嵌入式系统设计,嵌入式机房监控系统的设计.docx

《嵌入式系统设计》课程设计报告 嵌入式机房监控系统的设计 姓名： 学号： 专业： 学院： 2016年5月28日 摘要：文设计了一种基于嵌入式系统的机房环境监控系统，本系统可对机房内的各种环境参数进行监测和监视，并通过GSM短信和语音电话等通讯手段将环境异常情况及时反映给维护人员，实现机房的科学管理。利用嵌入式机房监控系统，解决机房监控系统的远程控制、程序维护等问题。 关键词：嵌入式系统；监控系统；机房监测；远程控制 0 引言 随着我国经济的发展和计算机技术的普及，各行业对计算机系统的依赖越来越大，计算机房已成为各大单位的重要组成部分。为了确保机房设备的正常运行，对机房环境(温度、湿度、漏水等)的维护提出了更高的要求。这种要求的特点是：实现对机房环境的远程监控，一旦机房环境出现异常，实时地将情况传送给管理人员，以便对异常隋况进行及时有效地处理，最终实现无人职守。 与此同时，随着电子科学技术的发展，利用嵌入式技术构建远程监控系统凭借体积小、远程化、成本低、功耗小、操作界面人性化等特点已成为监控系统的发展主流[1]。监控系统一般采用B/S结构，为了提高运行效率和资源利用率，系统嵌入式Web是以TCP/IP协议为底层，以HTTP为应用层的通信协议，为服务器提供了可靠的网络服务，并对其功能和实现进行优化，提高了传输速度和处理效率。监控端试用浏览器通过IP地址即可访问服务器实现监控功能[2]。 1 系统设计方案 本设计有以下要求： （1）监测功能包括交流无源、直流欠压、环境温度、环境烟雾的监测； （2）报警方式多样化，诸如：发短信、打电话、现场语音警示； （3）可以支持远程监测与控制。 1.1 系统工作原理 借助GSM网络平台并利用语音和短信的方式，使机房动力与环境监测报警系统实时报警机房动力丢失或不足以及环境温度过高与烟雾浓度过高。另外，通过短信方式对该系统进行各项功能与参数设置，通过电话方式确认系统运行的可靠性。 1.2系统总体设计 本系统采用STM32F103为主控芯片，因其精度较高，操作比较灵活，输入电??和输出电路由芯片来进行处理，电路的系统的稳定性高，功耗小。如图1所示嵌入式机房监控系统的原理框图，它主要由监测电路、GSM模块电路、语音电路、液晶显示电路、最小系统电路和电源电路六部分所构成。 最小系统电路 监测电路 语音电路 GSM模块电路 嵌入式芯片 图1 嵌入式机房监控系统的原理框图 液晶显示电路 1.3 所用设备和软件 本设计除了需要计算机，还会用到三款软件：作图软件Protel99SE、仿真软件Proteus、编程软件Keil uVision4。关于这三种软件的简介如表1所示。 表1 软件简介软件名称软件图标主要特点作用备注Protel99SEProtel99SE是PC环境下以独特设计管理和协作技术为核心的印制电路板设计软件系统，是基于Windows 95/98/2000/NT的全32位EDA设计系统。它主要采用了SmartDoc技术、SmartTool技术、SmartTeam技术[6]。绘制电路图和PCB板串口调试助手串口调试助手软件支持常用的110~25600bps波特率及自定义波特率，可以自动识别串口，能设置校验、数据位和停止位，能以ASCII码或十六进制接收或发送任何数据或字符，可以任意设定自动发送周期,并能将接收数据保存成文本文件，能发送任意大小的文本文件。查看串口数据Keil uVision4uVision4在uVision3 IDE的基础上，增加了更多大众化的功能：多显示器和灵活的窗口管理系统；系统浏览器窗口的显示设备外设寄存器信息；调试还原视图创建并保存多个调试窗口布局；多项目工作区简化与众多的项目。编写程序2 系统硬件设计 基于STM32F103的嵌入式机房监控系统电路由监测电路、GSM模块电路、语音电路、液晶显示电路、最小系统电路和电源电路六部分所构成。监测电路负责动力监测和环境监测，当监测的有异常情况时，会通过GSM模块电路中的G600发送短信给指定的手机号码；通过短信方式对该系统进行各项功能与参数设置，通过电话方式确认系统运行的可靠性。语音电路的功能就是在电话方式时播放当前系统状况；而液晶显示电路会显示系统监测到的当前信息；电源电路为整个系统提供能源。 图2 监测电路 2.1 监测电路 监测电路负责动力监测和环境监测，即交流无源（交流220V）、直流欠压（直流48V）、环境温度、环境烟雾的监测。如图2所示监测电路，动力监测就是动力电源通过简单的降压电路后，检测光耦另一端的开关信号的有无；而环境监测是直接读取传感器的AD值[4]。 （1）交流无源监测 当交流电源低于200V或断电