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基于WiFi物联网的温度监控系统设计与实现

更新时间：2019-12-17 06:25:11 大小：2M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：温度传感器物联网云服务器 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

针对温度监控的区域局限性问题,设计了以单片机STC15F2K60S2与温度传感器DS18B20为核心的温度监控系统.通过ESP8266 WiFi芯片,以中国移动物联网开放平台为中继服务器,以App Inventor为开发软件,完成了硬件的程序设计、数据采集系统设计以及手机APP软件的开发,通过WiFi物联网实现了温度实时监测及汇报.实验结果表明,该系统运行稳定,可通过手机或其他手持移动终端随时随地监控温度,可广泛应用于家庭热水器、空调等家用电器的智能控制,也可应用于工业生产中需要随时监控的、人体不宜靠近的场合的温度监测.

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2017年 9月 15日  
第 40卷第 18期  
Sep. 2017  
现代电子技术  
ModernElectronicsTechnique  
Vol. 40 No. 18  
147  
doi：10.16652/j.issn.1004-373x.2017.18.041  
基于 WiFi物联网的温度监控系统设计与实现  
陈敏敏 1，廉迎战 2，黄道燚 1  
（1.汕尾职业技术学院，广东 汕尾 516600；2.广东工业大学，广东 广州 510009）  
摘
要：针对温度监控的区域局限性问题，设计了以单片机 STC15F2K60S2与温度传感器 DS18B20为核心的温度监控  
系统。通过 ESP8266 WiFi芯片，以中国移动物联网开放平台为中继服务器，以 App Inventor为开发软件，完成了硬件的程序  
设计、数据采集系统设计以及手机 APP软件的开发，通过 WiFi物联网实现了温度实时监测及汇报。实验结果表明，该系统  
运行稳定，可通过手机或其他手持移动终端随时随地监控温度，可广泛应用于家庭热水器、空调等家用电器的智能控制，也  
可应用于工业生产中需要随时监控的、人体不宜靠近的场合的温度监测。  
关键词：温度传感器；物联网；APP；云服务器；智能控制  
中图分类号：TN915-34；TN709  
文献标识码：A  
文章编号：1004-373X（2017）18-0147-03  
Design and realization of temperature monitoring system based on  
WiFi Internet of Things  
1
2
1
CHEN Minmin，LIAN Yingzhan，HUANG Daoyi  
（1.Shanwei Polytechnic，Shanwei 516600，China；2.Guangdong University of Technology，Guangzhou 510009，China）  
Abstract：According to the regional limitation of temperature monitoring，the temperature monitoring system was designed，  
in which MCU STC15F2K60S2 and temperature sensor DS18B20 are taken as its kernels. By means of ESP8266 WiFi chip，the  
open platform of China Mobile Internet of Things is taken as the relay server and App inventor is taken as the development soft-  
ware to achieve program design of the hardware，design of data acquisition system and development of APP software. Tempera-  
ture realꢀtime monitoring and reporting were realized through WiFi Internet of Things. The experimental results show that the sys-  
tem can run stably，monitor the temperature through mobile phone or other handheld mobile terminals whenever and wherever  
possible，can be widely used in intelligent control of household appliances（such as household water heater and air condition-  
ing），and also can be applied to temperature monitoring of industrial production which needs to be monitored momentarily and  
is inappropriate for staff to close to.  
Keywords：temperature sensor；Internet of Things；APP；cloud server；intelligent control  
随着物联网技术的快速发展，传统的传感器焕发出  
新的光彩。本文以常见的温度传感器 DS18B20为基础，  
结合单片机 STC15F2K60S2，以及当前低价高性价比的  
热门芯片 ESP8266 WiFi芯片，以中国移动设备云作为  
网络服务器，开发一个实时温度监控系统。单片机通过  
温度传感器对温度实施实时的采集，并通过 WiFi芯片  
将温度数据采用 HTTP协议上传到中国移动物联网开  
放平台；同时使用 App Inventor软件开发手机 APP，APP  
通过 HTTP传输协议从中国移动设备云服务器获取温  
度数据，并展示到用户的手机屏幕上，实现远距离对温  
度的实时监控。本设计主要以测试功能为主，所以电路  
与 APP都以最简的方式来进行设计。  
1
系统硬件设计  
温度监控系统的硬件电路主要由微控制器、温度数  
据采集模块、WiFi模块等组成。如图 1所示，DS18B20  
主要是实现温度检测，并把测得的温度数据传送到单片  
机上；STC15F2K60S2单片机是整个硬件电路的核心，主  
要负责对 DS18B20的温度数据的采集，同时与 ESP8266  
实现通信，将温度数据传送到 ESP8266上；ESP8266起  
到的作用则是把单片机传送过来的温度数据通过无线  
路由器上传到中国移动设备云服务器上。  
收稿日期：2017-01-05  
基金项目：国家自然科学基金（51106031）；广东省前沿  
与关键技术创新专项资金（重大科技专项）  
（2016B090912004）  
万方数据  
现代电子技术  
148  
2017年第 40卷  
一种情况是，无线上网接入承担 WiFi适配器的任务时，  
可以将其添加到任何基于微控制器的设计中，连接简单  
易行，只需通过 SPI/SDIO接口或中央处理器 AHB桥接  
口即可[4]。ESP8266强大的片上处理和存储能力，使其  
可通过 GPIO口集成传感器及其他应用的特定设备，实  
现了最低的前期开发和运行中最少的占用系统资源。  
2
单片机软件系统设计  
单片机的软件程序主要完成以下工作，软件主要设  
计总流程图[5]如图 2所示。  
图 1 硬件电路  
[1]  
（1）微 控 制 器 。 微 控 制 器 采 用 STC15F2K60S2 。  
该系列单片机是 STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单  
片机，是高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代 8051  
单片机，加密性强，指令代码完全兼容传统 8051，但速  
度快 8~12倍。内部集成 R/C时钟，5~35 MHz宽范围可  
设置，可彻底省掉外部晶振和外部复位电路。  
图 2 软件流程图  
（2）温度传感器。其采用 DS18B20温度传感器。  
DS18B20是常用的温度传感器，其具有体积小、硬件开  
销低、抗干扰能力强、精度高的特点，还具有独特的单线  
接口方式，可用 PVC电缆直接出线或德式球型接线盒  
出线。DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条线即  
可实现微处理器与 DS18B20的双向通信，其测温范围  
为 ꢀ55～125 ℃，基 本 满 足 室 温 和 机 房 温 度 的 采 集 要  
求。工作电压低，只需要 DC 3.3~5 V的电压即可运行，  
可与单片机共用一组电源，使用方便。它支持多点组网  
功能，多个 DS18B20可以并联在惟一的三线上，最多只  
能并联 8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电  
源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。测量结果以  
9~12位 数 字 量 方 式 串 行 传 送[2]，适 用 于 DN15~DN25，  
DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。  
（3） WiFi 模 块 。 其 采 用 的 是 ESP8266 芯 片 。  
ESP8266是乐鑫 Espressif设计的 WiFi芯片，其价格低廉，  
具备有高性价比，是目前市面上非常流行的一款 WiFi芯  
片，它可以通过串口通信方式与单片机实现双向的通信，  
并能通过 WiFi挂载到路由上去，与外网连接[3]。  
2.1 初始化  
系统启动之后，开始进行一些初始化，初始化内容  
包括：  
（1）定时器的初始化，开启中断，定时器 0工作方  
式设置为方式 1等设置。  
（2）串口初始化，波特率设置为 115 200 b/s，使其  
与 ESP8266的波特率匹配。  
2.2 配置 ESP8266的工作模式和参数  
单片机通过串口与 ESP8266进行通信，利用 AT指  
令对 ESP8266的工作模式和参数进行配置。  
（1）设置 ESP8266为 station模式，并复位重启芯片。  
（2）开 始 DHCP，并 设 置 要 连 接 的 路 由 器 的 热 点  
SSID和热点密码。  
（3）开 启 mux多 路 连 接 ，开 启 服 务 器 模 式 ，设 置  
HTTP协议所用的端口。  
2.3 设置定时中断，启动 DS18B20温度转化和采集  
（1）初始化定时器：设置定时器初始值，设置定时  
时间为 10 s（多次短定时的累加达到 10 s），设定中断服  
务程序，服务程序中置位温度采集标志位。  
（2）每当 10 s定时时间到，温度采集标志位被置位  
时，单片机与 DS18B20进行通信，启动 DS18B20温度转  
化，并采集 DS18B20温度值。  
ESP8266是一个完整且自成体系的 WiFi网络解决  
方案，能够独立运行，也可以作为 slave搭载于其他 host  
运行。ESP8266 在搭载应用并作为设备中惟一的应用  
处理器时，能够直接从外接闪存中启动。内置的高速缓  
冲存储器有利于提高系统性能，并减少内存需求。另外  
2.4 温度值上传云服务器  
单 片 机 通 过 串 口 与 ESP8266进 行 通 信[6]，并 通 过  
万方数据  

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