基于ARM的矿用分布式无线测温系统技术方案

本实用新型专利技术涉及基于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。本实用新型专利技术处理器运行速度快，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。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测温系统，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。
技术介绍
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。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。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LCD1602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。
技术实现思路
本技术的主要目的在于：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。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：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。本技术解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。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LM1117-3.3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。前述的测温分站包括温度传感器、显示模块、无线传输模块。前述的温度传感器为PT100，模拟型传感器，在0～100℃的线性偏差小于0.5℃，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。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。前述的测温分站与主站的无线传输模块为CRM24L01NC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、MOSI、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。前述的测温分站与主站的显示模块为LCD12864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1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。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。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。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/O和RST与STM32相连，即可实现主站时间的实时显示功能。前述的串口通信模块为USB转串口模块，与上位机进行通信。前述的上位机监测界面为LabVIEW软件编写。本技术基于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：(1)本技术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。(2)本技术应用无线射频技术，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。(3)本技术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。(4)本技术人机交互界面更加友好，PC上位机界面监测温度更方便。(5)本技术能实现多种功能，能设置、显示时间和温度上下限，实用性更强。(6)本技术本质安全，尤其适用于如煤矿井下等环境。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如下。本技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明图1是本技术的系统结构图图2是本实施例的分站软件流程图图3是本实施例的主站软件流程图具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术做进一步说明。本实施例不得用于解释对本技术保护范围的限制。图1为本技术基于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～n代表多路分站，ARM微处理器1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AMS1117-3.3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PT100连续采集各点温度数据，在分站液晶屏LCD12864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。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，最本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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，...

【专利技术属性】
技术研发人员：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(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11