Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1 Интерфейс 1 - Wire 9
1.2 Шина I2C 18
1.3 Обзор датчиков 23
1.4 Адаптер DS9490R USB - 1-Wire RJ11 30
1.5 Преобразователь DS28E17 1-Wire - I2C 32
1.6 Интегрированная среда разработки Qt Creator 43
2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 47
2.1 TMEX API 47
2.2 Разработка программного обеспечения 51
2.2.1 Принцип работы датчика HDC1080 61
2.2.2 Принцип работы датчика SHT35 65
2.3 Руководство по эксплуатации программного обеспечения 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 77
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Исходный код программы 79
Микроклимат помещения - это состояние его внутренней среды, оказывающей непосредственное воздействие на организм человека. В нормативном документе СанПиН 2.2.4.548-96 [1], обязательном для
соблюдения всеми организациями, учреждениями, предприятиями независимо от их формы собственности и организационно-правовой формы, содержатся гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. Их соблюдение позволяет поддерживать на рабочем месте здоровую, благоприятную для человека обстановку. Оптимальные микроклиматические условия обеспечивают человеку полный комфорт, сохраняя нормальное тепловое и функциональное состояние его организма в течение восьмичасового рабочего дня. В этом случае механизмы терморегуляции работают с минимальным напряжением, что не вызывает отклонений в состоянии здоровья человека. Соблюдение определённых микроклиматических требований является важной задачей для фармацевтических, сельскохозяйственных и многих других промышленных предприятий. Исходя из этого, современным предприятиям требуется автоматическая система мониторинга параметров микроклимата для наблюдения за изменяющимися внешними параметрами среды (температура, влажность) и для отслеживания негативных тепловых воздействий в помещениях.
Интеллектуальная система мониторинга параметров микроклимата состоит из датчиков температуры, работающих по интерфейсу 1-Wire (DS18S20, DS18B20), датчиков температуры и влажности I2C (HDC1080, SHT35), преобразователя 1-Wire - I2C DS28E17, адаптера USB - 1-Wire DS9490R и программного обеспечения TGM-viewer. В качестве регистрирующего устройства выступает персональный компьютер с необходимыми драйверами.
Основная работа заключается в разработке программного обеспечения (приложения с графическим интерфейсом), способного отображать показания датчиков на главном окне и с возможностью записи результатов измерений в текстовый файл. Приложение должно реагировать на динамику подключения и отключения датчиков. Данное приложение можно использовать для поверки партии датчиков.
Актуальность работы: Параметры микроклимата присутствуют всюду и их необходимо учитывать при ведении каких-либо технологических процессов, транспортировке и хранении различных приборов. Сочетание этих параметров (температура, влажность) может оказывать негативное воздействие на организм человека, продукты питания, лекарственные препараты и многое другое. Существующие технологические методы решения этой проблемы имеют ограниченный функционал или могут быть недоступны пользователю по различным финансовым причинам. Таким образом, создание гибкого программного обеспечения для мониторинга параметров микроклимата и поверки датчиков является актуальной задачей.
Цель работы: Разработка программного обеспечения для мониторинга параметров микроклимата с использованием высокоточных датчиков температуры и влажности различных производителей, способного определять температуру и влажность помещения в режиме реального времени с возможностью записи результатов измерений в текстовый файл с периодичностью, выбранной пользователем.
Задачи, для выполнения данной работы:
1. Анализ протоколов передачи данных (1-Wire, I2C);
2. Анализ датчиков;
3. Изучение принципа передачи данных по протоколу 1-Wire;
4. Изучение принципа работы преобразователя DS28E17 1-Wire - I2C для работы с датчиками I2C на шине 1-Wire;
В результате работы были изучены интерфейсы передачи данных 1- Wire, I2C, а также датчики, работающие по этим интерфейсам, такие как DS18S20, DS18B20, HDC1080, SHT35. Рассмотрены достоинства и
недостатки, используемых датчиков и принцип работы преобразователя DS28E17 1-Wire - I2C. На основе простоты и удобства в использовании была выбрана среда разработки программного обеспечения Qt Creator. Изучены функции API для связи с устройствами.
В итоге было создано программное обеспечение TGM-viewer для мониторинга параметров микроклимата, способное отображать данные температуры и влажности в режиме реального времени с возможностью записи данных в текстовый файл с периодичностью, выбранной пользователем. В отличие от существующих программ, ПО TGM-viewer способно работать с датчиками I2C на шине 1-Wire и имеет дополнительные возможности (запись данных с пользовательской периодичностью, таймер обратного отсчёта для записи результатов измерений, открытие отчётов с измерениями с главного окна программы). Благодаря разработанной программе, есть возможность поверять большое количество датчиков на шине 1-Wire и отображать критические состояния этих датчиков.
Приложение готово к использованию и распространению на операционные системы Windows XP и выше, а также к внедрению на различные промышленные, фармацевтические, сельскохозяйственные и другие предприятия.
В дальнейшем планируются улучшения программного обеспечения, такие как:
1. Возможность работы с новыми датчиками, например, с датчиком атмосферного давления BMP180;
2. Вывод результатов измерений в табличном формате (.csv, .xlsx);
3. Построение графиков температуры (влажности) от времени;
4. Сохранение измерительных отчётов в формате PDF и вывод их на
печать.
