网络工程课程设计报告基于以太网的远程温湿度采集控制系统 4.docx
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网络工程课程设计报告基于以太网的远程温湿度采集控制系统 4.docx
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网络工程课程设计报告基于以太网的远程温湿度采集控制系统4
《基于以太网的远程温湿度采集系统》
课程设计报告
1.内容及要求
1.1内容
基于以太网的的远程温湿度采集监控系统,读取DHT11温度并通过串口打印,浏览器可以显示设计网页模板,网页实时显示温度,并且网页上的按钮控制LED灯。
它是多学科的高度交叉,知识的高度集成的前沿热点研究领域,通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息,这些信息通过无线方式被发送,并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽,而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。
此次课设设计并实现了采用物联网TCP/IP协议开发平台W5500EVB的使用方法,以及使用该平台如何进行TCP/UDP数据通信,并通过实例代码讲述了W5500的Socket编程方法,实现了基于以太网的远程温湿度采集控制系统。
1.2要求
本设计是实现温度和湿度的测量和实时监控,通过单片机W5500直接连接传感器,将测量得到的温度和湿度数据显示在网页上。
设计内容包括:
1)读取DHT11温度并通过串口打印
2)浏览器显示设计网页模板
3)网页实时显示温度
4)网页按钮控制KED灯
2.设计背景
2.1设计协议
HTTP是一个客户端和服务器端请求和应答的标准(TCP)。
客户端是终端用户,服务器端是网站。
通过使用Web浏览器、网络爬虫或者其它的工具,客户端发起一个到服务器上指定端口(默认端口为80)的HTTP请求。
(我们称这个客户端)叫用户代理(useragent)。
应答的服务器上存储着(一些)资源,比如HTML文件和图像。
这个应答服务器为源服务器(originserver)。
在用户代理和源服务器中间可能存在多个中间层,比如代理,网关,或者隧道(tunnels)。
尽管TCP/IP协议是互联网上最流行的应用,HTTP协议并没有规定必须使用它和(基于)它支持的层。
事实上,HTTP可以在任何其他互联网协议上,或者在其他网络上实现。
HTTP只假定(其下层协议提供)可靠的传输,任何能够提供这种保证的协议都可以被其使用。
HTTP协议(HyperTextTransferProtocol,超文本传输协议)是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。
它可以使浏览器更加高效,使网络传输减少。
它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档,还确定传输文档中的哪一部分,以及哪部分内容首先显示(如文本先于图形)等。
HTTP是客户端浏览器或其他程序与Web服务器之间的应用层通信协议。
在Internet上的Web服务器上存放的都是超文本信息,客户机需要通过HTTP协议传输所要访问的超文本信息。
HTTP包含命令和传输信息,不仅可用于Web访问,也可以用于其他因特网/内联网应用系统之间的通信,从而实现各类应用资源超媒体访问的集成。
2.2HTML网页
超文本标记语言,标准通用标记语言下的一个应用。
“超文本”就是指页面内可以包含图片、链接,甚至音乐、程序等非文字元素。
超文本标记语言的结构包括“头”部分、和“主体”部分,其中“头”部提供关于网页的信息,“主体”部分提供网页的具体内容。
超级文本标记语言文档制作不是很复杂,但功能强大,支持不同数据格式的文件镶入,这也是万维网(WWW)盛行的原因之一,其主要特点如下:
1.简易性:
超级文本标记语言版本升级采用超集方式,从而更加灵活方便。
2.可扩展性:
超级文本标记语言的广泛应用带来了加强功能,增加标识符等要求,超级文本标记语言采取子类元素的方式,为系统扩展带来保证。
3.平台无关性:
虽然个人计算机大行其道,但使用MAC等其他机器的大有人在,超级文本标记语言可以使用在广泛的平台上,这也是万维网(WWW)盛行的另一个原因。
4.通用性:
另外,HTML是网络的通用语言,一种简单、通用的全置标记语言。
它允许网页制作人建立文本与图片相结合的复杂页面,这些页面可以被网上任何其他人浏览到,无论使用的是什么类型的电脑或浏览器。
在本次设计中通过HTML页面显示数据,更加清晰明了,直观的了解到温湿度的变化。
2.3STM32F103单片机
STM32F1系列属于中低端的32位ARM微控制器,该系列芯片是意法半导体(ST)公司出品,其内核是Cortex-M3。
该系列芯片按片内Flash的大小可分为三大类:
小容量(16K和32K)、中容量(64K和128K)、大容量(256K、384K和512K)。
芯片集成定时器,CAN,ADC,SPI,I2C,USB,UART,等多种功能。
STM32F103系列单片机功能:
内核:
ARM32位的Cortex-M3CPU,最高72MHZ工作频率,在存储器的0的等待周期访问时可达1.25DMisp、MHZ(DhrystONe2.1),单周期乘法和硬件除法。
存储器:
从64K或者128K字节的闪存程序存储器,高达20K字节的SRAM
时钟、复位和电源管理,2.0-3.6V供电和I/O引脚。
上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压监测器(PVD),4-16MHZ晶振振荡器,内嵌经出厂调教的8MHZ的RC振荡器,内嵌带校准的40KMZ的RC振荡器,产生CPU时钟的PLL,带校准的32KMZ的RC振荡器。
低功耗:
睡眠、停机和待机模式,Vbat为RTC和后备寄存器供电,模数转换器,2个12位模数转换器,1us转换时间(多达16个输入通道),转换范围:
0至3.6V,双采样和保持功能,温度传感器。
DMA:
7通道DMA控制器,支持的外设:
定时器、ADC、SPI、I平方C和USRT多达80个快速I/O端口,26/37/51/80个II/O口,所有I/O口一颗映像到16个外部中断;几乎所有的端口均可容忍5V信号。
调试模式:
串行单线调试(SWD)和JTAG接口多达7个定时器,3个16位定时器,每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入,1个16位带死区控制和紧急刹车,用于电机控制的PWM高级控制定时器,2个看门狗定时器(独立的和窗口型的)。
系统时间定时器:
24位自减型计数器多达9个通信接口,达2个I平方C接口(支持SMBus/PMBus),达3个USART接口(支持ISO7816接口,LIN,IrDA接口和调制解调控制),达2个SPI接口(18M位/秒)CAN接口(2.0B主动),SB2.0全速接口
计算单元:
CRC计算单元,96位的新批唯一代码
封装:
ECOPACK封装
2.4数字温湿度传感器DHT11
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。
传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。
因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。
校准系数以程序的形式储存在OTP内存中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。
单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。
超小的体积、极低的功耗,信号传输距离可达20米以上,使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。
产品为4针单排引脚封装。
连接方便,特殊封装形式可根据用户需求而提供。
如图2.4所示
图2.4
3.设计实现
3.1程序设计
如图3.1.1所示,是html页面的实现效果,当前温度与当前湿度通过调用t1和t2的值获取。
图3.1.1页面设计
图3.1.2是对板的硬件设备的设置,定义了MAC地址、IP地址、DNS等。
图3.1.2地址的修改
如图3.1.3通过DHT11获取P的值为下一步做准备,在DHT中具体实现是通过DHT11.c的文件实现。
图3.1.3DHT11调用与实现
如图3.1.4是将p[0],p[1]的值传入t1和t2,最后通过http页面显示。
图3.1.4httputil.c
3.2程序烧录
程序设计完成后,进行下一步,程序烧录,即将所编写的代码烧录到STM32F103单片机。
1.设置烧录工具
FlashloaderDemonstrator用于为W5500-EVB烧录程序,安装软件会出现如图3.2.1所示窗口。
当mini-USB连接到PC的USB设备时,设备管理器会正确安装USB转串口驱动,PortName口会自动识别到对应的COM口。
图3.2.1烧录界面
2.程序下载
如图3.2.2所示,红色框中,SW7是BOOT0按键,SW6是RESET按键。
按下按键SW7不松开,同时点击SW6重启EVB板后,松开SW7,进入程序下载模式。
在FlashloaderDemonstrator中点击下一步,进入如图3.2.1所示界面;继续点击下一步.
图3.2.2
再次点击下一步进入目标文件烧录界面,如图3.2.3所示。
图3.2.3 目标文件烧录界面
蓝色框内选择http所在的output内文件,红色框内选择GlobalEras完全擦除,设置完成后点击下一步开始下载,下载完成后即烧录完成。
3.3测试链接
通过hercules连接测试,电脑连接到交换机,并将STM32F103单片机的网卡接口连接到交换机。
用网线把PC和W5500EVB连接,打开hercules软件,选择正确的COM口打开串口,按一下SW6复位按键,会显示W5500EVB设置好的信息如图3.3.1所示。
图3.3.1
3.4显示结果
通过浏览器访问单片机的ip地址,可以查看到温湿度监控系统的当前温度和当前湿度。
实时监控所在地的温度湿度。
如图3.4.1所示。
图3.4.1
设计
日志
2016年6月27日
首先安装完程序,可以建立一个工程项目。
今天任务是完成流水灯例程,通过对代码的编写,可以弄出漂亮的流水灯。
2016年6月28日
今天主要是完成tcp和udp通信,并且可以通过流水灯显示通信结果。
2016年6月29日
今日任务是完成dhcp,以及dns,并将dhcp与tcp和udp结合,自动获取IP地址通信。
2016年6月30日
今日任务是完成温湿度的监控系统,并且完成实验报告的初稿。
2016年7月1日
(注:
指导教师评语和成绩所在表格另起一页)
指导教师
评语
课程设计
成绩
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年月日
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