基于互联网的远程电源控制系统的研究_免费论文全文下载

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【摘要】介绍一种用STM32单片机开发的远程电源监控系统的实现方案，系统支持基于互联网的有线和无线的远程控制，可用于实验室仪器设备或居民家用电器等设备的电源开关机控制及远程监测。

【关键词】远程控制;电源开关;STM32单片机
互联网行业的飞速发展将惠及到人们的日常生活和工作，智慧城市、智能家居的建设和发展，会使我们的生活和出行越来越便捷。为解决实验室的用电安全及节能环保的问题，同时也有助于实验室的管理人员能方便巡查和远程管理实验室房间、设备电源的工作状态，借助现代非常普及的互联网平台，研究设计低成本的基于网络平台的远程控制电源系统，具有非常重要的意义。类似的管理系统还可以应用到普通居民对家用电器（如电热水器、空调等）的远程开关机或监测方面，给居民的日常生活提供极大方便。
1.系统需求分析
为适应不同应用环境的需求，系统具有有线和无线两种通信方式来控制远程的设备，有线方式是将系统的硬件控制板用普通的网线接入用户现成的互联网，再由用户的PC机打开IE浏览器来访问远程的设备，并实现对远程设备的监控;无线方式则是通过用户所在环境中的Wifi无线路由器接入系统的硬件控制板，然后在用户的手机、平板电脑等移动设备上安装监控应用所需要的APP软件，实现对远程设备的监控。控制系统组成的框图如图1所示。
图1 控制系统框图
图3 系统控制器核心板PCB图
2.系统硬件设计
系统硬件设计的核心是单片机及其外围电路的设计。单片机选择意法半导体公司的STM32F103RCT6，该单片机内核是ARM32位的Cortex?-M3 CPU，有256KB Flash程序存储器，内部资源丰富，性价比较高。与互联网通信部分的设计，选择W5500这款嵌入式以太网控制器，该芯片集成了TCP/IP协议栈，10/100M以太网数据链路层（MAC）及物理层（PHY），一颗单芯片就能够让单片机嵌入式系统拓展到网络应用。外设电源开关控制部分的设计采取用单片机输出信号，通过ULN2003电流放大后驱动直流继电器来实现，系统可以根据具体控制对象数量的需求任意扩展。系统硬件主要电路原理图如图2所示，控制器核心板硬件电路PCB设计图如图3所示。
3.系统软件设计
系统软件部分包括下位机（单片机）软件和上位机（PC或手机）应用软件，下位机软件选择编程效率高、可移植性强的C语言来编写，通过Keil来编译;上位机选择用C#语言，在Visual Studio 2010平台进行开发。这些编程语言和编译工具都是目前业界最流行的，开发的软件便于工程师们相互交流。
单片机与以太网控制器W5500之间的数据交换是系统软件设计的核心，也是实现远程控制的主要软件部分，STM32单片机与W5500芯片之间的数据交换通过SPI接口来实现，主要程序代码如下：
Unsigned char Socket_Connect（SOCKET s）
{
Write_W5500_SOCK_1Byte（s，Sn_MR，MR_TCP）;//设置socket为TCP模式Write_W5500_SOCK_1Byte（s，Sn_CR，OPEN）;//打开Socket
Delay（5）;//延时5ms
if（Read_W5500_SOCK_1Byte（s，Sn_SR）！=SOCK_INIT）//如果socket打开失败
{
Write_W5500_SOCK_1Byte（s，Sn_CR，CLOSE）;//打开不成功，关闭Socket
Return FALSE;//返回FALSE（0x00）
}
Write_W5500_SOCK_1Byte（s，Sn_CR，CONNECT）;//设置Socket为Connect模式
Return TRUE;//返回TRUE，设置成功
}
4.结语
利用网络平台附加一个控制器即能解决生产与生活中一些用电安全、节能环保、减轻劳动强度和提高生产效率的一系列问题，本文介绍的远程电源监控系统软硬件架构具有简单易用、低成本和适用范围广等特点。随着互联网技术的发展和普及，在许多领域都会得到很好的应用。
参考文献
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[2]孙元敏，张蓝星，唐丽.基于51系列单片机的远程多路电源控制器[J].科技研究，2014（24）：382.
[3]沈娣丽，上官同英等.远程计算机电源控制系统的设计及实现[J].机床与液压，2011，9（18）：89-93.
[4]季鹏，乔卫民等.嵌入式远程电源监控系统的设计和开发[J].计算机工程，2005，6（11）：196-197.
注：本研究成果由2013年国家级大学生创新训练计划项目资助。

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