基于單片機的網絡控制實現溫控系統的設計
摘要:文中將嵌入式控制技術與網絡控制技術相結合,實現了基于單片機通過因特網的控制實現溫控系統的設計,文中所采用的是MSP430F1 49單片機作為控制核心,MSP430F149微控制器控制以太網控制器CS8900A實現本地局域網的功能,通過TCP協議提供與因特網進行連接,可以實現對溫箱的溫度進行實時有效地控制。系統體積小巧,具備溫度采集和遠程控制功能和良好的可擴展性。
關鍵詞:網絡控制;MSP430F149;CS8900A;溫控
網絡控制系統(NCSs)已經成為學術和工業領域的主要研究中心之一,隨著日益增加的研究趨勢和研究需要,能夠成功應用最新的知識和信息則顯得格外的重要。隨著社會發展的需求,人們對溫箱的應用和需求越來越廣泛,在工業生產和日常生活或科學實驗中,我們隨處都可以看到溫箱的應用。本文是將嵌入式技術和網絡控制技術結合起來實現了基于網絡控制系統的嵌入式溫箱控制系統的設計。網絡控制系統就是通過控制系統元件(傳感器、控制器、執行器等),使用共享的網絡而實現信息(標準輸入和輸出、控制輸入等)的交換。通過TCP協議將嵌入式系統采集到的溫度信息發送到網絡化控制與協調系統和網絡監測系統并進行計算和判斷后控制和協調單片機的行為。網絡化檢測系統通過以太網發布對單片機的控制信號,來實現對溫箱的溫度控制,該系統可應用于遠程操作和控制等領域。
1 系統工作原理
文中基于網絡控制系統的設計思想開發了遠程溫箱控制系統,整個系統采用B/S結構,即Browser/Server,瀏覽器/服務器結構,就是只安裝維護一個服務器(Server),而客戶端采用瀏覽器(Browse)運行軟件。該系統主要由客戶端模塊,互聯網Internet模塊,單片機控制器及被控對象模塊構成。位于客戶端的用戶使用瀏覽器訪問單片機控制器及被控對象模塊,在瀏覽器中登錄成功后,通過HTTP協議將數據自動封裝為TCP或UDP然后在網絡上傳輸,然后通過網絡接口CS8900A將所有從客戶端傳送來的信息進行自動拆封出數據并傳輸到單片機控制器及被控對象溫箱模塊進行溫度控制,同理溫箱的溫度狀況也可以傳遞到客戶端模塊,從而實現客戶端與單片機之間通信,互聯網Internet模塊是整個控制系統的核心,實現遠程客戶端與溫箱問的信息交互。單片機它主要接收遠程客戶端的命令,完成對溫箱的控制,并將溫箱的溫度
信息反饋給遠程客戶端。
2 系統硬件設計
本溫控系統的主要芯片是單片機MSP430F149芯片MCU。主要的器件有:數模轉換器DAC5571,鉑金電阻芯片,壓縮機,加熱絲,以太網控制器CS8900A網絡接口芯片RTL8019AS等。
硬件體系上單片機MSP430F149是系統的控制中心,它監控各個功能模塊的啟動和運行,如圖溫度的測量部分,控制數據發送,并通過與網絡接口芯片RTL8019AS的連接實現與PC機的以太網通信。
系統主要由遠程控制端,Internet,CS8900A,MSP430F149單片機。位于遠程控制端的用戶通過客戶機上的與INTERNER相連接的標準IE瀏覽器通過CS8900A以太網控制器與單片機之間通過通信從而實現對現場設備的控制,達到溫度的控制。系統體系結構如圖1所示:
2.1 電源電路設計
本系統需要使用+5 V和+3.3 V的直流穩壓電源,其中MSP430F149及部分外圍電器需要+3.3 V電源,另外部分需要+5 V電源,在本系統中.以+5 V直流電壓為輸入電壓,+3.3 V由+5 V直接線性降壓。電源電路原理如圖2所示。
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