浅谈USB接口的多节点无线测温系统

浅谈USB接口的多节点无线测温系统

针对大规模测温系统在工程监测中的应用要求，提出了一种新型的基于无线数据传输的多节点远程温度监测系统。采用节点分机实现多点温度的测量和存储，通信机实现测温数据的接收，并将监测数据传送至主机，主机实现温度数据的转换和智能化监测管理。通信机采用CYGNAL公司的微控

1 引言

温度监测在土木建筑施工、储粮仓库、智能楼宇、空调系统以及其他工农业生产中有着广泛的应用。传统的测温方法是在各监测点布置温度探头，由专人每天定时采集各点的温度数据，再输入电脑保存，并生成温度、应力的变化曲线和测试报告，也有一些是通过数据采集箱采集温度和应力数据，然后通过电缆上传电脑做进一步的数据处理。

2 测温系统的整体构造

测温系统是由主机、通信机和测温节点分机构成，整体框图如图1所示。

3 USB接口在测温系统中的应用

为了把测温数据传送到主机，传统的方法是利用RS 232或RS 485总线与主机通信。但由于这些接口传输速度慢，近年来，逐步被USB接口所取代。目前USB成为PC机的标准接口已经是大势所趋，在主机（host）端，目前推出的PC机几乎100％支持USB。鉴于此，本文采用CYGNAL公司的支持全速USB 2.0的微控制器C8051F320。

4 USB通信

本系统的USB外设为非符合HID标准的设备，因此要使主机与通信机顺利传输数据，需要编写三部分的程序：设备端的固件程序、主机上的设备驱动程序以及客户应用程序。

4.1 固件程序设计

采用C语言编写，USB固件程序程序由3部分组成：

（2）主循环部分，其任务是可以中断的；

（3）中断服务程序，其任务是对时间敏感的，必须马上执行。如图3所示。

USB的所有处理程序都是通过USB的中断服务程序完成的。进入USB中断后，程序调用Get_Interrupt_Source（）函数获得USB中断的进入原因。然后根据不同的入口情况，来进行相应的处理。比如收到数据之后，读取相应的缓冲区内容到内存中；收到初始化命令时，复位单片机内的各个状态参数。

4.2 USB驱动程序

USB驱动程序是一个软件组件，封装了应用程序存取硬件设备的功能函数。USB驱动程序模型分为5层，如图4所示。

考虑到本系统使用了非标准类别，需要自己开发驱动程序，USB设备驱动程序的工具使用了USBXpressDevelopment Kit。主要函数如下：SI_Open（）函数；SI_Close（）函数；SI_Read函数；SI_Write（）函数；SI_GetNumDevices（）函数；SI_CheckRXQueue（）。

用户端若要从设备读取数据，将调用一个应用程序接口API，如OpenFile，SiUSBXp.dll实现这个API。总线驱动程序控制对总线上所有设备的访问。

4.3 用户应用程序

主机软件采用可视化编程工具VC 6.0进行开发，采用数据库Microsoft Access 2003进行信息的管理。

根据实际的系统应用要求，整个系统的软件结构如图5所示。

5 测温系统在实际工程中的应用

测温系统在某议事大厦项目中进行了应用，该工程基础底板平面尺寸为65.4 m×47 m，其中中间区域3、7轴线与B、F轴线之间24.0 m×21.53 m部分板厚为2.2 m；该部分周围有15个大承台板厚为2.5 m；其余部分均为0.7 m，混凝土采用C40。

在进行该工程基础底板的混凝土施工过程中，本系统进行了为期将近两个星期的测温使用，效果很好。图6为自动记录的3号点的温度变化曲线。

6 结 语

基于C8051F320 USB接口的无线测温系统把计算机技术与传统信号采集技术紧密结合起来，充分发挥PC机和单片机各自的优点，实现传感器信号的采集、存储、传输、显示和处理。而借助USB接口的通信功能，减小了数据传输系统的复杂性，提高了传输速率极大地方便了系统的使用。

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