基于以太网的电热炉温远程控制系统设计(2)

或目标程序崩溃恢复调试;(5)增强内存下传-程序单步 在每一行 C 或汇编语句执行时，被改变的数据在 Memory Dump 窗口被以高亮或用户定义的颜色显示； (6)TCP/IP 提高-减少 TCP/IP 对 Root 内存的使用并提高 TCP/IP速度；(7)SMTP 认证-支持 E-Mail 服务器认证。

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第二章 温度控制系统设计

2.1系统总体设计

主要设计内容为：温度控制系统设计、系统硬件电路设计、温度控制系统主界面设计、温度控制系统数据采集及显示。

（1）温度控制系统设计：控制系统与以太网直接连接，作为一个网络节点与其他节点通信，能远距离对电热炉的温度实施有效控制。

（2）控制系统的硬件原理设计：系统硬件的总体结构包括两个方面：一是采用PT100铂热电阻为温度检测元件的单板机温度控制系统设计，二是温度控制电路设计。

（3）温度控制系统主界面设计：通过对加热电阻丝的电源通断来实现对温度的控制。

（4）温度控制系统数据采集及显示：现场温度通过Pt100采集，得到相应的电流模拟量通过温度控制仪表传输给电流表显示和双向硅。

2.2系统设计要求

（1）温控器以单片机为核心； （2）恒温值设定范围：600---1000； （3）精度等级：0.5级； （4）显示位数：4位；

（5）能与以太网直接连接，能远程设置控制参数和实际温度等数据； （6）控制策略采用PID控制、模糊控制或二者结合。

2.3 总体方案的确定

本次课题的基本任务是研究基于以太网的炉温远程控制系统设计，能远距离对电热炉的温度实施有效控制。即控制现场与以太网连接，远程设置控制参数和上传控制参数和实际温度等数据。于是有以下图2.1的客户机/服务器模型：

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图2.1 客户机/服务器模型

客户机/服务器的程序设计模式在网络程序中被大量的应用，本系统也采用这种设计方法。这种设计模式整个系统分为两大部分——服务器部分和客户机部分。客户机向服务器提出请求，服务器对请求做相应的处理，将结果返回给客户机。Web服务器一方作为主机，客户机一方作为从机[16]。在系统中，当用户在远程客户机上打开浏览器程序（Microsoft Internet Explorer），并在浏览器中输入指定IP地址（如http://202.197.240.100）,浏览器便向该地址指向的Web服务器发出请求，通过网络传输，送到与控制现场连接的Web服务器，也即IP地址指向的Web服务器。Web服务器接到浏览器的请求后，把URL转换成页面所在服务器上的文件路径名，把指向的HTML文档及用户编写的一些小应用程序（applet）、如CGI或ASP等程序送到浏览器，在浏览器所在机器上显示和执行。

而Web服务器程序用Dynamic C语言编写，利用其内嵌的TCP/IP 协议栈，实现了网络通信的系统设计。系统以嵌入式 Webserver 技术为基础，结合Rabbit 2000 的网络通信功能，利用现有的以太网技术(如HTTP、CGI 等)，将采集到的现场数据通过网页的形式，提供给远程用户使用。该系统的设计难点之一在于如何利用 Rabbit MPU 有限的资源信息，使用其内嵌的TCP/IP协议栈，进行 HTTP、TCP、UDP、IP 等协议的处理，使之可以变成可在互联网上传输的IP 数据包以及可在内置 Web 页上浏览的数据。难点之二在于实现通过网页进行远程访问的能力，解决这个问题要通过对 Rabbit MPU 进行TCP/IP 编程，将其配置成一个简单的Web 服务器，就可以以网页服务的形式将现场数据传递给远程用户。

浏览器与Web 服务器的交互是通过Rabbit Web程序来完成的。Rabbit Web程序是一段运行在Web 服务器上的程序，可以是可执行文件，也可以是脚本文

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件。Rabbit Web程序可以动态地产生HTML 网页，因此可将实时采集到的数据通过网页发回给客户机。Rabbit Web通常是客户机与服务器中其它程序进行信息传递与沟通的桥梁。在以前Dynamic C语言版本中，浏览器与Web服务器的交互都是通过CGI程序来完成的，但Dynamic C发展8.5版本后，一种非常简单与方便的增强版本（RabbitWeb HTTP enhancements）出现了，用它来编写浏览器与Web服务器的交互更方便，并且非常容易理解。与它配套的是扩展的ZHTML脚本语言，用ZHMTL脚本语言编写动态网页，也非常容易，这将在后面的程序设计中详细介绍。注意，增强版只是以前版本的提高版本，因此以前版本的程序（CGI）仍然有用，用户亦然可以用CGI程序来编程实现浏览器与Web服务器的交互。

2.3.1系统的原理框图

温度控制是通过对电热炉的电源通断来实现的。本系统采用晶闸管调功方式。晶闸管开关控制方式有两种：相位控制和过零控制。相位控制会使负载上的电压波形发生畸变，产生高次谐波，对电网造成公害。过零控制则能使负载上的产生较完善的正弦电压波形，同时由于过零时通断，防止了过大电流冲击。其原理图如图2.2。

图2.2 系统原理框图

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2.3.2系统工作流程图

利用实验箱的温度自动控制实验板、以太网控制网络系统平台和上位微机的WINDOWS应用软件（Dynamic C）和IE浏览器进行电热炉的温度控制实验。其工作流程图如图2.3。

程序启动 设定参数 运行 采集温度 控制温度 返回数据 图2.3系统工作流程图

2.4 嵌入式WebServer讨论

利用8位微控制器通过ISP（Internet服务供应商），在不需要使用PC机或高档单片机的情况下接入互联网。随着嵌入式系统的迅猛发展和IA（信息电器）的出现，该应用系统正逐步取代传统的以PC为中心的应用，成为未来Internet发展中的主力军；将会广泛应用于智能家居系统、工业智能化从站系统、LED网络控制显示屏系统、网络安全加密系统等各个方面。

利用单片机实现嵌入式WebServer方案的主要技术难点是：如何利用单片机本身有限的资源对信息进行HTTP、SMTP、POP3、TCP、UDP、ICMP、IP及PPP等协议的处理，使之变成可以在互联网上传输的IP数据包以及可以在内置Web页上浏览的数据。

利用单片机实现嵌入式WebServer,大体可有以下三种形式:

① MCU+专用网络芯片，如E1552、Webchip PS2000等。此种方案的主要优点是：应用系统设计工程师完全不必考虑任何网络协议，只需要解释并执行网络芯片传送过来的指令和数据就可以实现与Internet网络连接。

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