基于單片機的網(wǎng)絡(luò )控制實(shí)現溫控系統的設計

摘要：文中將嵌入式控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)相結合，實(shí)現了基于單片機通過(guò)因特網(wǎng)的控制實(shí)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(wǎng)控制器CS8900A實(shí)現本地局域網(wǎng)的功能，通過(guò)TCP協(xié)議提供與因特網(wǎng)進(jìn)行連接，可以實(shí)現對溫箱的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)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(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò )控制；MSP430F149；CS8900A；溫控

網(wǎng)絡(luò )控制系統(NCSs)已經(jīng)成為學(xué)術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域的主要研究中心之一，隨著(zhù)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(zhù)社會(huì )發(fā)展的需求，人們對溫箱的應用和需求越來(lái)越廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活或科學(xué)實(shí)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(shù)和網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)結合起來(lái)實(shí)現了基于網(wǎng)絡(luò )控制系統的嵌入式溫箱控制系統的設計。網(wǎng)絡(luò )控制系統就是通過(guò)控制系統元件(傳感器、控制器、執行器等)，使用共享的網(wǎng)絡(luò )而實(shí)現信息(標準輸入和輸出、控制輸入等)的交換。通過(guò)TCP協(xié)議將嵌入式系統采集到的溫度信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )化控制與協(xié)調系統和網(wǎng)絡(luò )監測系統并進(jìn)行計算和判斷后控制和協(xié)調單片機的行為。網(wǎng)絡(luò )化檢測系統通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)布對單片機的控制信號，來(lái)實(shí)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(lǐng)域。

1 系統工作原理
文中基于網(wǎng)絡(luò )控制系統的設計思想開(kāi)發(fā)了遠程溫箱控制系統，整個(gè)系統采用B／S結構，即Browser／Server，瀏覽器／服務(wù)器結構，就是只安裝維護一個(gè)服務(wù)器(Server)，而客戶(hù)端采用瀏覽器(Browse)運行軟件。該系統主要由客戶(hù)端模塊，互聯(lián)網(wǎng)Internet模塊，單片機控制器及被控對象模塊構成。位于客戶(hù)端的用戶(hù)使用瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)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(guò)HTTP協(xié)議將數據自動(dòng)封裝為T(mén)CP或UDP然后在網(wǎng)絡(luò )上傳輸，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口CS8900A將所有從客戶(hù)端傳送來(lái)的信息進(jìn)行自動(dòng)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(jìn)行溫度控制，同理溫箱的溫度狀況也可以傳遞到客戶(hù)端模塊，從而實(shí)現客戶(hù)端與單片機之間通信，互聯(lián)網(wǎng)Internet模塊是整個(gè)控制系統的核心，實(shí)現遠程客戶(hù)端與溫箱問(wèn)的信息交互。單片機它主要接收遠程客戶(hù)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(hù)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(wǎng)控制器CS8900A網(wǎng)絡(luò )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(gè)功能模塊的啟動(dòng)和運行，如圖溫度的測量部分，控制數據發(fā)送，并通過(guò)與網(wǎng)絡(luò )接口芯片RTL8019AS的連接實(shí)現與PC機的以太網(wǎng)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(hù)通過(guò)客戶(hù)機上的與INTERNER相連接的標準IE瀏覽器通過(guò)CS8900A以太網(wǎng)控制器與單片機之間通過(guò)通信從而實(shí)現對現場(chǎng)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(xiàn)性降壓。電源電路原理如圖2所示。