基于单片机的网络控制实现温控系统的设计

摘要：文中将嵌入式控制技术与网络控制技术相结合，实现了基于单片机通过因特网的控制实现温控系统的设计，文中所采用的是MSP430F1 49单片机作为控制核心，MSP430F149微控制器控制以太网控制器CS8900A实现本地局域网的功能，通过TCP协议提供与因特网进行连接，可以实现对温箱的温度进行实时有效地控制。系统体积小巧，具备温度采集和远程控制功能和良好的可扩展性。
关键词：网络控制；MSP430F149；CS8900A；温控

网络控制系统(NCSs)已经成为学术和工业领域的主要研究中心之一，随着日益增加的研究趋势和研究需要，能够成功应用最新的知识和信息则显得格外的重要。随着社会发展的需求，人们对温箱的应用和需求越来越广泛，在工业生产和日常生活或科学实验中，我们随处都可以看到温箱的应用。本文是将嵌入式技术和网络控制技术结合起来实现了基于网络控制系统的嵌入式温箱控制系统的设计。网络控制系统就是通过控制系统元件(传感器、控制器、执行器等)，使用共享的网络而实现信息(标准输入和输出、控制输入等)的交换。通过TCP协议将嵌入式系统采集到的温度信息发送到网络化控制与协调系统和网络监测系统并进行计算和判断后控制和协调单片机的行为。网络化检测系统通过以太网发布对单片机的控制信号，来实现对温箱的温度控制，该系统可应用于远程操作和控制等领域。

1 系统工作原理
文中基于网络控制系统的设计思想开发了远程温箱控制系统，整个系统采用B／S结构，即Browser／Server，浏览器／服务器结构，就是只安装维护一个服务器(Server)，而客户端采用浏览器(Browse)运行软件。该系统主要由客户端模块，互联网Internet模块，单片机控制器及被控对象模块构成。位于客户端的用户使用浏览器访问单片机控制器及被控对象模块，在浏览器中登录成功后，通过HTTP协议将数据自动封装为TCP或UDP然后在网络上传输，然后通过网络接口CS8900A将所有从客户端传送来的信息进行自动拆封出数据并传输到单片机控制器及被控对象温箱模块进行温度控制，同理温箱的温度状况也可以传递到客户端模块，从而实现客户端与单片机之间通信，互联网Internet模块是整个控制系统的核心，实现远程客户端与温箱问的信息交互。单片机它主要接收远程客户端的命令，完成对温箱的控制，并将温箱的温度
信息反馈给远程客户端。

2 系统硬件设计
本温控系统的主要芯片是单片机MSP430F149芯片MCU。主要的器件有：数模转换器DAC5571，铂金电阻芯片，压缩机，加热丝，以太网控制器CS8900A网络接口芯片RTL8019AS等。
硬件体系上单片机MSP430F149是系统的控制中心，它监控各个功能模块的启动和运行，如图温度的测量部分，控制数据发送，并通过与网络接口芯片RTL8019AS的连接实现与PC机的以太网通信。
系统主要由远程控制端，Internet，CS8900A，MSP430F149单片机。位于远程控制端的用户通过客户机上的与INTERNER相连接的标准IE浏览器通过CS8900A以太网控制器与单片机之间通过通信从而实现对现场设备的控制，达到温度的控制。系统体系结构如图1所示：

2．1 电源电路设计
本系统需要使用+5 V和+3．3 V的直流稳压电源，其中MSP430F149及部分外围电器需要+3．3 V电源，另外部分需要+5 V电源，在本系统中．以+5 V直流电压为输入电压，+3．3 V由+5 V直接线性降压。电源电路原理如图2所示。