     5: 它有传感模块,能完成各种温度传感器的实验,适用于我们做的机房温湿度监测报警系统。

     6:它有通信功能实验,能完成各种单片机与PC之间的串行通信实验。亦能完成单片机之间的相互通信。这也适用于我们做的机房温湿度监测报警系统。

     7:它有显示模块实验,能够完成各种LCD1602LCD12864液晶接口显示实验。


设计说明



在现有流行的电子产品中,关于机房温湿度监测和报警的系统很少,我们感觉机房中的温湿度对机房的安全有很大的影响,因此我和我的同学们认为根据我们现学的知识以及我们的能力我们可以做出来一款操作简单,灵敏度高的机房温湿度监测和报警系统的产品,用来弥补市面上对于这类产品的欠缺。

我们的产品分为主控端,测温端以及计算机接收端,测温端用来测机房的温湿度,主控端用来显示各个测温端测得的数据,而计算机接收端可以可以用VB编出来的界面显示各个测温端的数据。产品的用法非常简单,只需在机房需要测温的地方放上若干个测温端,按下测温端开关,再按下主控端开关,然后测温端就自动测温并把数据传到主控端来显示,同时计算机的VB界面上可以显示测出来的温湿度变化曲线。

我们通过对单片机的编程实现单片机对一系列元器件的控制,从而实现测试端的报警以及我们对机房温湿度实现远程的实时监测,主控端由IAP15F2K61S2芯片,NRF24L01无线模块,12864液晶显示屏等组成,测温端由IAP15F2K61S2芯片, NRF24L01无线模块,AM2302温湿度传感器,1602液晶显示屏,蜂鸣器,拨码开关等组成。我们用到的元器件有NRF24L01无线模块,AM2302温湿度传感器,12864显示屏,蜂鸣器,拨码开关等。我们有一个主控端和可以做256个的测试端,测试端有一个八位的拨码开关,拨码开关可以控制测温端的地址,拨码开关是由二进制数控制测温端的地址,所以主控端可以同时支持256个测温端传输来的数据依次在12864显示屏上显示。

本系统各模块介绍:

1:AM2302温湿度传感器

AM2302温湿度传感器是一款已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术, AM2302温湿度传感器的温湿度精度可以精确到小数点后一位,温度测量范围在-40℃~80℃,湿度测量范围在1%99%,对于我们平时的机房温度显然已经很大限度的满足了,温湿度传感器可以测到传感器周围的温湿度。AM2302共有四个引脚。下面是AM2302的外部引脚图及原理图:



AM2302的外部引脚图



系统中AM2302接线示意图原理图

AM2302的四个引脚我们一共用了3个,就是1,2,4引脚,1引脚是接5v电源,2引脚是串行数据,双向口。通过此线可以进行对外部测温,2引脚要接上一个5.6k的电阻,电阻的另一端需要和电源相连。4引脚是接地。

     2:NRF24L01无线通信模块

NRF24L01是由NORDIC公司生产的工作在2.4GHz~2.5GHzISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括:频率发生器、增强型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。NRF2401无线模块可以将测温端测到的温湿度数据传输到主控端进行显示,NRF24L01无线模块的传输距离在一千米左右,所以对于整顿楼无论在任何一个位置测试温湿度,主控端都可以接收到,现在我们做的是多对一之间的相互通信,并且通过SPI接口制定了传输之间通信协议,它们之间相互通信不会受到彼此任何影响,也不会受到其他通信的影响,这样就确保了通信的稳定性和安全性。NRF24L01无线模块具有低功耗设计,接收时工作电流12.3mA0dBm功率发射时11.3mA,掉电模式时仅为900nA。它有126个通讯通道,6个数据通道,满足多点通讯和调频需要,数据包每次可传输132Byte的数据。它的MCU可通过IRQ引脚快判断是否完成数据接收和数据发送。下图是NRF24L01的内部结构图:

NRF24L01的内部结构




本系统中NRF24L01端口连接图

这个无线模块共有8个引脚,其中1引脚接电源,2引脚接地,这个无线模块是工作在3.3v电压下,我们用一个电压转化装置使5v电源变成3.3v,从而无线模块可以正常工作。

3:LCD1602液晶显示屏

我们在每一个测温端都放置了一个1602液晶显示屏,不仅可以在主控端了解机房的温湿度,还可以在测温端通过1602液晶显示屏了解机房的温湿度,两边都可以进行监测,每个测温端的1602液晶显示屏可以显示测温端的地址以及测得的温度和湿度。测温端还装有蜂鸣器,可以实现报警功能。1602液晶显示屏可以显示两行字符,工作电流2mA5v)。共有16个引脚。1引脚是接地,2引脚是接电源,3引脚可以进行调节电压,4引脚是RS 引脚,5引脚是R/W 引脚,6引脚是E引脚,7引脚到通过这三个引脚的设置可以实现对显示屏的初始化,进而可以进行其他工作。下面是显示屏的封装图:

LCD1602显示屏的封装图


4:12864液晶显示屏

我们在主控端加了一个12864液晶显示屏,12864 液晶显示模块是 128×64 点阵的汉字图形型液晶显示模块,可显示汉字及图形,内置国标 GB2312码简体中文字库(16X16 点阵)、128 个字符(8X16 点阵)及 64X256 点阵显示 RAMGDRAM),12864液晶显示屏可以同时显示多个测温端的数据,可以更快速的获取想要的信息。可与 CPU直接接口,提供两种界面来连接微处理机:8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能:光标显示、画面移位、睡眠模式等。我们用12864液晶显示屏显示全部测温端测得的数据。我们采用VB编写电脑客户端程序,利用串口通信实现对温湿度的实时监控并实现曲线绘制更直观形象,同时该程序具有光标读值功能,可以记录一段时间内的温湿度数值,方便用户的查询。也可以通过该客户端向主控端和测温端发送相关指令以达到控制效果。

LCD12864液晶显示屏,我们只用了其中的10个引脚,我们通过对这些引脚的设置可以实现在显示屏上显示数据的功能。

1

VSS

-

模块的电源地

2

VDD

-

模块的电源正端

3

V0

-

LCD驱动电压输入端

4

RS(CS)

H/L

并行的指令/数据选择信号;串行的片选信号

5

R/W(SID)

H/L

并行的读写选择信号;串行的数据口

6

E(CLK)

H/L

并行的使能信号;串行的同步时钟

7

/RET

H/L

复位 低电平有效

8

NC

 

空脚

9

LED_A

-

背光源正极(LED+5V

10

LED_K

-

背光源负极(LED-OV

5:  计算机端VB程序

计算机接收端可以通过VB程序设置温湿度上下限,当机房里温湿度超过设置的上限或低于下限时,测温端自带的蜂鸣器会进行报警,测得的温湿度数据可以在VB的图形界面上进行曲线显示,可以更好的观测机房内温湿度的变化情况,如下图所示:



主控端、测温端的原理图和PCB制版图

主控端原理图


主控端PCB图


测温端原理图



测温端PCB图

本作品主要程序的流程图:

主控端主程序流程图


测温端主程序流程图

产品使用说明

      我们本着人性化的角度思考,从而使着这个系统做的便于用户操作,每个人都可以在很短的时间内掌握这个系统的操作。

      1:你首先在机房需要测温的地方放上若干个测温端,按下测温端开关。

      2:按下主控端开关,主控端就会自动向测温端发出寻址指令,若测温端存在,则主控端就会向它们发出测温指令,测温端就自动测温并把数据传到主控端液晶显示屏来显示,同时计算机的VB界面上可以显示测出来的温湿度变化曲线。

      3:这个系统可以支持256个测温端,测温端的地址可以通过8位拨码开关来改变,随时可以很好地满足客户的需求。

      4:当温湿度大于一定值时,测温端的报警器就会发出响声,提示用户可能存在安全隐患。
此文档的相关视频来自:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/13361



关键词: 温湿度     监测     报警    

专家
2014-02-26 16:12:08    评分
2楼
学习了,谢谢分享。

菜鸟
2016-10-15 13:23:10    评分
3楼
高手,

菜鸟
2016-10-15 13:28:00    评分
4楼
大神,资料能分享出来学习吗

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