基于STM32的远程监控加热炉控制系统的制作方法

本发明是一种可以实现远程监控的加热炉控制系统，尤其是基于STM32、温度检测、无线传输的温度控制和实时监控系统，属于工业控制技术领域。

背景技术：

近些年来，随着物联网的快速发展，通过网络对设备进行远程实时监控，已经成为了一种发展趋势。如何实时进行数据的远程快速准确的传输，以及如何对设备进行准确可靠地操作，已经成为了先进工业控制过程中的发展要求。另外，现在大部分的先进控制系统相对于传统工业控制系统可以实现更好的控制效果，通过对系统周期性的进行经济性能评估，也可以保证更少的能源消耗，实现更高的经济效益，但由于先进控制系统的设备成本普遍比较高，维护难度比较大，这在一定程度上也很大的限制了先进控制系统的普及，所以相对于传统控制系统普及度还比较低。

技术实现要素：

本发明提供一种基于STM32的远程监控的加热炉控制系统，它既可以现场对设备通过触摸显示屏模块进行准确的控制，也可以将系统的工作状态实时的显示在显示屏上；同时，该装置加入无线传输模块可以对设备状态实现远程监控。

本发明包括STM32微处理器控制模块、温度检测模块、占空比控制电路模块、触摸显示屏模块、无线传输模块、时钟模块以及电源模块，其特征在于：采用STM32微处理器作为整个系统的控制核心，对加热炉进行实时检测的温度检测模块采集到的信号进行相应的处理，根据处理的结果，发送相应的控制信号控制占空比控制模块；整个系统的温度采集设备部分由温度检测模块组成，以获取加热炉的实时温度；STM32微处理器控制模块发送指令给占空比控制电路模块，决定输出的占空比，达到控制炉温的目的；另外，无线传输模块可以实时将STM32微处理器控制模块的处理结果，实现远程传输；整个系统的交互模块由触摸显示屏模块实现，可以实时显示系统的工作状态，也可以对系统进行相应的操作；系统的时钟模块由高精度的晶振Y1、Y2为STM32微处理器控制模块分别提供稳定可靠的低速和高速时钟源；设备具有统一的电源模块，可以为整个系统的所有设备提供稳定可靠的电源和不同工作功率需求。

进一步说，加热炉的工作温度由温度检测模块实时采集，然后进行相应的模数转换，通过接口电路将检测的温度信息送至STM32微处理器控制模块。

进一步说，通过触摸显示屏模块可以很方便的查看系统的工作状态，并可以方便的对加热炉进行相应的操作。

进一步说，通过无线传输模块可以将STM32微处理器控制模块处理后的数据和相关信息，进行远程传输，方便的实现实时远程监控。

本系统的具体电路结构是：

所述的STM32微处理器的型号是STM32F103，STM32微处理器的PC14、PC15引脚与晶振Y1相连，然后通过电容C5、C8并联接地；OSC_IN、OSC_OUT高速外部引脚与晶振Y2相连通过电容C6、C9并联接地；STM32微处理器的复位电路将NRST引脚通过电阻R1接到电源，通过电容C3接地，使用S1按键控制是否复位；STM32微处理器的启动方式电路是将BOOT0、BOOT1通过电阻一端接至电源，另一端通过跳帽J1、J2选择是否接地来选择启动方式； STM32微处理器的PA0、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6端口分别与触摸显示屏模块的ADS7843控制芯片的DCLK、、DIN、BUSY、DOUT、端口相连，接收触摸显示屏模块的指令和发送相关的信息予以显示；STM32微处理器的PB0端口与OP07运放的输出端口相连，用以获取加热炉的工作温度；STM32微处理器的PA1端口与占空比控制电路模块的输入端相连，输出相应的占空比，控制加热炉的工作功率，以达到控制加热炉温度的目的；STM32微处理器具有串口发送与接收的功能的PA9、PA10端口通过电平转换电路与无线传输模块带有GPRS数据传输功能的USR-D的URXD1、UTXD1端口相连; STM32微处理器的JNRST、JTDI、JTMS、JTCK、JTDO各引脚与JTAG接口的JNRST、JTDI、JTMS、JTCK、JTDO各引脚相连，实现仿真与调试。

所述的温度检测模块使用OP07集成运放与热电偶构成。热电偶与OP07集成运放的同相输入端相连，相连点通过电阻R30、R31与VCC相接，电阻R30与R31相连的点接地，而二极管D6一端接地，另一端连接到微处理器R30与R31的连接点处，起到消除电路抖动的作用；热电偶再通过电容C21和电阻R29与OP07集成运放的反相输入端相连，然后将C21与R29相连的点接地，电阻R28一端接到OP07集成运放的反相输入端，一端接到OP07集成运放的输出端，以实现反馈。

所述的占空比控制电路模块由MOC3022光触发可控硅与L401E3双向可控硅开关构成。占空比控制电路模块的输入端与STM32微处理器模块的具有占空比输出功能的PA1端口相接，通过STM32微处理器模块输出的占空比控制占空比控制电路模块的一个周期的通断，达到控制加热炉温度的目的。

所述的触摸显示屏模块由ADS7843控制芯片与触摸屏组成。ADS7843的供电端口VCC与电容C1、C2一端相连，电容C1、C2并联另一端接地；V_ref参考电压接口通过电容C4与VCC相接；端口DCLK、、DIN、BUSY、DOUT、通过上拉电阻R6，上拉后与STM32微处理器模块的PA0、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6端口分别相接；X+、X-、Y+、Y-端口与触摸屏相接，实现对触摸屏的控制。

所述的无线传输模块可以进行GRRS数据传输，从而实现远程监控。USR-D的LINK端口与三极管Q6通过电阻R25相接，三极管Q6的一端接地，另一端与发光二极管D3相连，发光二极管D3通过电阻R21接到电源VCC上，LINK1端口与三极管Q7通过电阻R26相接，三极管Q7的一端接地，另一端与发光二极管D4相连，发光二极管D4通过电阻R22接到电源VCC上，LINK2端口与三极管Q8通过电阻R27相接，三极管Q8的一端接地，另一端与发光二极管D5相连，发光二极管D5通过电阻R23接到电源VCC上；URXD1接收串口通过由电阻R14、R15、R16、R17与三极管Q3、Q4构成的电平转换电路与STM32微处理器的PA9端口相接，UTXD1发送串口通过由电阻R9、R10、R11、R12与三极管Q1、Q2构成的电平转换电路与STM32微处理器的PA10端口相接，实现数据的双向传输；WORK端口通过R20与电源VCC相连，相连的端口同时与发光二极管D2相连，再串接到电阻R24，然后接地；POWKEY端口接到三极管Q5的集电极，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过电阻R18，与开关相连接到3.3V电源，同时通过电容C20并联电阻R19接地；VCAP与并联的电容C13、C14、C15相连，一端接地，另一端与3.3V电源相连；RELOAD端口通过电阻R7接到电源，通过电容C3接地，使用S3按键控制是否恢复出厂设置；RESET端口通过电阻R8接到电源,通过电容C7接地，使用S2按键控制是否复位，无线传输模块USR-D采用芯片USR-GPRS232-7S3。

本发明运用STM32微处理器、温度检测传感器、触摸显示屏、无线传输设备等器件，根据温度检测模块获取加热炉的当前温度，使用占空比调节的方法，实现对加热炉的温度控制。另一方面，可以通过触摸显示屏模块实时观测到系统的工作状态，并对系统进行相应的操作；使用无线传输模块，通过网络远程实时获取系统工作信息，并及时对设备进行远程操作。极大的提高了自动化程度，方便了人与机器的交互，可以便利的对系统进行远程监控与控制。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图；

图2为本发明的STM32微处理器模块原理图；

图3为本发明的时钟模块原理图；

图4为本发明的温度检测模块原理图；

图5为本发明的占空比控制电路模块原理图；

图6为本发明的触摸显示屏模块原理图；

图7 为本发明的无线传输模块原理图；

图8 为本发明的电源模块原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

本发明提供一种基于STM32的远程监控的加热炉控制系统，它既可以现场对设备通过触摸屏显示屏模块进行准确的控制，也可以将系统的工作状态实时的显示在显示屏上；同时，该装置加入无线传输模块可以对设备状态实现远程监控。

如图1所示，本发明是一种基于STM32的远程监控的加热炉监控系统，包括STM32微处理器控制模块、温度检测模块、占空比控制电路模块、触摸显示屏模块、无线传输模块、时钟模块以及电源模块，其特征在于：采用STM32微处理器作为整个系统的控制核心，对加热炉进行实时检测的温度检测模块采集到的信号进行相应的处理，根据处理的结果，发送相应的控制信号控制占空比控制模块；整个系统的温度采集设备部分由温度检测模块组成，以获取加热炉的实时温度；STM32微处理器控制模块发送指令给占空比控制电路模块，决定输出的占空比，达到控制炉温的目的；另外，无线传输模块可以实时将STM32微处理器控制模块的处理结果，实现远程传输；整个系统的交互模块由触摸显示屏模块实现，可以实时显示系统的工作状态，也可以对系统进行相应的操作；系统的时钟模块由高精度的晶振Y1、Y2为STM32微处理器控制模块分别提供稳定可靠的低速和高速时钟源；设备具有统一的电源模块，可以为整个系统的所有设备提供稳定可靠的电源和不同工作功率需求，见图8。

如图2和图3所示，所述的STM32微处理器的型号是STM32F03，STM32微处理器的PC14、PC15引脚与晶振Y1相连，然后通过10pF的电容C5、C8并联接地；OSC_IN、OSC_OUT高速外部引脚与晶振Y2相连通过22pF的电容C6、C9并联接地；所述STM32的复位电路将NRST引脚通过10kΩ的电阻R1接到电源,通过100nF的电容C3接地，使用S1按键控制是否复位；STM32启动方式电路是将BOOT0、BOOT1通过电阻一端接至电源，另一端通过跳帽J1、J2选择是否接地来选择启动方式； STM32的PA0、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6端口分别与触摸显示屏模块的ADS7843控制芯片的DCLK、、DIN、BUSY、DOUT、端口相连，接收触摸显示屏模块的指令和发送相关的信息予以显示；STM32的PB0端口与OP07运放的输出端口相连，用以获取加热炉的工作温度；STM32的PA1端口与占空比控制电路模块的输入端相连，输出相应的占空比，控制加热炉的工作功率，以达到控制加热炉温度的目的；STM32具有串口发送与接收的功能的PA9、PA10端口通过电平转换电路与无线传输模块带有GPRS数据传输功能的USR-D的URXD1、UTXD1端口相连; STM32的JNRST、JTDI、JTMS、JTCK、JTDO各引脚与JTAG接口的JNRST、JTDI、JTMS、JTCK、JTDO各引脚相连，实现仿真与调试。

如图4所示，所述的温度检测模块使用OP07集成运放与热电偶构成。热电偶与OP07集成运放的同相输入端相连，相连点通过1kΩ的电阻R30、R31与VCC相接，R30与R31相连的点接地，而二极管D6一端接地，另一端连接到R30与R31的连接点处，起到消除电路抖动的作用；热电偶再通过20pF的电容C21和1kΩ的电阻R29与OP07集成运放的反相输入端相连，然后将C21与R29相连的点接地，39kΩ的电阻R28一端接到OP07集成运放的反相输入端，一端接到OP07集成运放的输出端，以实现反馈。

如图5所示，所述的占空比控制电路模块由MOC3022光触发可控硅与L401E3双向可控硅开关构成。占空比控制电路模块的输入端,通过5.1kΩ电阻R32与270Ω电阻R34并联与STM32微处理器模块的具有占空比输出功能的PA1端口相接，然后通过STM32微处理器模块输出的占空比控制占空比控制电路模块的一个周期的通断,达到控制加热炉温度的目的。

如图6所示，所述的触摸显示屏模块由ADS7843控制芯片与触摸屏组成。ADS7843的供电端口VCC与0.1uF的电容C1、C2一端相连，C1、C2并联另一端接地；Vref参考电压接口通过0.1uF的电容C4与VCC相接；端口DCLK、、DIN、BUSY、DOUT、通过100kΩ的上拉电阻R6，上拉后与STM32微处理器模块的PA0、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6端口分别相接；X+、X-、Y+、Y-端口与触摸屏相接，实现对触摸屏的控制。

如图7所示，所述的无线传输模块可以进行GRRS数据传输，从而实现远程监控。USR-D的LINK端口与三极管Q6通过1kΩ的电阻R25相接，Q6的一端接地，另一端与发光二极管D3相连，D3通过1kΩ的电阻R21接到电源VCC上，LINK1端口与三极管Q7通过1kΩ的电阻R26相接，Q7的一端接地，另一端与发光二极管D4相连，D4通过1kΩ的电阻R22接到电源VCC上，LINK2端口与三极管Q8通过1kΩ的电阻R27相接，Q8的一端接地，另一端与发光二极管D5相连，D5通过1kΩ的电阻R23接到电源VCC上；URXD1接收串口通过由10kΩ的电阻R14、100kΩ的电阻R15、10kΩ的电阻R16、1kΩ的电阻R17与三极管Q3、Q4构成的电平转换电路，与STM32微处理器的PA9端口相接，UTXD1发送串口通过10kΩ的电阻R9、100kΩ的电阻R10、10kΩ的电阻R11、1kΩ的电阻R12与三极管Q1、Q2构成的电平转换电路与STM32微处理器的PA10端口相接，实现数据的双向传输;WORK端口通过1kΩ的电阻R20与电源VCC相连，相连的的端口同时与发光二极管D2相连，再串接到1kΩ的电阻R24，然后接地；POWKEY端口接到三极管Q5的集电极，Q5的发射极接地，Q5的基极通过1kΩ的电阻R18，与开关相连接到3.3V电源，同时通过10nF的电容C20并联1kΩ的电阻R19接地；VCAP与并联的10nF的电容C13、10nF的电容C14、470uF的电容C15相连，一端接地，另一端与3.3V电源相连；RELOAD端口通过10kΩ的电阻R7接到电源,通过100nF的电容C3接地，使用S3按键控制是否恢复出厂设置；RESET端口通过10kΩ的电阻R8接到电源,通过100nF的电容C7接地，使用S2按键控制是否复位，无线传输模块USR-D采用芯片USR-GPRS232-7S3。