基于以太网的远程监控系统.ppt

基于以太网的远程监控系统设计基于以太网的远程监控系统设计信号与信息处理王伟 杨赛设计目的l基于以太网的远程监控系统，是对工厂设备和环境的信息进行处理和控制。该系统采用 STM32为主控制器来控制以太网控制器 ENC28J60 与计算机通信，通过主控制器外挂的传感器采集电压和温度数据，把数据利用网络通信，经交换机把采集到的信息传输到计算机上，由计算机进行数据的处理。用户通过打开网页页面可以获取数据信息，对数据进行分析，然后对现场设备进行控制。系统结构图系统结构图硬件部分软件部分STM32主控制器温度传感器模块显示模块以太网模块系统初始化主控制系统以太网通信HTTP协议和网页界面设计温度传感器模块lDS18B20 是一款常用的温度传感器，它采用单总线接口与控制器进行通信，具有极强的抗干扰能力，而且控制原理简单。温度测量范围为-55125，可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。显示器模块l采用TFT 3.2 寸彩屏。lTFT 液晶显示模块具有功耗低、体积小、显示内容丰富、模块化、接口电路简单等诸多优点。l分辨率达到了 240*320，使显示画面更加清晰细腻。l控制原理也相对简单，可选择并/串口模式进行的控制。lTFT 液晶显示器通过 STM32 的 SPI2 口来控制 TFT 控制芯片的片选、时钟和读/写数据线。以太网模块l以太网模块由ENC28J60以太网控制器和HR911105A网络变压器的RJ45接口组成的以太网接口。ENC28J60 的控制引脚通过连接 STM32 的SPI1 接口来控制芯片的初始化及数据包的收发。lENC28J60主要功能：内置10Mbps以太网物理层器件及媒介接入控制器，可按标准的以太网协议可靠的收发信息包数据；10Mbps SPI接口，能够与主控单片机连接，成为标准的串行通讯端口。以太网交换机工作原理l以太网交换机属于数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，然后根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下：l(1)当交换机从某个端口收到一个数据包,它先读取包头中的源MAC地址,这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；l(2)再去读取包头中的目的MAC地址,并在地址表中查找相应的端口；l(3)如果表中有与这目的MAC地址对应的端口,把数据包直接复制到这端口上；l(4)如果表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上,当目的机器对源机器回应时,交换机又可以学习目的MAC地址与哪个端口对应,在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。系统初始化程序设计l在进行数据传输之前，首先要对主控制系统的各模块进行初始化设置。分别要对 STM32 主控芯片的 GPIO 引脚配置、ADC 通道、DMA 通道、SPI1 接口、ENC28J60 以太网芯片、TFT 彩屏等进行初始化。系统软件设计主控制系统l给主控制系统上电，初始化所有的子程序函数后，以太网网络通信接口连接完成。外围传感器开始采集数据，通过以太网网口把数据发送到交换机上，由交换机分配数据包给访问的计算机，通过网页页面接收数据并实时显示。主控制系统程序流程图以太网网络通信的收发数据流程l系统连接到交换机后，和计算机组成局域网。系统初始化完成后，开始把采集到的数据打包，然后向计算机发送数据包，交换机接收到数据包通过分配地址，把数据包发送到访问数据的计算机上解析，在计算机的网页界面读取到数据。用户可以通过网页页面获取现场的工作环境和所有设备的信息数据，还可以通过网页上的链接按钮控制系统进行现场设备的开关。以太网收发数据流程图网页界面l网页界面信息的设计由三大部分组成，包括页面标题和背景显示设计、远程电压和温度数据监测界面设计、远程设备(用 LED 灯模拟)开关控制界面设计。l实现：把用 HTML 语言编写的网页页面首先封装到数据包中，等待数据的传输。当主控制系统与计算机进行相互通信时，以太网控制器把数据包发送给计算机的浏览器，在浏览器自带的 HTML 文本协议下，自动识别 HTML 语言，从而把数据显示出来。谢谢观看！