基于WIFI的智能控制器的设计与研究.doc

摘要：目前，传统的DDZ-II型仪表或其他种类的模拟仪表仍然在化工生产领域大量使用，普遍存在数据采集方式单一、传输距离近、组网能力差等缺点。尽管随着基于FCS等现场总线型智能仪表逐渐推广，以上缺点正在改善，但由于其价格昂贵、使用复杂等问题，使其全面应用收到极大限制。因此随着物联网技术的快速发展，采用单片机技术，结合android平台，设计一套基于wifi通信的智能控制仪表在化工行业使用就显得有实用意义和重要的经济价值。

本设计以无线温度智能控制器为模型，在以单片机芯片STC89C52为CPU的温度检测仪表的基础上，采用WIFI模块作为通信单元，实现仪表采集数据的远传与接收来自手机端APP软件的控制信号，使其方便、快捷接入任意数据专网或INTERNET网络。同时设计利用直流电机的占空比控制转速来模拟温度PID控制调节过程，实现仪表数据采集到智能控制的过程控制原型设计。具体表现为：NTC热敏电阻测量温度数据经过A/D转换成数字信号传入单片机内部，再进行温度联锁报警、温度上下限调节、PID温度控制及温度数据回传Android设备等操作，再配合其他外部设备如APP端配合WIFI设备实现其温度远程手动控制等操作。同时，在Android端APP中实现数据的保存以及回查操作，为方便以后的数据回查操作。

WIFI智能仪表利用其无线性、智能性的优势已经逐渐代替传统仪表，无线智能仪表在崇尚科技的今天已经渗透进生活的各方各面。

关键词：单片机，PID智能仪表，Android端，WIFI通讯

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论-1

1.1、 课题背景与意义-1

1.2、 国内外研究现状-1

1.3、 发展前景-2

1.4、 课题研究的目标-2

2 系统设计方案设计-3

2.1、所设计实物的性能要求-3

2.2、系统整个流程图-3

2.3、系统冗余需求分析-4

2.4、系统总体设计与分析-5

3、硬件电路模块选型及其分析处理-6

3.1、基于单片机的单片机最小系统模块-6

3.1.1、单片机最小系统整体设计及分析-6

3.1.2、单片机芯片选择及其使用-7

3.1.3、复位电路分析-9

3.1.4、晶振电路分析-10

3.1.5、电源电路分析-11

3.2、热敏电阻及A/D转换模块-12

3.2.1、热敏电阻的选型及其分析-12

3.2.2、A/D转换芯片及其分析-14

3.3、温度控制模块-15

3.3.1、PID智能调节温控分析-15

3.3.2、Android端远程控制分析-16

3.4、数据显示及其报警模块-18

3.4.1、温控报警分析-18

3.4.2、数据显示分析-18

3.5、WIFI模块选择及其分析-19

3.6、整个电路设计图及分析-22

4 系统软件设计-23

4.1、单片机温度测控-23

4.1.1、热敏电阻温度测量及A/D转换分析-23

4.1.2、智能PID控制温度-24

4.1.3、远程通讯控温控制-26

4.2、单片机温度显示报警-27

4.2.1、温度显示-27

4.2.1、上下限报警-29

4.3、WIFI通讯-29

4.3.1、硬件端指令发送和接收-29

4.3.2、Android端指令发送及接收-31

4.4、Android设计-32

4.4.1、Android界面设计及其分析-32

4.4.2、Android控制程序及分析-35

4.5、TCP/IP协议分析-39

5 系统测试及仿真-41

5.1、Android端虚拟设备仿真-41

5.2、实物测试-42

6 总结-44