CN2660536Y

CN2660536Y - 基于tcp／ip的智能网络温湿气测控装置

Info

Publication number: CN2660536Y
Application number: CN 200320119127
Authority: CN
Inventors: 刘桂雄; 吕艺行; 方晓东
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2004-12-01
Anticipated expiration: 2013-12-12

Abstract

本实用新型是一种基于TCP/IP的智能网络温湿气测控装置，该装置由壳体及其电路相互连接构成，所述电路由温湿气传感模块、信号处理模块、TCP/IP接口模块、串口通讯模块和电源模块组成，其中，温湿气传感模块、串口通讯模块分别与信号处理模块相电气连接，串口通讯模块还与TCP/IP接口模块相电气连接，电源模块分别与温湿气传感模块、信号处理模块、TCP/IP接口模块、串口通讯模块相电气连接。本实用新型利用以太网的工业控制网络进行温湿气测量数据的传送，具有数据传输率高、可靠性好、易维护、可远程传输、互操作性好等优点，可以轻松实现多点测量并实现各测量点间数据的相互交换、远程数据采集和集中处理，使用方便，应用范围较广。

Description

基于TCP/IP的智能网络温湿气测控装置

技术领域

本实用新型涉及环境因子测控装置技术领域，具体是指一种基于TCP/IP的智能网络温湿气测控装置。

背景技术

随着计算机、网络通信、测量控制等信息技术的不断发展，对环境中温湿气等参数的测量已不仅仅是局限在某一测试点上的数据采集处理，在很多应用场合上，要求能够实现多点测量并实现各测量点间数据的相互交换、远程数据采集和集中处理。如仓库储存中为保证货品能够长期保存，需要对仓库中各位置的温湿气等环境参数进行实时检测并将温湿气等测量数据传送到测控中心集中处理和监控。另外，温湿气多点测控还广泛的应用于温室和智能楼宇的环境监控中。

为了满足本地/异地、大范围对监控点进行多点测量和远程采集的需要，目前，市场上有很多基于RS485/232工业总线的温湿气测控装置。但由于485/232总线采用4～20mA的模拟信号传输方式，这种方法精度低、抗干扰性差，传输距离有限，很难满足环境测控装置远程测控的需要。除了采用485/232总线进行数据传输外，还有采用其他基于现场总线控制网络的环境测控装置。但由于现场总线的通信标准尚未统一，各厂商以各自的利益为目标，为了使自己的技术和产品能够占领整个世界市场，围绕着现场总线技术的标准化，展开了激烈竞争，由此使现场总线的标准各种各样，使得各厂商的测控设备难以在不同的现场总线控制系统中兼容。此外，现场总线目前尚处于低速阶段，难以满足数据高速传输的需要。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的不足之处，提供一种基于TCP/IP的具有高传输率、高可靠性、低成本、可远程传输的智能网络温湿气测控装置。

本实用新型所述一种基于TCP/IP的智能网络温湿气测控装置，通过下述技术方案实现：该装置由壳体及其电路相互连接构成，所述电路由温湿气传感模块、信号处理模块、TCP/IP接口模块、串口通讯模块和电源模块相互电气连接组成，其中，温湿气传感模块、串口通讯模块分别通过信号线与信号处理模块相电气连接，串口通讯模块还通过信号线与TCP/IP接口模块相电气连接，并外接PC机，电源模块分别与温湿气传感模块、信号处理模块、TCP/IP接口模块、串口通讯模块相电气连接。

为了更好地实现本实用新型，所述温湿气传感模块由湿温传感子模块、二氧化碳传感子模块相互电气连接组成；所述湿温传感子模块由温度传感器、湿度传感器和频率转换子模块相互电气连接组成；所述二氧化碳传感子模块由二氧化碳传感器、信号处理电路、A/D转换电路和单片机依次电气连接组成；所述信号处理模块包括LCD显示子模块、键盘输入子模块、多路输出子模块、第一单片机子模块、第一片外数据存储器和多路模拟开关，LCD显示子模块、键盘输入子模块、多路输出子模块、第一片外数据存储器和多路模拟开关分别与第一单片机子模块相电气连接，第一单片机子模块还分别与温湿传感子模块、二氧化碳传感子模块相电气连接；所述TCP/IP接口模块包括第二单片机子模块、PCI总线接口子模块、通信控制器、串行通讯子模块、串行EEPROM和第二片外数据存储器，PCI总线接口子模块、通信控制器、串行通讯子模块、串行EEPROM和第二片外数据存储器均与第二单片机子模块电气连接；所述电源模块为各模块电路提供5V输出电源。

本实用新型的工作原理是：本实用新型上电工作后，通过键盘操作可以设置装置各采集通道的开关状态。设置完成后，装置开始正常工作，温湿气传感模块实时检测环境中湿度、温度和二氧化碳浓度的大小，将检测到的各参数数值转换成为相应的频率信号，并经由多路模拟开关传送到信号处理模块中的第一单片机子模块。单片机采用测频测周方式测得频率大小，对采集到的数据进行相应的处理后，可以得出温湿气的实际数值，将这些测量数据传送到LCD显示子模块进行实时显示，同时通过串口通讯模块将测量数值传送到TCP/IP接口模块，TCP/IP接口模块将接收到的数据进行TCP数据打包，然后将其传送到Internet上。在Internet上，测控中心实时接收各测控点上测控装置发送上来的测量信息，对各测量点的测量数据进行实时处理后，再向各测控装置发送相应的控制命令。测控装置接收到测控中心发送过来的控制命令后，执行相应的操作，实时地调节环境参数，使其保持在一个合适的范围之内。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1.本实用新型综合地应用计算机技术、网络通信技术、传感器技术和数字信号处理技术等多学科知识，高度集成了温湿气多环境参数的测量。

2.本实用新型基于TCP/IP协议，利用以太网(Ethernet)的工业控制网络进行测量数据的传送，相对于基于RS485/232工业总线的测控装置，具有数据传输率高、可靠性高、易维护、可远程传输、互操作性好等优点，可以轻松实现多点测量并实现各测量点间数据的相互交换和远程数据采集，集中处理。

3.本实用新型传感模块与信号处理模块采用频率信号进行数据的传送，并提出一种软件同步双分界点的测频测周集成的高精度测频方法，传感信号传送具有高精度、低成本和高抗干扰性的特点。

4.本实用新型以单片机系统模块为核心，利用单片机系统模块编程灵活的特点，实现复杂的数据处理和基于TCP/IP的以太网数据传送，具有极大的灵活性和可扩充性。

附图说明

图1是本实用新型的电路方框图；

图2是本实用新型信号处理模块中的信号处理主流程图；

图3是本实用新型TCP/IP接口模块的电路方框图；

图4是本实用新型TCP/IP接口模块的电路原理图；

图5是本实用新型TCP/IP接口模块中串行EEPROM的电路原理图；

图6是本实用新型TCP/IP接口模块中串行通讯子模块的电路原理图；

图7是本实用新型TCP/IP接口模块中PCI总线接口子模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细的描述。但本实用新型的实施方式并不限于此。

如图1所示，本实用新型的电路部分中，温湿气传感模块、串口通讯模块分别通过信号线与信号处理模块相电气连接，串口通讯模块还通过信号线与TCP/IP接口模块相电气连接，并外接PC机，电源模块分别与温湿气传感模块、信号处理模块、TCP/IP接口模块、串口通讯模块相电气连接。

温湿气传感模块由湿温传感子模块、二氧化碳传感子模块相互电气连接组成；其中，湿温传感子模块由温度传感器、湿度传感器和频率转换子模块相互电气连接组成，温度传感器和湿度传感器采用通用温敏电阻和湿敏电阻，经由555芯片把感应电阻转换成相应的频率信号；二氧化碳传感子模块由二氧化碳传感器、信号处理电路、A/D转换电路和单片机依次电气连接组成，二氧化碳传感器采用的是日本Figaro公司生产的固态电解质二氧化碳传感器TGS-4161，信号处理电路采用由tlc271cp构成的信号放大电路，A/D转换电路采用tlc1543芯片，单片机采用AT89c52，采集A/D转换电路发送过来的传感数字信号，经运算处理后转换为与CO₂浓度线性对应的频率信号输出。

信号处理模块包括LCD显示子模块、键盘输入子模块、多路输出子模块、第一单片机子模块、第一片外数据存储器和多路模拟开关。其中，LCD显示子模块采用通用LCD显示模块MGL(S)-12864，键盘输入子模块采用74LS244芯片作输入锁存器的四按键键盘，多路输出子模块由第一单片机I/O口控制、三极管驱动的、一组(4个)继电器组成，继电器型号为946H-1C-5D，第一单片机采用W78E58B芯片，第一片外数据存储器采用2764，多路模拟开关采用单8通道模拟开关芯片74HC4051，实现装置的采集通道选择。

如图2所示，信号处理模块是本实用新型的控制中心，主要完成系统初始化、开机自检、对各输入通道进行信号采集，然后进行数据处理，上下限判断，动态自检，最后进行结果显示。系统在完成初始化和自检后，将进入多任务处理状态，需要处理的任务包括数据采集及处理任务、按键中断任务、LCD显示任务、串口通信任务和以太网通信任务。

如图3所示，TCP/IP接口模块中，PCI总线接口子模块、通信控制器、串行通讯子模块、串行EEPROM和第二片外数据存储器均与第二单片机子模块电气连接。

如图4、5、6、7所示，第二单片机子模块采用华邦的W78E58B芯片；串行EEPROM采用AT24C64芯片，AT24C64芯片与单片机间的数据传输是通过I2C总线实现的；串行通讯子模块采用MAX232芯片实现单片机的串行通讯；PCI总线接口子模块由CPLD芯片EPM7128实现，其中，P2.2～P2.7共6根为地址引脚，用来寻址CPLD里的10个寄存器，P0.0～P0.7共8条，为8位数据线，另外READ#、WRITE#为读写信号线。单片机对CPLD的接口是比较简单的几条线、6条地址、8条数据以及读、写、中断。对时序没有特别的要求，CPLD里的控制寄存器映射单片机的外部存储器RAM空间。只要单片机能够读写外部存储器RAM，就可以用来驱动RTL8029AS网卡；通信控制器采用RTL8029以太网卡；第二片外数据存储器采用6264芯片。单片机W78E58B作为8029芯片的控制器，负责通过UART把从信号处理模块中接收到的串行数据封装成IP包，经PCI总线传送到以太网接口8029芯片，再转发到Internet，同时它又随时检测总线上传输的信息，把指定的信息翻译成主机所能识别的数据形式，并传送给主机。CPLD芯片EPM7128主要是充当中转的角色，使得单片机能够与PCI总线的RTL8029以太网卡进行通讯。RTL8029以太网卡是TCP/IP接口模块构成的核心部分，是主机与网络相连接的通路，它承担着网络结点控制工作的主要任务，负责传输介质的管理和提供链路层规范的硬件环境。第二片外数据存储器6264负责存储程序运行过程中的临时数据。串行EEPROM芯片AT24C64用于保存系统设置参数，如本机IP地址、网关地址等。

本实用新型的信号处理模块、TCP/IP接口模块、串口通讯模块和电源模块一起封装在长×宽×高为25cm×15cm×12cm的壳体中，构成本实用新型的主体，温湿气传感模块外置，用两个小盒子将温湿传感子模块和二氧化碳传感子模块分别封装。其中，壳体前面板有一片液晶显示板和五个按键按钮，五个按钮分别是“复位”、“设置”、“确定”、“组合”和“选择”五个按键；壳体后面板留有一个220V交流电源接口和四个方便拔插的航空接头(型号是：XS12J5Y)。温湿气传感模块中的温湿传感子模块和二氧化碳传感子模块均附有航空接头，温湿气传感模块通过航空接头与本实用新型主体相连，实现传感信号的传输。

如上所述，即可较好地实现本实用新型。

Claims

1.基于TCP/IP的智能网络温湿气测控装置，其特征是，该装置由壳体及其电路相互连接构成，所述电路由温湿气传感模块、信号处理模块、TCP/IP接口模块、串口通讯模块和电源模块相互电气连接组成，其中，温湿气传感模块、串口通讯模块分别通过信号线与信号处理模块相电气连接，串口通讯模块还通过信号线与TCP/IP接口模块相电气连接，并外接PC机，电源模块分别与温湿气传感模块、信号处理模块、TCP/IP接口模块、串口通讯模块相电气连接。

2.根据权利要求1所述的基于TCP/IP的智能网络温湿气测控装置，其特征是，所述温湿气传感模块由湿温传感子模块、二氧化碳传感子模块相互电气连接组成。

3.根据权利要求2所述的基于TCP/IP的智能网络温湿气测控装置，其特征是，所述湿温传感子模块由温度传感器、湿度传感器和频率转换子模块相互电气连接组成。

4.根据权利要求2所述的基于TCP/IP的智能网络温湿气测控装置，其特征是，所述二氧化碳传感子模块由二氧化碳传感器、信号处理电路、A/D转换电路和单片机依次电气连接组成。

5.根据权利要求1所述的基于TCP/IP的智能网络温湿气测控装置，其特征是，所述信号处理模块包括LCD显示子模块、键盘输入子模块、多路输出子模块、第一单片机子模块、第一片外数据存储器和多路模拟开关，LCD显示子模块、键盘输入子模块、多路输出子模块、第一片外数据存储器和多路模拟开关分别与第一单片机子模块相电气连接，第一单片机子模块还分别与温湿传感子模块、二氧化碳传感子模块相电气连接。

6.根据权利要求1所述的基于TCP/IP的智能网络温湿气测控装置，其特征是，所述TCP/IP接口模块包括第二单片机子模块、PCI总线接口子模块、通信控制器、串行通讯子模块、串行EEPROM和第二片外数据存储器，PCI总线接口子模块、通信控制器、串行通讯子模块、串行EEPROM和第二片外数据存储器均与第二单片机子模块电气连接。