基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)現(xiàn)溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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(jié)合，實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)通過因特網(wǎng)的控制實(shí)現(xiàn)溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，文中所采用的是MSP430F1 49單片機(jī)作為控制核心，MSP430F149微控制器控制以太網(wǎng)控制器CS8900A實(shí)現(xiàn)本地局域網(wǎng)的功能，通過TCP協(xié)議提供與因特網(wǎng)進(jìn)行連接，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫箱的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)有效地控制。系統(tǒng)體積小巧，具備溫度采集和遠(yuǎn)程控制功能和良好的可擴(kuò)展性。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)控制；MSP430F149；CS8900A；溫控

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(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，隨著日益增加的研究趨勢(shì)和研究需要，能夠成功應(yīng)用最新的知識(shí)和信息則顯得格外的重要。隨著社會(huì)發(fā)展的需求，人們對(duì)溫箱的應(yīng)用和需求越來越廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活或科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們隨處都可以看到溫箱的應(yīng)用。本文是將嵌入式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的嵌入式溫箱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)就是通過控制系統(tǒng)元件(傳感器、控制器、執(zhí)行器等)，使用共享的網(wǎng)絡(luò)而實(shí)現(xiàn)信息(標(biāo)準(zhǔn)輸入和輸出、控制輸入等)的交換。通過TCP協(xié)議將嵌入式系統(tǒng)采集到的溫度信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)化控制與協(xié)調(diào)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并進(jìn)行計(jì)算和判斷后控制和協(xié)調(diào)單片機(jī)的行為。網(wǎng)絡(luò)化檢測(cè)系統(tǒng)通過以太網(wǎng)發(fā)布對(duì)單片機(jī)的控制信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫箱的溫度控制，該系統(tǒng)可應(yīng)用于遠(yuǎn)程操作和控制等領(lǐng)域。

1 系統(tǒng)工作原理
文中基于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想開發(fā)了遠(yuǎn)程溫箱控制系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)采用B／S結(jié)構(gòu)，即Browser／Server，瀏覽器／服務(wù)器結(jié)構(gòu)，就是只安裝維護(hù)一個(gè)服務(wù)器(Server)，而客戶端采用瀏覽器(Browse)運(yùn)行軟件。該系統(tǒng)主要由客戶端模塊，互聯(lián)網(wǎng)Internet模塊，單片機(jī)控制器及被控對(duì)象模塊構(gòu)成。位于客戶端的用戶使用瀏覽器訪問單片機(jī)控制器及被控對(duì)象模塊，在瀏覽器中登錄成功后，通過HTTP協(xié)議將數(shù)據(jù)自動(dòng)封裝為TCP或UDP然后在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，然后通過網(wǎng)絡(luò)接口CS8900A將所有從客戶端傳送來的信息進(jìn)行自動(dòng)拆封出數(shù)據(jù)并傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)控制器及被控對(duì)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端模塊，從而實(shí)現(xiàn)客戶端與單片機(jī)之間通信，互聯(lián)網(wǎng)Internet模塊是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程客戶端與溫箱問的信息交互。單片機(jī)它主要接收遠(yuǎn)程客戶端的命令，完成對(duì)溫箱的控制，并將溫箱的溫度
信息反饋給遠(yuǎn)程客戶端。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本溫控系統(tǒng)的主要芯片是單片機(jī)MSP430F149芯片MCU。主要的器件有：數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC5571，鉑金電阻芯片，壓縮機(jī)，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(jī)MSP430F149是系統(tǒng)的控制中心，它監(jiān)控各個(gè)功能模塊的啟動(dòng)和運(yùn)行，如圖溫度的測(cè)量部分，控制數(shù)據(jù)發(fā)送，并通過與網(wǎng)絡(luò)接口芯片RTL8019AS的連接實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的以太網(wǎng)通信。
系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程控制端，Internet，CS8900A，MSP430F149單片機(jī)。位于遠(yuǎn)程控制端的用戶通過客戶機(jī)上的與INTERNER相連接的標(biāo)準(zhǔn)IE瀏覽器通過CS8900A以太網(wǎng)控制器與單片機(jī)之間通過通信從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，達(dá)到溫度的控制。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示：

2．1 電源電路設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)需要使用+5 V和+3．3 V的直流穩(wěn)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(tǒng)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。