本發(fā)明是一種可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的加熱爐控制系統(tǒng)，尤其是基于STM32、溫度檢測、無線傳輸?shù)臏囟瓤刂坪蛯?shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，屬于工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近些年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，已經(jīng)成為了一種發(fā)展趨勢。如何實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程快速準(zhǔn)確的傳輸，以及如何對(duì)設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確可靠地操作，已經(jīng)成為了先進(jìn)工業(yè)控制過程中的發(fā)展要求。另外，現(xiàn)在大部分的先進(jìn)控制系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更好的控制效果，通過對(duì)系統(tǒng)周期性的進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性能評(píng)估，也可以保證更少的能源消耗，實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益，但由于先進(jìn)控制系統(tǒng)的設(shè)備成本普遍比較高，維護(hù)難度比較大，這在一定程度上也很大的限制了先進(jìn)控制系統(tǒng)的普及，所以相對(duì)于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)普及度還比較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于STM32的遠(yuǎn)程監(jiān)控的加熱爐控制系統(tǒng)，它既可以現(xiàn)場對(duì)設(shè)備通過觸摸顯示屏模塊進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，也可以將系統(tǒng)的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)的顯示在顯示屏上；同時(shí)，該裝置加入無線傳輸模塊可以對(duì)設(shè)備狀態(tài)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

本發(fā)明包括STM32微處理器控制模塊、溫度檢測模塊、占空比控制電路模塊、觸摸顯示屏模塊、無線傳輸模塊、時(shí)鐘模塊以及電源模塊，其特征在于：采用STM32微處理器作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，對(duì)加熱爐進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的溫度檢測模塊采集到的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，根據(jù)處理的結(jié)果，發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)控制占空比控制模塊；整個(gè)系統(tǒng)的溫度采集設(shè)備部分由溫度檢測模塊組成，以獲取加熱爐的實(shí)時(shí)溫度；STM32微處理器控制模塊發(fā)送指令給占空比控制電路模塊，決定輸出的占空比，達(dá)到控制爐溫的目的；另外，無線傳輸模塊可以實(shí)時(shí)將STM32微處理器控制模塊的處理結(jié)果，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸；整個(gè)系統(tǒng)的交互模塊由觸摸顯示屏模塊實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，也可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的操作；系統(tǒng)的時(shí)鐘模塊由高精度的晶振Y1、Y2為STM32微處理器控制模塊分別提供穩(wěn)定可靠的低速和高速時(shí)鐘源；設(shè)備具有統(tǒng)一的電源模塊，可以為整個(gè)系統(tǒng)的所有設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源和不同工作功率需求。

進(jìn)一步說，加熱爐的工作溫度由溫度檢測模塊實(shí)時(shí)采集，然后進(jìn)行相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過接口電路將檢測的溫度信息送至STM32微處理器控制模塊。

進(jìn)一步說，通過觸摸顯示屏模塊可以很方便的查看系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并可以方便的對(duì)加熱爐進(jìn)行相應(yīng)的操作。

進(jìn)一步說，通過無線傳輸模塊可以將STM32微處理器控制模塊處理后的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，方便的實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

本系統(tǒng)的具體電路結(jié)構(gòu)是：

所述的STM32微處理器的型號(hào)是STM32F103，STM32微處理器的PC14、PC15引腳與晶振Y1相連，然后通過電容C5、C8并聯(lián)接地；OSC_IN、OSC_OUT高速外部引腳與晶振Y2相連通過電容C6、C9并聯(lián)接地；STM32微處理器的復(fù)位電路將NRST引腳通過電阻R1接到電源，通過電容C3接地，使用S1按鍵控制是否復(fù)位；STM32微處理器的啟動(dòng)方式電路是將BOOT0、BOOT1通過電阻一端接至電源，另一端通過跳帽J1、J2選擇是否接地來選擇啟動(dòng)方式； STM32微處理器的PA0、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6端口分別與觸摸顯示屏模塊的ADS7843控制芯片的DCLK、、DIN、BUSY、DOUT、端口相連，接收觸摸顯示屏模塊的指令和發(fā)送相關(guān)的信息予以顯示；STM32微處理器的PB0端口與OP07運(yùn)放的輸出端口相連，用以獲取加熱爐的工作溫度；STM32微處理器的PA1端口與占空比控制電路模塊的輸入端相連，輸出相應(yīng)的占空比，控制加熱爐的工作功率，以達(dá)到控制加熱爐溫度的目的；STM32微處理器具有串口發(fā)送與接收的功能的PA9、PA10端口通過電平轉(zhuǎn)換電路與無線傳輸模塊帶有GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能的USR-D的URXD1、UTXD1端口相連; STM32微處理器的JNRST、JTDI、JTMS、JTCK、JTDO各引腳與JTAG接口的JNRST、JTDI、JTMS、JTCK、JTDO各引腳相連，實(shí)現(xiàn)仿真與調(diào)試。

所述的溫度檢測模塊使用OP07集成運(yùn)放與熱電偶構(gòu)成。熱電偶與OP07集成運(yùn)放的同相輸入端相連，相連點(diǎn)通過電阻R30、R31與VCC相接，電阻R30與R31相連的點(diǎn)接地，而二極管D6一端接地，另一端連接到微處理器R30與R31的連接點(diǎn)處，起到消除電路抖動(dòng)的作用；熱電偶再通過電容C21和電阻R29與OP07集成運(yùn)放的反相輸入端相連，然后將C21與R29相連的點(diǎn)接地，電阻R28一端接到OP07集成運(yùn)放的反相輸入端，一端接到OP07集成運(yùn)放的輸出端，以實(shí)現(xiàn)反饋。

所述的占空比控制電路模塊由MOC3022光觸發(fā)可控硅與L401E3雙向可控硅開關(guān)構(gòu)成。占空比控制電路模塊的輸入端與STM32微處理器模塊的具有占空比輸出功能的PA1端口相接，通過STM32微處理器模塊輸出的占空比控制占空比控制電路模塊的一個(gè)周期的通斷，達(dá)到控制加熱爐溫度的目的。

所述的觸摸顯示屏模塊由ADS7843控制芯片與觸摸屏組成。ADS7843的供電端口VCC與電容C1、C2一端相連，電容C1、C2并聯(lián)另一端接地；V_ref參考電壓接口通過電容C4與VCC相接；端口DCLK、、DIN、BUSY、DOUT、通過上拉電阻R6，上拉后與STM32微處理器模塊的PA0、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6端口分別相接；X+、X-、Y+、Y-端口與觸摸屏相接，實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸屏的控制。

所述的無線傳輸模塊可以進(jìn)行GRRS數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。USR-D的LINK端口與三極管Q6通過電阻R25相接，三極管Q6的一端接地，另一端與發(fā)光二極管D3相連，發(fā)光二極管D3通過電阻R21接到電源VCC上，LINK1端口與三極管Q7通過電阻R26相接，三極管Q7的一端接地，另一端與發(fā)光二極管D4相連，發(fā)光二極管D4通過電阻R22接到電源VCC上，LINK2端口與三極管Q8通過電阻R27相接，三極管Q8的一端接地，另一端與發(fā)光二極管D5相連，發(fā)光二極管D5通過電阻R23接到電源VCC上；URXD1接收串口通過由電阻R14、R15、R16、R17與三極管Q3、Q4構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路與STM32微處理器的PA9端口相接，UTXD1發(fā)送串口通過由電阻R9、R10、R11、R12與三極管Q1、Q2構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路與STM32微處理器的PA10端口相接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸；WORK端口通過R20與電源VCC相連，相連的端口同時(shí)與發(fā)光二極管D2相連，再串接到電阻R24，然后接地；POWKEY端口接到三極管Q5的集電極，三極管Q5的發(fā)射極接地，三極管Q5的基極通過電阻R18，與開關(guān)相連接到3.3V電源，同時(shí)通過電容C20并聯(lián)電阻R19接地；VCAP與并聯(lián)的電容C13、C14、C15相連，一端接地，另一端與3.3V電源相連；RELOAD端口通過電阻R7接到電源，通過電容C3接地，使用S3按鍵控制是否恢復(fù)出廠設(shè)置；RESET端口通過電阻R8接到電源,通過電容C7接地，使用S2按鍵控制是否復(fù)位，無線傳輸模塊USR-D采用芯片USR-GPRS232-7S3。

本發(fā)明運(yùn)用STM32微處理器、溫度檢測傳感器、觸摸顯示屏、無線傳輸設(shè)備等器件，根據(jù)溫度檢測模塊獲取加熱爐的當(dāng)前溫度，使用占空比調(diào)節(jié)的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱爐的溫度控制。另一方面，可以通過觸摸顯示屏模塊實(shí)時(shí)觀測到系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的操作；使用無線傳輸模塊，通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)獲取系統(tǒng)工作信息，并及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。極大的提高了自動(dòng)化程度，方便了人與機(jī)器的交互，可以便利的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖2為本發(fā)明的STM32微處理器模塊原理圖；

圖3為本發(fā)明的時(shí)鐘模塊原理圖；

圖4為本發(fā)明的溫度檢測模塊原理圖；

圖5為本發(fā)明的占空比控制電路模塊原理圖；

圖6為本發(fā)明的觸摸顯示屏模塊原理圖；

圖7 為本發(fā)明的無線傳輸模塊原理圖；

圖8 為本發(fā)明的電源模塊原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明提供一種基于STM32的遠(yuǎn)程監(jiān)控的加熱爐控制系統(tǒng)，它既可以現(xiàn)場對(duì)設(shè)備通過觸摸屏顯示屏模塊進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，也可以將系統(tǒng)的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)的顯示在顯示屏上；同時(shí)，該裝置加入無線傳輸模塊可以對(duì)設(shè)備狀態(tài)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

如圖1所示，本發(fā)明是一種基于STM32的遠(yuǎn)程監(jiān)控的加熱爐監(jiān)控系統(tǒng)，包括STM32微處理器控制模塊、溫度檢測模塊、占空比控制電路模塊、觸摸顯示屏模塊、無線傳輸模塊、時(shí)鐘模塊以及電源模塊，其特征在于：采用STM32微處理器作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，對(duì)加熱爐進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的溫度檢測模塊采集到的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，根據(jù)處理的結(jié)果，發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)控制占空比控制模塊；整個(gè)系統(tǒng)的溫度采集設(shè)備部分由溫度檢測模塊組成，以獲取加熱爐的實(shí)時(shí)溫度；STM32微處理器控制模塊發(fā)送指令給占空比控制電路模塊，決定輸出的占空比，達(dá)到控制爐溫的目的；另外，無線傳輸模塊可以實(shí)時(shí)將STM32微處理器控制模塊的處理結(jié)果，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸；整個(gè)系統(tǒng)的交互模塊由觸摸顯示屏模塊實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，也可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的操作；系統(tǒng)的時(shí)鐘模塊由高精度的晶振Y1、Y2為STM32微處理器控制模塊分別提供穩(wěn)定可靠的低速和高速時(shí)鐘源；設(shè)備具有統(tǒng)一的電源模塊，可以為整個(gè)系統(tǒng)的所有設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源和不同工作功率需求，見圖8。

如圖2和圖3所示，所述的STM32微處理器的型號(hào)是STM32F03，STM32微處理器的PC14、PC15引腳與晶振Y1相連，然后通過10pF的電容C5、C8并聯(lián)接地；OSC_IN、OSC_OUT高速外部引腳與晶振Y2相連通過22pF的電容C6、C9并聯(lián)接地；所述STM32的復(fù)位電路將NRST引腳通過10kΩ的電阻R1接到電源,通過100nF的電容C3接地，使用S1按鍵控制是否復(fù)位；STM32啟動(dòng)方式電路是將BOOT0、BOOT1通過電阻一端接至電源，另一端通過跳帽J1、J2選擇是否接地來選擇啟動(dòng)方式； STM32的PA0、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6端口分別與觸摸顯示屏模塊的ADS7843控制芯片的DCLK、、DIN、BUSY、DOUT、端口相連，接收觸摸顯示屏模塊的指令和發(fā)送相關(guān)的信息予以顯示；STM32的PB0端口與OP07運(yùn)放的輸出端口相連，用以獲取加熱爐的工作溫度；STM32的PA1端口與占空比控制電路模塊的輸入端相連，輸出相應(yīng)的占空比，控制加熱爐的工作功率，以達(dá)到控制加熱爐溫度的目的；STM32具有串口發(fā)送與接收的功能的PA9、PA10端口通過電平轉(zhuǎn)換電路與無線傳輸模塊帶有GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能的USR-D的URXD1、UTXD1端口相連; STM32的JNRST、JTDI、JTMS、JTCK、JTDO各引腳與JTAG接口的JNRST、JTDI、JTMS、JTCK、JTDO各引腳相連，實(shí)現(xiàn)仿真與調(diào)試。

如圖4所示，所述的溫度檢測模塊使用OP07集成運(yùn)放與熱電偶構(gòu)成。熱電偶與OP07集成運(yùn)放的同相輸入端相連，相連點(diǎn)通過1kΩ的電阻R30、R31與VCC相接，R30與R31相連的點(diǎn)接地，而二極管D6一端接地，另一端連接到R30與R31的連接點(diǎn)處，起到消除電路抖動(dòng)的作用；熱電偶再通過20pF的電容C21和1kΩ的電阻R29與OP07集成運(yùn)放的反相輸入端相連，然后將C21與R29相連的點(diǎn)接地，39kΩ的電阻R28一端接到OP07集成運(yùn)放的反相輸入端，一端接到OP07集成運(yùn)放的輸出端，以實(shí)現(xiàn)反饋。

如圖5所示，所述的占空比控制電路模塊由MOC3022光觸發(fā)可控硅與L401E3雙向可控硅開關(guān)構(gòu)成。占空比控制電路模塊的輸入端,通過5.1kΩ電阻R32與270Ω電阻R34并聯(lián)與STM32微處理器模塊的具有占空比輸出功能的PA1端口相接，然后通過STM32微處理器模塊輸出的占空比控制占空比控制電路模塊的一個(gè)周期的通斷,達(dá)到控制加熱爐溫度的目的。

如圖6所示，所述的觸摸顯示屏模塊由ADS7843控制芯片與觸摸屏組成。ADS7843的供電端口VCC與0.1uF的電容C1、C2一端相連，C1、C2并聯(lián)另一端接地；Vref參考電壓接口通過0.1uF的電容C4與VCC相接；端口DCLK、、DIN、BUSY、DOUT、通過100kΩ的上拉電阻R6，上拉后與STM32微處理器模塊的PA0、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6端口分別相接；X+、X-、Y+、Y-端口與觸摸屏相接，實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸屏的控制。

如圖7所示，所述的無線傳輸模塊可以進(jìn)行GRRS數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。USR-D的LINK端口與三極管Q6通過1kΩ的電阻R25相接，Q6的一端接地，另一端與發(fā)光二極管D3相連，D3通過1kΩ的電阻R21接到電源VCC上，LINK1端口與三極管Q7通過1kΩ的電阻R26相接，Q7的一端接地，另一端與發(fā)光二極管D4相連，D4通過1kΩ的電阻R22接到電源VCC上，LINK2端口與三極管Q8通過1kΩ的電阻R27相接，Q8的一端接地，另一端與發(fā)光二極管D5相連，D5通過1kΩ的電阻R23接到電源VCC上；URXD1接收串口通過由10kΩ的電阻R14、100kΩ的電阻R15、10kΩ的電阻R16、1kΩ的電阻R17與三極管Q3、Q4構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路，與STM32微處理器的PA9端口相接，UTXD1發(fā)送串口通過10kΩ的電阻R9、100kΩ的電阻R10、10kΩ的電阻R11、1kΩ的電阻R12與三極管Q1、Q2構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路與STM32微處理器的PA10端口相接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸;WORK端口通過1kΩ的電阻R20與電源VCC相連，相連的的端口同時(shí)與發(fā)光二極管D2相連，再串接到1kΩ的電阻R24，然后接地；POWKEY端口接到三極管Q5的集電極，Q5的發(fā)射極接地，Q5的基極通過1kΩ的電阻R18，與開關(guān)相連接到3.3V電源，同時(shí)通過10nF的電容C20并聯(lián)1kΩ的電阻R19接地；VCAP與并聯(lián)的10nF的電容C13、10nF的電容C14、470uF的電容C15相連，一端接地，另一端與3.3V電源相連；RELOAD端口通過10kΩ的電阻R7接到電源,通過100nF的電容C3接地，使用S3按鍵控制是否恢復(fù)出廠設(shè)置；RESET端口通過10kΩ的電阻R8接到電源,通過100nF的電容C7接地，使用S2按鍵控制是否復(fù)位，無線傳輸模塊USR-D采用芯片USR-GPRS232-7S3。