基于Arduino监控设备的设计制作
摘要：随着现代科技的迅速发展，监控设备在诸多领域得到了发展和应用，为了有效地对一些重要场所进行实时监控，同时又考虑到监控设备的成本和性能方面等问题，我们采用基于Arduino开发板进行监控设备的设计制作，Arduino系列是一款低成本，高性能的主单片机开发板。本项目采用组态屏与Arduino使用串口通信， Arduino端完成GPIO输入和输出、AD转换、DA转换、PWM输出控制等功能设计，实现一个数据采集系统，也可用于高校的实验仪器。把采集到的信息显示在组态屏控制界面上，界面会显示LED的状态，然后触摸屏点击控制，控制亮灭，控制PWM占空比，采集到AD的数据并显示在组态屏，可以控制DA输出。
关键词： Arduino；AD输入/DA输出；PWM控制；传感器信息采集；LED
Design and Manufacture of Monitoring Equipment Based on Arduino
Abstract:With the rapid development of modern science and technology, monitoring equipment has been developed and applied in many fields. In order to effectively monitor some important places in real time, and considering the cost and performance of monitoring equipment, we design and manufacture monitoring equipment based on Arduino development board. Arduino series is a low-cost, high-performance embedded microcontroller. Development board. This project uses configuration screen to communicate with Arduino through serial port. The Arduino terminal completes the design of GPIO input and output, AD conversion, DA conversion, PWM output control and other functions. It realizes a data acquisition system and can also be used in experimental instruments in universities. Display the collected information on the configuration screen control interface, the interface will display the status of the LED, then touch screen click control, control the brightness, control the duty cycle of PWM, collect AD data and display on the configuration screen, you can control the output of DA.
Keywords: Arduino,AD input/DA output,PWM control,sensor information acquisition,LED
第一章绪论
1.1 国内外相关研究状况
如今计算机产业蓬勃发展，微型计算机在众多领域得到应用，在物联网产业兴起的社会需求下，国外各大高校开设实践平台，引进各种实验装置，并与跨国大型企业共同建设研究科研中心，培养适合下一阶段物联网产业革命的知识技术型人才，国内跟紧世界物联网产业发展的步伐，加强国内各大高校的物联网产业技术的研究力度，开设相关专业课程，并与企业合作培养适合新时代的技术型人才，专业课程中提供所需的相关实验设备装置，有利于学生学习思考和实践操作，各高校根据自身所拥有的社会资源状况，选择相应的课程实验装置设备，普通高校多采用AT89C51的单片机作为课堂教学仪器使用，同时STM32系列的单片机开发板也在各高校的创新实践课题中使用。
1.2 方案设计
本课题制作一个监控设备，该装置可实现GPIO功能的输入和输出，DA/AD转换，PWM输出控制等功能设计，并且显示外设采集的实时数据和控制相关外设的状态，可用于高校内使用的小型实验装置，目前市场上主要存在有AT89C系列，MSP430系列，STM32系列，Arduino系列的主控开发板，其中AT89C系列和STM32系列具有低功耗和强大性能的优势，但是编程是基于C语言且开发软件操作较为复杂，代码编写较难，需要开发者掌握大量的专业知识，MSP430系列网上案例不多，不能为开发者提供多种多样的模板和技术交流，所以本课题的主控芯片采用Arduino开发板，Arduino系列的开发板体积小巧，具有强大稳定的功能和简单便捷的编程设计开发优势，低成本，灵活实用，适合作为高校实验设备的主控制器使用。
目录
摘要 1
第一章 绪论 2
1.1 国内外相关研究状况 2
1.2 方案设计 2
第二章 基于Arduino监控系统的总体设计 3
2.1 基本架构 3
2.2 主控模块 3
2.3 GPIO模块 4
2.4 AD/DA模块 5
2.5 组态屏模块 7
2.6 LED指示灯模块 9
2.7 PWM模块 9
第三章 基于Arduino监控系统的硬件设计 12
3.1 总电路图 12
3.2 系统框架 13
3.3 硬件连接 13
第四章 基于Arduino监控系统的软件设计 17
4.1 模块功能设计 17
4.2 Modbus通信协议 18
4.3 程序流程图 20
4.4 程序设计 21
4.5 组态屏界面设计 28
4.6 预期目标 29
第五章 结果调试 30
第六章 总结 32
参考文献 32
参考文献
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