【2021.4.21获奖项目】智能网络机柜控制系统

dwinForumAdmin · 发表于 2024-1-8 17:38:58

【开源】开源之智能网络机柜控制系统

很高兴参加这个开源活动，不知道大家对于智能网络机柜控制系统熟悉不？和大家共同学习这个。
大概看下智能机柜的原理：机柜内部安装有温、湿度探测装置，能够智能监测机柜设备舱内环境温度和湿，并将监测到的温度、湿度值、电压，电流，总电量等信息显示到实时显示在柜门上的屏幕上。

一、功能设计：
1.触摸屏采用迪文的K600屏幕
2.通讯采用232、485、RJ45
3.单片机采用STM32F103V8T6，简单分析一下程序，看主函数初始化，源码已上传，可以参考。

int main(void)
{
//Systick_Init (72); // MCU时钟初始化
RCC_Configuration(); //系统时钟
//IWDG_Init(4,1250); //与分频数为64,重载值为1250,溢出时间为2s
delay_ms(500);
EEP_init(); //初始化EEProm，读取参数
GPIO_Config(); //端口初始化
CAN_Config(); //can通讯初始化
GPIO_Configuration();
Timer_Configuration(); // 定时器初始化
NVIC_Configuration(); //中断优先级设定初始化
ADE7758_IOINIT1(); //ADE7758管脚初始化
ADE_AdjustSaveData(); //功能：保存校准数据
ADE_Init();//初始化
//TIM3_Int_Init(4999,7199);//10Khz的计数频率，计数到5000为500ms
uart_init(9600); //串口初始化
DHT11_Init(); //温湿度传感器初始化
//SPI1
WIZ_SPI_Init(); // SPI初始化
Reset_W5200(); // 硬重启W5500
STMFLASH_Read(FLASH_SAVE_ADDR,eep_read,20); /*读取存储值 */
set_network(); // 设置W5200的初始化IP信息
GUI_init();//初始化屏状态

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4.存储数据采用单片机内部的flash，比如存储柜门的开门记录，报警记录等数据。
5.以太网芯片W5200采用SPI通信，可以通过网络连接电脑来监控机柜状态。
6.还有一个就是电能计量计ADE7758初始化，主要功能：

高精度，支持IEC 60687、IEC 61036、IEC 61268、IEC 62053-21、IEC 62053-22和IEC 62053-23标准；
兼容三相三线、三相四线及其它三相服务；
25°C时，在1000:1的动态范围内有功电能误差小于0.1%；
电源有功/无功/视在电能、电压均方根、电流均方根和采样波形数据；
两个脉冲输出，其中一个用于有功功率，而另一个可通过可编程的频率在无功功率和视在功率之间选择；
数字功率、相位和均方根失调校准；
片内、用户可编程阈值，用于线路电压SAG和过压检测。

二、分析以太网程序
1.设置W5200的初始化IP信息

void set_network(void)
{
uint8 mac[6]={0x00,0x08,0xdc,0x01,0x02,0x03};
uint8 sub[4]={255,255,255,0};
uint8 gw[4]={192,168,1,1};
uint8 lip[4];//={192,168,1,100};
uint8 tmp[6]={0x00,};
lip[0]=eep_read[6];
lip[1]=eep_read[7];
lip[2]=eep_read[8];
lip[3]=eep_read[9];
setSIPR(lip);
setSHAR(mac);
setSUBR(sub);
setGAR(gw);
//Init. TX & RX Memory size
sysinit(txsize, rxsize);
setRTR(2000);
setRCR(3);
getSHAR(tmp);
// printf("mac: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\r\n",tmp[0],tmp[1],tmp[2],tmp[3],tmp[4],tmp[5]);
getSIPR(tmp);
// printf("ip: %d.%d.%d.%d\r\n",tmp[0],tmp[1],tmp[2],tmp[3]);
getSUBR(tmp);
//printf("subnet: %d.%d.%d.%d\r\n",tmp[0],tmp[1],tmp[2],tmp[3]);
getGAR(tmp);
// printf("gateway: %d.%d.%d.%d\r\n",tmp[0],tmp[1],tmp[2],tmp[3]);
}

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2.TCP发送数据

//TCP/IP_Modbus发送数据
void TCP_SendDATA(void)
{
//if(Tcp_ip_connec_flag==1)
// {
// Tcp_ip_connec_flag=0;
// socket(0, Sn_MR_TCP, 5000, 0x00); // 重新打开Socket //重启Socket
// }
//else
//{
switch(getSn_SR(0))
{
case SOCK_INIT: // Socket处于初始化状态
{
listen(0); // 开始监听
ka_tick_flag=0; // KA定时器开始计时标志位清零
ka_send_flag=0; // KA发送标志位清零
ka_no_data_tick=0; // 无数据传输时间计时器清零
}
break;
case SOCK_ESTABLISHED: // Socket处于连接建立状态
// case SOCK_UDP:
if(getSn_IR(0) & Sn_IR_CON)
{
setSn_IR(0, Sn_IR_CON); // Sn_IR的第0位置1
ka_tick_flag=0; // KA定时器开始计时标志位清零
ka_no_data_tick=0; // 无数据传输时间计时器
ka_send_flag=0; // KA发送标志位清零
ka_send_tick=0; // KA发送定时器清零
}
if ((len = getSn_RX_RSR(0)) > 0)
{
len = recv(0, RX_BUF, len); // W5200收到数据
Tcp_ip_Recvdata();
//send(0,RX_BUF,len,(bool)0); // W5200将收到的数据发回客户端形成回环
if(ka_tick_flag==0)
{
ka_tick_flag=1; // W5200同客户端进行了一次通信后，将KA定时器开始计时标志位置1，进入定时器中断，只要接下来在NO_DATA_PERIOD内没有数据通信，就开始发KA包
}
ka_no_data_tick=0; // 无数据传输时间计时器清零
ka_send_tick=0; // KA发送定时器清零
}
if(ka_send_flag)
{
ka_send_flag=0; // KA发送标志位清零
ka_send_tick=0; // KA发送定时器清零
send_keepalive(0); // W5200发KA包给客户端
//printf("*");
}
break;
case SOCK_CLOSE_WAIT: // Socket处于等待关闭状态
if ((len = getSn_RX_RSR(0)) > 0) // 如果此时仍有数据
{
len = recv(0, RX_BUF, len); // W5200继续收数据
Tcp_ip_Recvdata();
// send(0,RX_BUF,len,(bool)0); // W5200将收到的数据发回客户端
}
disconnect(0); // 关闭Socket
ka_tick_flag=0; // KA定时器开始计时标志位清零
ka_send_flag=0; // KA发送标志位清零
ka_no_data_tick=0; // 无数据传输时间计时器清零
ka_send_tick=0; // KA发送定时器清零
break;
case SOCK_CLOSED: // Socket处于关闭状态
socket(0, Sn_MR_TCP, 5000, 0x00); // 重新打开Socket
break;
}
//} Sn_MR_UDP
}

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三、迪文屏发送数据下位机接受
处理迪文屏触摸事件

void USART3_IRQHandler(void) //串口1中断服务程序
{
u16 y;
//u8 i;
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); //使能TIMx外设DISABLE
if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中断()
{
USART_ClearITPendingBit(USART3,USART_IT_RXNE); //清除中断标志
j_timer[j_num] =USART_ReceiveData(USART3);//(USART3->DR); //读取接收到的数据
j_num++; //接收字节计数
j_num&=0XFF;
time_1=1;
if(j_timer[j_num-1]==0x5A) //判断是否接收正确如果接收错误从新接收
{
RX_URAT1=j_num-1;//接收字节计数
}
if(j_num>20)
{
j_num=0; //清除
RX_URAT1=0;//清除
}
if(j_timer[2]==(j_num-3)&&j_timer[RX_URAT1]==0x5A)
{
j_num=0; //清除
RX_URAT1=0;//清除
shezhi=j_timer[4]<<8|j_timer[5]; //屏寄存器地址
switch (shezhi)
{
case 0x0099: //设置界面密码
{
if((j_timer[7]<<8|j_timer[8])==eep_read[10]||(j_timer[7]<<8|j_timer[8])==eep_read[1])//设置密码与开门密码相同最高密码9999
{
send_hmi(2);//更换界面返回设定界面
send_hmi(2);//更换界面返回设定界面
send_hmi(2);//更换界面返回设定界面
send_hmi(2);//更换界面返回设定界面
send_hmi(2);//更换界面返回设定界面
}
}
break;
case 0x0001://修改密码
{
mi_ma[0]=j_timer[7]<<8|j_timer[8]; //密码
if(mi_ma[0]>0&&mi_ma[0]==mi_ma[1])
{
send_hmi(2);//更换界面返回设定界面
eep_flag=1; //写EEP标志位
eep_read[10] = mi_ma[0]; //开门及设置密码
}
}
break;
case 0x0002: //确认密码
{
mi_ma[1]=j_timer[7]<<8|j_timer[8]; //确认密码
if(mi_ma[1]>0&&mi_ma[0]==mi_ma[1])
{
send_hmi(2);//更换界面返回设定界面
eep_flag=1; //写EEP标志位
eep_read[10] = mi_ma[1]; //开门及设置密码
}
}
break;
case 0x0080: //开门
{
if((j_timer[7]<<8|j_timer[8])==eep_read[10]||(j_timer[7]<<8|j_timer[8])==eep_read[1])
{
kz_flag[0]=1;//开门标志位
//send_time();//读取时间
}
}
break;
case 0x0061: //温控启动设定
{
y=j_timer[7]<<8|j_timer[8];
if(y>100)
y=100;
eep_flag=1; //写EEP标志位
eep_read[4] = y; //温度报警值
}
break;
case 0x0065: //散热设定
{
y=j_timer[7]<<8|j_timer[8];
if(y>100)
y=100;
eep_flag=1; //写EEP标志位
eep_read[12] = y; //散热设置
}
break;
case 0x0092: //湿度启动设定
{
y=j_timer[7]<<8|j_timer[8];
if(y>100)
y=100;
eep_flag=1; //写EEP标志位
eep_read[5] = y; //湿度报警值
}
break;
case 0x0091: //过压设定
{
y=j_timer[7]<<8|j_timer[8];
if(y>300)
y=300;
eep_flag=1; //写EEP标志位
eep_read[13] = y; //过压报警值
}
break;
case 0x0093: //欠压电压报警设定
{
y=j_timer[7]<<8|j_timer[8];
if(y>300)
y=300;
eep_flag=1; //写EEP标志位
eep_read[2] = y; //欠压电压报警值
}
break;
case 0x0094: //电流报警设定
{
y=j_timer[7]<<8|j_timer[8];
if(y>50)
y=50;
eep_flag=1; //写EEP标志位
eep_read[3] = y; //湿度报警值
}
break;
case 0x0098: //IP1
{ Tcp_ip_connec_flag=1;
y=j_timer[7]<<8|j_timer[8];
// if(y>50)
// y=50;
eep_flag=1; //写EEP标志位
eep_read[6] = y; //湿度报警值
}
break;
case 0x0097: //IP1
{ Tcp_ip_connec_flag=1;
y=j_timer[7]<<8|j_timer[8];
// if(y>50)
// y=50;
eep_flag=1; //写EEP标志位
eep_read[7] = y; //湿度报警值
}
break;
case 0x0096: //IP1
{ Tcp_ip_connec_flag=1;
y=j_timer[7]<<8|j_timer[8];
// if(y>50)
// y=50;
eep_flag=1; //写EEP标志位
eep_read[8] = y; //湿度报警值
}
break;
case 0x0095: //IP1
{ Tcp_ip_connec_flag=1;
y=j_timer[7]<<8|j_timer[8];
// if(y>50)
// y=50;
eep_flag=1; //写EEP标志位
eep_read[9] = y; //湿度报警值
}
break;
case 0x0200: //清除开门记录
{
if((j_timer[7]<<8|j_timer[8])==eep_read[10]||(j_timer[7]<<8|j_timer[8])==eep_read[1])//设置密码与开门密码相同
{
clear_full(1);
eep_flag=2; //写EEP标志位
}
}
break;
case 0x0300: //清除报警记录
{
if((j_timer[7]<<8|j_timer[8])==eep_read[10]||(j_timer[7]<<8|j_timer[8])==eep_read[1])//设置密码与开门密码相同
{
clear_full(2);
eep_flag=3; //写EEP标志位
}
}
break;
case 0x2007: //时间读取
{
if(kz_flag[0]==1) //开门标志位
{
opendoor_full();//栈顶
opendoor_timer(j_timer,0); //存放缓存区
opendoor_event++; //计数器++
eep_flag=2; //写EEP标志位
}
else if((kz_flag[3] == 0||flag_m[0]==0||flag_m[1]==0||flag_m[2]==0||flag_m[3]==0)) //烟雾报警
{
alarm_full();//栈顶
alarm_timer(j_timer,0); //存放缓存区
alarm_event++; //计数器++
eep_flag=3; //写EEP标志位
}
}
break;
default:
break;
}
}
if(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_ORE)==SET)
{
USART_ClearFlag(USART3,USART_FLAG_ORE);//清除一处错误中断
USART_ReceiveData(USART3);//
}
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIMx外设DISABLE
}
}

复制代码

四、硬件简单分析
总共三块电路板，有主控继电器板，信号采集板，以太网板。
1.主控MCU

2.电量采集

基本原理如下：
ADE7758 有六路模拟量输入，分成电流和电压两个通道。流通道由三对差分电压输入，分别是 IAP，IAN；IBP，IBN；ICP，ICN。前端采用TA12-100的电流互感器，检测三路电流给ADE7758差分采样，电压这块电压互感器ZMPT107 ，采集三路电压，最后并把采样数据通过SPI给单片机，再上传迪文屏显示。

3.通讯方式

485和CAN通信都加入了数字隔离器ADUM1201ARZ，这样安全可靠，供电这块也采用电源隔离模块

4.以太网模块

采用W5200芯片实现网络通信，和单片机采用SPI连接，迪文屏可以设置IP地址。

5.继电器打开风扇、门、温度报警等功能就不一一细说了。

备注说明：如需源码，请参考此链接：http://inforum.dwin.com.cn:20080/forum.php?mod=viewthread&tid=3864&_dsign=bee61810

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