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摘 要：本设计分别利用NXP的LPC932单片机做下位机，对电缆温度进行采集，SRWF无线模块实现无线通信，Luminary公司的LM3S1138 ARM处理器做中继站，对下位机实行监管，最后通过VB监控系统对接收到的数据进行分析管理，完成基于ARM的嵌入式技术的智能无线温度监测系统。
关键词：嵌入式；无线通信；LM3S1138；SRWF508；VB串口通信
一、项目的背景及应用领域
我国经过改革开放三十多年发展，经济发展进入了一个快速发展阶段尤其是工业发展取得了很大的进步，但是随着经济的发展，工业安全现状却令人担忧。尤其是矿业、石化、天然气、化工企业这些重工业，行业危险因素很多，安全管理难度大。传统的安全监控依靠大量的人员进行定期的巡检测量，然后进行数据的汇总，分析报告。费时费力，生产效率时分低，不能满足生产中监控的实时性、快速性。例如井下的瓦斯检测，主要依靠瓦斯员定期的进行瓦斯测量，但是地质条件的变化往往是一瞬间的事情，稍有耽误，可能就会造成严重的事故，因此在高危厂矿企业的安全监控系统必须满足实时性、快速性。随着科技革新发展，越来越多的科技元素注入工业领域，使工业领域的发展进入一个快速前进的时代。目前企业的安全实时监控系统已经实现了智能化，集成化，本文通过利用NXP的LPC932单片机做下位机，对电缆温度进行采集，SRWF无线模块实现无线通信，LM3S1138 ARM处理器做中继站，对下位机实行监管，最后通过VB监控系统对接收到的数据进行分析管理，完成基于
ARM的嵌入式技术的智能无线温度监测。
二、系统的主要功能：
（1）数据采集及显示功能：完成与下位机的通讯，采集每台下位机检测的数据，并将数据以表格或模拟库区的三维立体图的方式在屏幕上显示。（2）分析功能：对数据进行各种处理，例如绘制电缆温度统计值的曲线，变化曲线，并分析归纳变化的趋势，提出决策的依据。（3）报警功能：当超出已设定的温度及时报警。（4）机械通风控制功能：根据实测的温度和参数，结合数据库，通过温度数学模型实时计算分析电缆的温度，并参照已获得的环境参数自动地按照通风目的来实施通风降温控制。（5）信息处理功能：能对数据进行存储、检索、打印输出、通过网络输出和共享，其中包括各种计量和管理的信息
三、系统设计方案的比较与选用
（一）设计思路。该项目的主要任务是开发出新一代电缆测温无线传输系统，其关键内容是用无线来代替有线，基本原理是应用低功耗单片机，采集敷设在电缆上的数字温度传感器的信号，发送给进行统一管理的中转站，该中转站将电缆上的下位机测得的温度数据通过小功率的集成无线收发芯片统一发送到中控室。由于采用无线技术，所以彻底摒除了密如蜘蛛网的传统的测温系统结构，是对原有系统的一项重大革新。用VB设计人机界面，易于重复性操作观测。
（二）应用的技术分析。（1） 上位机的设计。在该设计中，我们通过SRWF无线收发模块接收中继站传送上来的温度数据，然后利用VB监控软件，对其进行分析管理。由于SRWF是TTL接口，而一般的PC机都是RS232串行接口或者USB接口，因而我们利用USB 总线转接芯片 CH341实现TTL电平接口到
USB接口的转换，实现对数据的接收和处理。（2）中继站的设计。在本系统中我们利用ARM1138开发板作为中继站，对4个下位机进行控制，对下位机测得的温度数据进行统一管理。中继站，其主要功能是与下位机和上位机通信， RM1138开发板作为中转站进行数据通信，处理和暂存数据量较大，我们考虑选用具有最新Cortex-M3内核的Luminary公司的LM3S11
38处理器，它是一种高性能的 ARM处理器，在之上运行COS
-II操作系统系统，具有较高的稳定性和实时性。从节能降低功耗和无线管理委员会对民用无线电功率和频率限制的双重考虑，不能使用功率型的无线收发装置，所以要想用小功率无线发送实现远距离的数据传送，只能采用接力式的中继方案。（3）下位机的设计。下位机是采用NXP LPC932单片机设计的测温器。每个单片机连接一条测温电缆，上面并接测温传感器
DS18B20，将测得的温度数据发送到上位机。
测温器，它的功能主要是采集温度数据，并将采集的数据通过485总线收发发送给下位机，所需存储的数据不多，由于安装于电缆上随时进行温度的测量，因而需要结构较为精巧且运行速度较高，同时还要具备足够的程序和数据存储器，所以我们采用了NXP的 LPC932 单片机。它采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2到4个时钟周期。6倍于标准的80C5器件。它集成了许多系统级的功能，这样可大大减少元件的数目、电路板面积以及系统的成本。且具有在电路编程的功能，可以随时对程序进行修改升级而不用将微控制器从系统中移除。用DS18B20的多点温度检测，DS18B20数字式温度传感器，温度测量范围为-55℃～+125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出， 在1-wire总线上挂4个DS18B20测温点，能很好的满足本设计的需求。（4）总体设计。与一般的系统类似，整个系统由上位机、中继站和下位机组成，本质的区别是中继站和上位机之间采用无线的方式进行信息的传送，如下图所示：
用SRWF508实现近距离无线通信，SRWF508为通用透明传输模块，能适应任何标准或非标准的用户协议，抗干扰能力强，传输距离远，低功耗，多信道，本身提供8个可选信道，可提供三种接口方式，分别为TTL，RS232，RS485，本设计使用的是TTL接口。（5）VB界面的使用
四、系统测试结果
在本设计中系统进行测试，四个下位机每一个小时向上位机发送一次数据。测试图表如下所示：
五、总结
在本设计中，通过合理的扩展，把嵌入式无线通信的技术结合在一起，设计了基于LM3S1138的智能温度监测系统，在温度监测上有了进一步的创新。但由于环境设备受到限制，时间有限，在实际应用中还有待进一步扩展和完善，如用于井下时，可加装瓦斯气体传感器，湿度传感器、流量传感器进行功能扩展。
参考文献：
[1] 《C程序设计》清华大学出版社 谭浩强 编
[2] 《Visual Basic 编程技巧经典案例解析》 中国电力出版社 2005
[3] 《Visual Basic 程序设计教程》 机械工业出版社出版 曹青编 2002
[4] 《ARM微控制器基础与实战》 周立功 编
关键词：嵌入式；无线通信；LM3S1138；SRWF508；VB串口通信
一、项目的背景及应用领域
我国经过改革开放三十多年发展，经济发展进入了一个快速发展阶段尤其是工业发展取得了很大的进步，但是随着经济的发展，工业安全现状却令人担忧。尤其是矿业、石化、天然气、化工企业这些重工业，行业危险因素很多，安全管理难度大。传统的安全监控依靠大量的人员进行定期的巡检测量，然后进行数据的汇总，分析报告。费时费力，生产效率时分低，不能满足生产中监控的实时性、快速性。例如井下的瓦斯检测，主要依靠瓦斯员定期的进行瓦斯测量，但是地质条件的变化往往是一瞬间的事情，稍有耽误，可能就会造成严重的事故，因此在高危厂矿企业的安全监控系统必须满足实时性、快速性。随着科技革新发展，越来越多的科技元素注入工业领域，使工业领域的发展进入一个快速前进的时代。目前企业的安全实时监控系统已经实现了智能化，集成化，本文通过利用NXP的LPC932单片机做下位机，对电缆温度进行采集，SRWF无线模块实现无线通信，LM3S1138 ARM处理器做中继站，对下位机实行监管，最后通过VB监控系统对接收到的数据进行分析管理，完成基于
ARM的嵌入式技术的智能无线温度监测。
二、系统的主要功能：
（1）数据采集及显示功能：完成与下位机的通讯，采集每台下位机检测的数据，并将数据以表格或模拟库区的三维立体图的方式在屏幕上显示。（2）分析功能：对数据进行各种处理，例如绘制电缆温度统计值的曲线，变化曲线，并分析归纳变化的趋势，提出决策的依据。（3）报警功能：当超出已设定的温度及时报警。（4）机械通风控制功能：根据实测的温度和参数，结合数据库，通过温度数学模型实时计算分析电缆的温度，并参照已获得的环境参数自动地按照通风目的来实施通风降温控制。（5）信息处理功能：能对数据进行存储、检索、打印输出、通过网络输出和共享，其中包括各种计量和管理的信息
三、系统设计方案的比较与选用
（一）设计思路。该项目的主要任务是开发出新一代电缆测温无线传输系统，其关键内容是用无线来代替有线，基本原理是应用低功耗单片机，采集敷设在电缆上的数字温度传感器的信号，发送给进行统一管理的中转站，该中转站将电缆上的下位机测得的温度数据通过小功率的集成无线收发芯片统一发送到中控室。由于采用无线技术，所以彻底摒除了密如蜘蛛网的传统的测温系统结构，是对原有系统的一项重大革新。用VB设计人机界面，易于重复性操作观测。
（二）应用的技术分析。（1） 上位机的设计。在该设计中，我们通过SRWF无线收发模块接收中继站传送上来的温度数据，然后利用VB监控软件，对其进行分析管理。由于SRWF是TTL接口，而一般的PC机都是RS232串行接口或者USB接口，因而我们利用USB 总线转接芯片 CH341实现TTL电平接口到
USB接口的转换，实现对数据的接收和处理。（2）中继站的设计。在本系统中我们利用ARM1138开发板作为中继站，对4个下位机进行控制，对下位机测得的温度数据进行统一管理。中继站，其主要功能是与下位机和上位机通信， RM1138开发板作为中转站进行数据通信，处理和暂存数据量较大，我们考虑选用具有最新Cortex-M3内核的Luminary公司的LM3S11
38处理器，它是一种高性能的 ARM处理器，在之上运行COS
-II操作系统系统，具有较高的稳定性和实时性。从节能降低功耗和无线管理委员会对民用无线电功率和频率限制的双重考虑，不能使用功率型的无线收发装置，所以要想用小功率无线发送实现远距离的数据传送，只能采用接力式的中继方案。（3）下位机的设计。下位机是采用NXP LPC932单片机设计的测温器。每个单片机连接一条测温电缆，上面并接测温传感器
DS18B20，将测得的温度数据发送到上位机。
测温器，它的功能主要是采集温度数据，并将采集的数据通过485总线收发发送给下位机，所需存储的数据不多，由于安装于电缆上随时进行温度的测量，因而需要结构较为精巧且运行速度较高，同时还要具备足够的程序和数据存储器，所以我们采用了NXP的 LPC932 单片机。它采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2到4个时钟周期。6倍于标准的80C5器件。它集成了许多系统级的功能，这样可大大减少元件的数目、电路板面积以及系统的成本。且具有在电路编程的功能，可以随时对程序进行修改升级而不用将微控制器从系统中移除。用DS18B20的多点温度检测，DS18B20数字式温度传感器，温度测量范围为-55℃～+125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出， 在1-wire总线上挂4个DS18B20测温点，能很好的满足本设计的需求。（4）总体设计。与一般的系统类似，整个系统由上位机、中继站和下位机组成，本质的区别是中继站和上位机之间采用无线的方式进行信息的传送，如下图所示：
用SRWF508实现近距离无线通信，SRWF508为通用透明传输模块，能适应任何标准或非标准的用户协议，抗干扰能力强，传输距离远，低功耗，多信道，本身提供8个可选信道，可提供三种接口方式，分别为TTL，RS232，RS485，本设计使用的是TTL接口。（5）VB界面的使用
四、系统测试结果
在本设计中系统进行测试，四个下位机每一个小时向上位机发送一次数据。测试图表如下所示：
五、总结
在本设计中，通过合理的扩展，把嵌入式无线通信的技术结合在一起，设计了基于LM3S1138的智能温度监测系统，在温度监测上有了进一步的创新。但由于环境设备受到限制，时间有限，在实际应用中还有待进一步扩展和完善，如用于井下时，可加装瓦斯气体传感器，湿度传感器、流量传感器进行功能扩展。
参考文献：
[1] 《C程序设计》清华大学出版社 谭浩强 编
[2] 《Visual Basic 编程技巧经典案例解析》 中国电力出版社 2005
[3] 《Visual Basic 程序设计教程》 机械工业出版社出版 曹青编 2002
[4] 《ARM微控制器基础与实战》 周立功 编