无人值守机房环境监控PPT课件
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而LPC2378的端口P0和P2引脚具有中断功能，因此， 只要将GPIO设为上升沿中断，即可实现对红外检测模块 输出脉冲的检测，实时性强。
本系统将热释电人体红外检测传感器模块的输出端接 于P0.12，用于实现来人检测；将另一同类型传感器模块 接于P0.13，用于实现自动门锁控制。
系统输出控制电路的设计
概述
本系统实现了机房环境数据的自动采集与存储、指标 超标报警、门锁和风扇的自动控制等功能，并可以通过 以太网将环境指标等数据发送到上位机进行实时显示， 也可通过上位机对机房内的风扇、门锁、报警灯等进行 手动开启。
当环境参数超过用户设定的阀值时（如温度超过 60°C），监控系统就会发出声音报警并自动对其进行处 理（如开启风扇）；当用于防盗的红外传感器探测到有 人进入指定区域时，就会发出光报警信号，而用于门锁 自动控制的红外传感器检测到门外有人时，就会自动打 开门锁。同时监控主机还将系统的各种参数或运行状态， 如系统时间、SD卡状态、门锁状态、风扇状态、警笛和 警灯状态等发送到上位机。
通过简单的协议转换电路，SmartARM2300工控平台 的URAT接口便可实现RS-485通信。
RS-232 至RS-485的无源转换电 路
MAX485是通过两个引脚RE（2脚）和DE（3脚）来控制 数据的输入和输出。当RE为低电平时，MAX485数据输入有 效；当DE为高电平时，MAX485数据输出有效。在半双工使 用中，通常可以将这两个脚直接相连。如图，总线空闲时， UA>UB，总线处于传输“1”的状态，且Q1导通，MAX485 处于接收状态；当发送数据“0”或“起始信号”时，Q1截 止，MAX485输出数据“0”有效（即：UA<UB），于是便 实现了RS-232至RS-485通信协议的转换。
分布式传感器通讯总线的选择
从系统抗干扰能力、可靠性、稳定性及成本等各方面 考虑，本系统采用RS-485标准作为分布式传感器与 SmartARM2300平台间通信的总线标准。
温度传感器的选择
目前应用中的温度传感器种类繁多，有电阻式温度传 感器、热电耦式温度传感器、数字温度传感器等。
LM75A 是一个高速I2C 接口的温度传感器，可以在55℃～+125℃的温度范围内将温度直接转换为数字信号， 并可实现0.125℃的精度。MCU 可以通过I2C 总线直接读 取其内部寄存器中的数据，并可通过I2C 对其内部的4个 数据寄存器进行操作，以设置成不同的工作模式。 LM75A有3个可选的逻辑地址管脚，使得同一总线上可同 时连接8 个器件而不发生地址冲突。从公司现有的资源及 设计成本考虑，本设计的温度传感器采用LM75A。
常用的输出驱动电路通常有：继电器驱动电路、晶体 管驱动电路及可控硅驱动电路等。继电器驱动电路具有 负载功率大，控制简单等特点，但由于存在机械触点， 在吸合已断开的瞬间容易对周围用电器产生电磁干扰， 且开关损耗较大；采用大功率晶体管作为开关器件则会 由于导通时管压降的存在导致大量的发热损耗；而可控 硅具控制电路简单、导通电阻小、无机械触点等优点， 所以从功耗、体积、稳定性以及效率等方面考虑，本系 统输出的驱动电路采用可控硅驱动方式 。驱动电路如下 图所示：
LPC2300系列ARM具有4个符合16C550工业标准的异步 串行口（UART0～3），并且LPC2300系列ARM的UART具有 16字节的收发FIFO，接收FIFO的触发点可设置为1、4、8 和14字节，所以其UART非常适合需要传输批量字节的应 用场合。
分布式传感器通讯总线的选择
但在工业控制等环境中，常会有电气噪声干扰传输线 路，使用RS-232 通讯时经常因外界的电气干扰而导致信 号传输错误；另外，RS-232 通讯的最大传输距离在不增 加缓冲器的情况下只可以达到15 米。而RS-422/485标准 与RS-232 标准不一样，数据信号采用差分传输方式 （Differential Driver Mode），完全可以抑制来自传输线 上的共模干扰。
无人值守机房环境监控
——基于SmartARM2300
姓名 专业
张展威 信息工程
所属部门 嵌入式事业部 指导工程师 刘伟云
项目背景
目前许多机房，如电信部门、政府机关、学校等单位 的机房，不得不采用24小时专人值班的方式，定时巡查 机房环境设备，使得不仅管理人员工作繁重，而且往往 当出现故障时也往往不能及时排除，对事故发生的时间 及责任也无科学的管理，更缺乏对已发生的故障作全面 的分析数据，使得问题不能得到完善的解决。尤其目前 国内普遍缺乏机房环境设备的专业管理人员，这对机房 的安全运行无疑又是一个不利因素。因此，针对机房监 控的发展现状及应用需求，本毕业设计要求设计一套基 于SmartARM2300的“机房无人值守环境监控”系统。
硬件电路的选择与设计
分布式传感器通讯总线的选择 温度传感器的选择 红外传感器的选择 系统输出控制电路的设计 存储介质的选择
返回
分布式传感器通讯总线的选择
根据机房的建筑结构特征以及环境指标数据采集的应 用特点可知，采集环境指标的传感器必须采用分布式安 置，如果传感器模块与监控主机之间的通信采用并行总 线的话将使得通信线路变得复杂且成本较高，因此，采 用串行通信总线将是本系统的最佳选择。
温度传感器的选择
从公司现有的资源及设计成本、设计周期等考虑，本 设计的温度传感器采用LM75A。
红外传感器的选择
对“人进入特定区域”的检测，目前用的比较广泛的 方案是采用“人体热释红外传感器”，而且市面上有很 多成熟的模块可Байду номын сангаас直接应用。为缩短设计周期，所以本 设计的红外传感器直接采用市售的热释红外传感器模块， 其输出信号为正脉冲信号。
设计特色
系统引入传感器控制块（SCB）链表，通过对SCB链表 的管理，实现了对传感器模块的动态管理，即采集环境 指标的传感器模块可以根据实际的应用需要，动态接入 监控系统或从系统中移除。系统可以管理多至255个传感 器模块。
系统示意图
无人值守机房环境监控
外围电路的选择与设计 核心模块的设计与实现 系统任务分配 上位机设计 完成情况 设计总结
本系统将热释电人体红外检测传感器模块的输出端接 于P0.12，用于实现来人检测；将另一同类型传感器模块 接于P0.13，用于实现自动门锁控制。
系统输出控制电路的设计
概述
本系统实现了机房环境数据的自动采集与存储、指标 超标报警、门锁和风扇的自动控制等功能，并可以通过 以太网将环境指标等数据发送到上位机进行实时显示， 也可通过上位机对机房内的风扇、门锁、报警灯等进行 手动开启。
当环境参数超过用户设定的阀值时（如温度超过 60°C），监控系统就会发出声音报警并自动对其进行处 理（如开启风扇）；当用于防盗的红外传感器探测到有 人进入指定区域时，就会发出光报警信号，而用于门锁 自动控制的红外传感器检测到门外有人时，就会自动打 开门锁。同时监控主机还将系统的各种参数或运行状态， 如系统时间、SD卡状态、门锁状态、风扇状态、警笛和 警灯状态等发送到上位机。
通过简单的协议转换电路，SmartARM2300工控平台 的URAT接口便可实现RS-485通信。
RS-232 至RS-485的无源转换电 路
MAX485是通过两个引脚RE（2脚）和DE（3脚）来控制 数据的输入和输出。当RE为低电平时，MAX485数据输入有 效；当DE为高电平时，MAX485数据输出有效。在半双工使 用中，通常可以将这两个脚直接相连。如图，总线空闲时， UA>UB，总线处于传输“1”的状态，且Q1导通，MAX485 处于接收状态；当发送数据“0”或“起始信号”时，Q1截 止，MAX485输出数据“0”有效（即：UA<UB），于是便 实现了RS-232至RS-485通信协议的转换。
分布式传感器通讯总线的选择
从系统抗干扰能力、可靠性、稳定性及成本等各方面 考虑，本系统采用RS-485标准作为分布式传感器与 SmartARM2300平台间通信的总线标准。
温度传感器的选择
目前应用中的温度传感器种类繁多，有电阻式温度传 感器、热电耦式温度传感器、数字温度传感器等。
LM75A 是一个高速I2C 接口的温度传感器，可以在55℃～+125℃的温度范围内将温度直接转换为数字信号， 并可实现0.125℃的精度。MCU 可以通过I2C 总线直接读 取其内部寄存器中的数据，并可通过I2C 对其内部的4个 数据寄存器进行操作，以设置成不同的工作模式。 LM75A有3个可选的逻辑地址管脚，使得同一总线上可同 时连接8 个器件而不发生地址冲突。从公司现有的资源及 设计成本考虑，本设计的温度传感器采用LM75A。
常用的输出驱动电路通常有：继电器驱动电路、晶体 管驱动电路及可控硅驱动电路等。继电器驱动电路具有 负载功率大，控制简单等特点，但由于存在机械触点， 在吸合已断开的瞬间容易对周围用电器产生电磁干扰， 且开关损耗较大；采用大功率晶体管作为开关器件则会 由于导通时管压降的存在导致大量的发热损耗；而可控 硅具控制电路简单、导通电阻小、无机械触点等优点， 所以从功耗、体积、稳定性以及效率等方面考虑，本系 统输出的驱动电路采用可控硅驱动方式 。驱动电路如下 图所示：
LPC2300系列ARM具有4个符合16C550工业标准的异步 串行口（UART0～3），并且LPC2300系列ARM的UART具有 16字节的收发FIFO，接收FIFO的触发点可设置为1、4、8 和14字节，所以其UART非常适合需要传输批量字节的应 用场合。
分布式传感器通讯总线的选择
但在工业控制等环境中，常会有电气噪声干扰传输线 路，使用RS-232 通讯时经常因外界的电气干扰而导致信 号传输错误；另外，RS-232 通讯的最大传输距离在不增 加缓冲器的情况下只可以达到15 米。而RS-422/485标准 与RS-232 标准不一样，数据信号采用差分传输方式 （Differential Driver Mode），完全可以抑制来自传输线 上的共模干扰。
无人值守机房环境监控
——基于SmartARM2300
姓名 专业
张展威 信息工程
所属部门 嵌入式事业部 指导工程师 刘伟云
项目背景
目前许多机房，如电信部门、政府机关、学校等单位 的机房，不得不采用24小时专人值班的方式，定时巡查 机房环境设备，使得不仅管理人员工作繁重，而且往往 当出现故障时也往往不能及时排除，对事故发生的时间 及责任也无科学的管理，更缺乏对已发生的故障作全面 的分析数据，使得问题不能得到完善的解决。尤其目前 国内普遍缺乏机房环境设备的专业管理人员，这对机房 的安全运行无疑又是一个不利因素。因此，针对机房监 控的发展现状及应用需求，本毕业设计要求设计一套基 于SmartARM2300的“机房无人值守环境监控”系统。
硬件电路的选择与设计
分布式传感器通讯总线的选择 温度传感器的选择 红外传感器的选择 系统输出控制电路的设计 存储介质的选择
返回
分布式传感器通讯总线的选择
根据机房的建筑结构特征以及环境指标数据采集的应 用特点可知，采集环境指标的传感器必须采用分布式安 置，如果传感器模块与监控主机之间的通信采用并行总 线的话将使得通信线路变得复杂且成本较高，因此，采 用串行通信总线将是本系统的最佳选择。
温度传感器的选择
从公司现有的资源及设计成本、设计周期等考虑，本 设计的温度传感器采用LM75A。
红外传感器的选择
对“人进入特定区域”的检测，目前用的比较广泛的 方案是采用“人体热释红外传感器”，而且市面上有很 多成熟的模块可Байду номын сангаас直接应用。为缩短设计周期，所以本 设计的红外传感器直接采用市售的热释红外传感器模块， 其输出信号为正脉冲信号。
设计特色
系统引入传感器控制块（SCB）链表，通过对SCB链表 的管理，实现了对传感器模块的动态管理，即采集环境 指标的传感器模块可以根据实际的应用需要，动态接入 监控系统或从系统中移除。系统可以管理多至255个传感 器模块。
系统示意图
无人值守机房环境监控
外围电路的选择与设计 核心模块的设计与实现 系统任务分配 上位机设计 完成情况 设计总结