家用保险舱温压监控系统的设计与实现

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1、家用保险舱温压监控系统的设计与实现魏洪涛，罗彩珠（武汉理工大学信息工程学院，湖北武汉430070）摘要：针对家用保险舱的环境监控需求，设计了以S3C6410高性能ARM11处理器为主控制器，配置嵌入式Linux软件平台和Qt应用程序下的温压控制系统的研究和实现。重点介绍了传感器数据采集模块和监控中心软件的设计，实现了一个基于环境监控系统的温度和压强的实时数据采集和电子设备的自动控制的温压监控系统。关键词：S3C6410；环境监控；温压监控中国分类号：TP335家用保险舱环境监测系统的功能是通过传感器采集舱内外环境信息，这些信息包括温度、气压、空气成分、图

2、像等，再将信息传送给上位机，最终实现实时监控、分析决策以及控制驱动设备正常工作。在一个密闭高温家用保险舱控制系统中，环境监测系统中温度和压强的监测和控制具有非常重要的地位。本文研究环境监控系统中温度和压强的监控系统的设计与实现时，以S3C6410高性能ARM11处理器为上位机，以C8051单片机构成数据采样处理单元的硬件平台为下位机，采用RS232串口通信完成采样单元与上位机的通信，以QtCreator集成开发环境（IDE）为上层应用开发平台，设计了一套温压监控系统的软件，实现良好的人机交互界面。经在开发板上实验验证，该套系统能实时监测温度和气压的变化情

3、况，经数据处理，从而可以自动控制设备的正常工作，上位机的人机交互界面友好美观[1]。这对于整个环境监控系统运行的稳定性和可靠性具有重要意义。1系统总体设计温压监控系统主要完成以下功能：（1）采集主舱和散热仓内的气压值；（2）采集舱内外的温度值；（3）将测得的气压和温度值显示到GUI；（4）通过算法分析处理自动控制排气和制冷系统的工作；（5）排气泵和制冷系统可以自动开关，也可以手动开关。6温压监控系统总体思路是分别由两个气压传感器测量主舱、排气舱内的气压、温度值；先由数据采集模块将数据采集进来，然后通过串口将采集的数据传到上位机主控制器，上位机将采集到的数

4、据显示到GUI界面上并与阈值比较，判断何时开启排气和制冷系统，从而调用电源管理控制排气和制冷系统的工作状态。同时上位机还设置了排气和制冷系统的手动开关按钮，手动开关按钮优先级高于自动开关，即只要点击了手动开关按钮，就立即开启排气和制冷系统。所设计的系统结构框图包含ARM主控制器、数据采集单元、图形界面GUI、电源管理单元[2][3][4]。具体结构框图如图1所示：图1系统结构框图2硬件设计为了节约用电量，需要让抽气泵工作时间尽可能的短，又综合人在正常情况下可以承受十几个大气压的情况，可以选用较大量程的传感器。我们采用BA80305型号的数字气压传感器，它

5、的测量范围在300hpa~3300hpa（3个标准大气压左右），精度1mba；可以测常温0℃~80℃，采用SPI/IIC标准通信协议接口与微处理器通信，供电电压为1.8V~3.6V,参考电压为3V[5]。用C8051单片机的通用的I/O口模拟IIC总线通信，读取气压传感器各存储区地址的数据，然后通过串口将数据传到上位机，进行计算处理和应用。气压数据采集模块采用C8051f340的单片机，因为此款单片机有仿真器便于调试，选用IIC模式通信协议，通过单片机的两组I/O口模拟IIC标准接口通信，读取两个气压传感器的存储地址的数据，然后通过RS-232串口与上位

6、机通信[6]。在传输数据时，单片机时钟通过SCLK（串行时钟）和SDA（串行数据）与气压传感器模块通信。IIC总线接口在同一个双向通信的SDA管脚响应，因此这种接口只需要两条信号线，不需要片选信号。在IIC模式下片选信号（CSB脚）的增加提供了LSB的IIC的地址，因此在同一个IIC中线上可以携带多个传感器模块工作[7][8][9]。原理图如图2所示：6图2气压传感器采集电路图由于传感器的工作电压和系统工作电压不同，模块采用了电压转换电路，采用系统常用的５Ｖ电源供电，稳压到3.3V，5V电源给串口转换芯片供电，3.3V给单片机最小化系统和传感器电路供电[

7、10]。3监控系统上位机控制抽气泵和制冷的工作分为自动开关和手动开关，可以自动打开也可以手动打开，手动开启后可以自动关闭，手动开关优先级别高于自动开关。软件设计GUI时设置了一个手动软件开关按钮。程序中分别设置了两个手动开关按钮状态变量：openFlag和closeFlag，都初始化为false。系统首先初始化，读取气压和温度值，然后判断手动开的状态标志量openFlag是否为false，若为false，就将读取的气压P和温度T的值与初始阈值比较，若大于初始阈值就调用AutoOpen（）函数，自动打开排气或制冷设备，不断读取P和T与阈值X比较，若小于X值

8、就自动关闭排气或制冷设备，最后返回到初始化状态继续监控。若openFlag为tr