基于ARM的环境试验箱控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及环境试验箱控制技术领域，具体涉及一种基于ARM的环境试验箱控制系统及其控制方法。

背景技术

环境试验箱是使用科技的手段，模拟出自然环境，进而对现代工业产品造成破坏，从而检验现代工业产品对环境的耐受性与可靠性。因此，环境试验箱需要能制造现实环境中的各种环境因素，例如：温度、湿度或者压力等。在试验过程中，环境试验箱需要对其内部的环境参数进行采集并准确识别，然后将采集并识别到的环境参数进行参数运算，并根据运算结果启动环境试验箱内的执行机构（如加热丝、压缩机、加湿器等）对环境试验箱内的环境参数进行调整，而这个过程需要一个运算能力强，可靠性高，反应快，扩展性高，后期维护方便，成本低的控制方案。

现有的环境试验箱控制方案通常采用PLC控制系统，然而PLC控制系统存在不能脱机运行、通讯和网络扩展性不足、控制部分结构复杂、信息安全性不足且成本较高的问题。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于ARM的环境试验箱控制系统及其控制方法。

为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：

一种基于ARM的环境试验箱控制系统包括采样模块、执行模块以及与所述采样模块和所述执行模块均通信相连的控制模块；

所述采样模块位于试验箱体内，用于获取试验箱内的实时环境信息，并将所述实时环境信息发送至所述控制模块；所述实时环境信息包括实时温度信息以及实时湿度信息；

所述控制模块包括型号为ARMcortex M3的单片机，用于接收所述环境信息，并与一预设环境信息进行比较，若比较后不匹配，则发送一控制指令至所述执行模块，通过所述执行模块进行对应的环境信息调整。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述采样模块包括温度传感器，所述温度传感器，用于采集试验箱内的实时温度信息，并将所述实时温度信息发送至所述控制模块，通过温度传感器的设置，可以实时的监测试验箱内的温度。

2．上述方案中，所述执行模块包括温度控制装置，该温度控制装置用于接收所述控制指令，并根据所述控制指令进行对应的温度信息的调整，通过温度控制装置的设置能够对试验箱内温度进行调整，使得试验箱内温度始终符合试验条件。

3．上述方案中，所述采样模块包括湿度传感器，所述湿度传感器，用于采集试验箱内的实时湿度信息，并将所述实时湿度信息发送至所述控制模块，通过湿度传感器的设置，可以实时监测试验箱内的湿度。

4．上述方案中，所述执行模块包括湿度控制装置，该湿度控制装置用于接收所述控制指令，并根据所述控制指令进行对应的湿度信息调整。

5．上述方案中，所述执行模块通过MODBUS或者CANBUS或者以太网与所述控制模块通信相连，实现控制模块执行模块的高效数据传输，使得本系统进一步提高可扩展性；且试件在实际使用时确保和模拟试验时的结论一致，进而确保试件实际使用时的安全性及可靠性。

6．上述方案中，所述系统还包括隔离电路，所述隔离电路设置于所述控制模块和所述执行模块之间，防止有短路等故障时烧坏主控芯片。

为达到上述目的，本发明采用的另一种技术方案是：

一种基于ARM的环境试验箱控制方法，所述方法包括：

接收采集模块采集到的试验箱内的实时环境信息；

将所述实时环境信息与一预设环境信息进行比较；

当所述实时环境信息高于或低于所述预设环境信息时，则判定为不匹配；

当所述实时环境信息等于所述预设环境信息时，则判定为匹配；

若比较后不匹配，则发送一控制指令至执行模块，通过所述执行模块进行对应的环境信息调整。上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述实时环境信息包括实时温度信息，所述预设环境信息包括预设温度信息；所述方法包括接收所述采集模块中温度传感器采集到的试验箱内的实时温度信息；将所述实时温度信息与所述预设温度信息进行比较；若比较后不匹配，则控制模块发送一第一控制指令至所述执行模块的温度控制装置，通过所述温度控制装置进行对应的温度信息调整。

2．上述方案中，所述实时环境信息包括实时湿度信息，所述预设环境信息包括预设湿度信息；所述方法包括接收所述采集模块中湿度传感器采集到的试验箱内的实时湿度信息；将所述实时湿度信息与所述预设湿度信息进行比较；若比较后不匹配，则控制模块发送一第二控制指令至所述执行模块的湿度控制装置，通过所述湿度控制装置进行对应的湿度信息调整。

本发明的工作原理及优点如下：

1、本系统通过采样模块的设置，可以根据实际试验需要获取的环境信息类型来增设对应的传感器，并且能够通过这些对应的传感器，进行同时、快速以及实时的采集试验箱内的温度、湿度、压力或者震感等环境信息；

2、本系统通过采用ARMcortex M3的单片机，能够进行多任务同时处理，处理速度快，有效的解决了现有的环境试验箱控制系统在多任务同时处理时，处理速度慢且结构复杂的问题；且其内部程序的破解难度大，从而具有较高的保密性；

3、本系统通过执行模块的设置，可以根据实际试验需要增设执行模块中的执行组件，从而能够在接收到控制模块发送的控制指令时，控制对应的执行组件进行对应的环境信息调整，使得本系统具体很好的扩展性，且结构简单，相对于现有技术，成本也较低。

附图说明

附图1为本发明实施例基于ARM的环境试验箱控制系统的框图；

附图2为本发明实施例基于ARM的环境试验箱控制方法的流程图；

附图3为本发明实施例基于ARM的环境试验箱控制方法的流程图。

以上附图中：110．控制模块；120．采样模块；130．执行模块；140．显示模块；150．电源模块；121．温度传感器；122．湿度传感器；131．温度控制装置；132．湿度控制装置。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。

关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案描述上额外的引导。

参见附图1所示，一种基于ARM的环境试验箱控制系统包括采样模块120、执行模块130以及与所述采样模块120和所述执行模块130均通信相连的控制模块110。

所述采样模块120位于试验箱体内，用于获取试验箱内的实时环境信息，并将所述实时环境信息发送至所述控制模块110；所述实时环境信息包括实时温度信息以及实时湿度信息，具体可通过温度传感器121、湿度传感器122进行采集。本系统通过采样模块120的设置，可以根据实际试验需要获取的环境信息类型来增设对应的传感器，并且能够通过这些对应的传感器，进行同时、快速以及实时的采集试验箱内的温度、湿度、压力或者震感等环境信息。

所述控制模块110包括型号为ARMcortex M3的单片机，用于接收所述环境信息，并与一预设环境信息进行比较，若比较后不匹配，则发送一控制指令至所述执行模块130，通过所述执行模块130进行对应的环境信息调整，若比较后不匹配，则保持。本系统通过采用ARMcortex M3的单片机，能够进行多任务同时处理，处理速度快，有效的解决了现有的环境试验箱控制系统在多任务同时处理时，处理速度慢且结构复杂的问题；且其内部程序的破解难度大，从而具有较高的保密性。本系统通过执行模块130的设置，可以根据实际试验需要增设执行模块130中的执行组件，从而能够在接收到控制模块110发送的控制指令时，控制对应的执行组件进行对应的环境信息调整，使得本系统具体很好的扩展性，且结构简单，相对于现有技术，成本也较低。

本实施例中，所述采样模块120包括温度传感器121和湿度传感器122。所述温度传感器121，用于采集试验箱内的实时温度信息，并将所述实时温度信息发送至所述控制模块110，通过温度传感器121的设置，可以实时的监测试验箱内的温度；所述湿度传感器122，用于采集试验箱内的实时湿度信息，并将所述实时湿度信息发送至所述控制模块110，通过湿度传感器122的设置，可以实时监测试验箱内的湿度。

本实施例中，所述执行模块130包括温度控制装置131和湿度控制装置132。所述温度控制装置131用于接收所述控制指令，并根据所述控制指令进行对应的温度信息的调整。所述温度控制装置131包括加热组件和降温组件。所述加热组件，用于在接收到加热控制指令时开始工作。本实施例中，所述加热组件为加热电丝、绝缘电工陶瓷和云母板支架制作的加热器，在其他实施例中，所述加热组件也可以是其他能够对试验箱内温度进行加热的加热装置，本实施例在此不对加热组件的实现类型作限定。

所述降温组件，用于在接收到降温控制指令时开始工作，通过温度控制装置131的设置能够对试验箱内温度进行调整，使得试验箱内温度始终符合试验条件。本实施例中，所述降温组件为换热器，在其他实施例，所述降温组件也可以是其他能够对试验箱内温度进行降温的降温装置，本实施例在此不对降温组件的实现类型作限定。

所述湿度控制装置132用于接收所述控制指令，并根据所述控制指令进行对应的湿度信息调整。所述湿度控制装置132包括加湿组件和减湿组件。所述加湿组件，用于在接收到加湿控制指令时开始工作。本实施例中，所述加湿组件为加湿器，所述加湿器外接纯水水源、或配纯水机接自来水源，实用补水泵自动补水。在其他实施例中，所述加湿组件也可以是其他能够对试验箱内湿度进行加湿的加湿装置，本实施例在此不对加湿组件的实现类型作限定。

所述减湿组件，用于在接收到减湿控制指令时开始工作，通过湿度控制装置132的设置能够对试验箱内湿度进行调整，使得试验箱内湿度始终符合试验条件。本实施例中，所述减湿组件为除湿蒸发器，在其他实施例中，所述减湿组件也可以是其他能够对试验箱内湿度进行减湿的减湿装置，本实施例在此不对减湿组件的实现类型作限定。

所述执行模块130通过MODBUS 或者 CANBUS 或者以太网与所述控制模块110通信相连，实现控制模块110执行模块130的高效数据传输，使得本系统进一步提高可扩展性；且试件在实际使用时确保和模拟试验时的结论一致，进而确保试件实际使用时的安全性及可靠性。

本实施例中，所述控制模块110还包括时钟电路，所述时钟电路设置于所述ARMcortex M3的单片机的外围，用于给单片机提供时钟信号以及在断电时提供实时时间。

优选地，所述系统还包括隔离电路，所述隔离电路设置于所述控制模块110和所述执行模块130之间，防止有短路等故障时烧坏主控芯片。

优选地，所述系统还包括显示模块140。所述控制模块110，还用于向所述显示模块140发送状态信息，所述状态信息包括执行模块130工作状态信息、采样模块120工作状态信息以及实时环境信息。所述显示模块140包括LED显示屏，用于在接收所述控制模块110发送的状态信息时，通过LED显示屏显示所述状态信息，从而使得用户能够远程监控本系统的工作情况。

参见附图2所示为本申请一个实施例提供的基于ARM的环境试验箱控制方法的流程图，本实施例以该方法应用于图1所示的基于ARM的环境试验箱控制系统中，且各个步骤的执行主体为环境试验箱控制系统中的控制模块110为例进行说明。该方法至少包括以下几个步骤：

步骤201，接收采集模块采集到的试验箱内的实时环境信息。

所述实时环境信息包括实时温度信息和实时湿度信息。

所述采集模块中的温度传感器121采集试验箱内的实时温度信息，并将所述实时温度信息向所述控制模块110发送；所述采集模块中的湿度传感器122采集试验箱内的实时湿度信息，并将所述实时湿度信息向所述控制模块110发送。所述控制模块110同步接收所述实时温度信息和所述实时湿度信息。

步骤202，将所述实时环境信息与一预设环境信息进行比较。

所述预设环境信息为预先设置的环境信息，可以是人工输入的；或者其他设备发送的，本实施例不对预设环境信息的获取方式作限定。

所述预设环境信息包括预设温度信息以及预设湿度信息。

将实时温度信息与预设温度信息进行比较以及将实时湿度信息与预设湿度信息进行比较为同步独立进行，两者比较的过程相互无干扰。

步骤203，若比较后不匹配，则发送一控制指令至执行模块130，通过所述执行模块130进行对应的环境信息调整。

若比较后匹配则保持状态。

当所述实时环境信息高于或低于所述预设环境信息时，则判定为不匹配；当所述实时环境信息等于所述预设环境信息时，则判定为匹配。

通过所述执行模块130进行对应的环境信息调整的过程为同步独立进行的，执行模块130的各控制装置独立接收对应的控制指令并完成对应的环境调整。

为了更清楚地介绍上述基于ARM的环境试验箱控制方法，下面对该方法以一个实例进行说明，参考图3。

所述控制指令包括第一控制指令以及第二控制指令；所述第一控制指令包括加热控制指令和降温控制指令；所述第二控制指令包括加湿控制指令和减湿控制指令。

接收温度传感器121采集到的试验箱内的实时温度信息；接收湿度传感器122采集到的试验箱内的实时湿度信息。

将所述实时温度信息与所述预设温度信息进行比较；当实时温度信息与所述预设温度信息比较后匹配，则保持；当实时温度信息与所述预设温度信息比较后不匹配，判断所述实时温度信息是否高于所述预设温度信息。当所述实时温度信息高于所述预设温度信息时，发送所述降温控制指令至所述温度控制装置131的降温组件，通过所述降温组件进行对应的温度调整；当所述实时温度信息低于所述预设温度信息时，发送所述加热控制指令至所述温度控制装置131的加热组件，通过所述加热组件进行对应的温度调整。

将所述实时湿度信息与所述预设湿度信息进行比较；当实时湿度信息与所述预设湿度信息比较后匹配则保持；当实时湿度信息与所述预设湿度信息比较后不匹配，判断所述实时湿度信息是否高于所述预设湿度信息。当所述实时湿度信息高于所述预设湿度信息时，发送所述减湿控制指令至所述湿度控制装置132的减湿组件，通过所述减湿组件进行对应的湿度调整；当所述实时湿度信息低于所述预设湿度信息时，发送所述加湿控制指令至所述湿度控制装置132的加湿组件，通过所述加湿组件进行对应的湿度调整。

综上所述，本发明相比于现有技术具有优点如下：

1、本系统通过采样模块的设置，可以根据实际试验需要获取的环境信息类型来增设对应的传感器，并且能够通过这些对应的传感器，进行同时、快速以及实时的采集试验箱内的温度、湿度、压力或者震感等环境信息；

2、本系统通过采用ARMcortex M3的单片机，能够进行多任务同时处理，处理速度快，有效的解决了现有的环境试验箱控制系统在多任务同时处理时，处理速度慢且结构复杂的问题；且其内部程序的破解难度大，从而具有较高的保密性；

3、本系统通过执行模块的设置，可以根据实际试验需要增设执行模块中的执行组件，从而能够在接收到控制模块发送的控制指令时，控制对应的执行组件进行对应的环境信息调整，使得本系统具体很好的扩展性，且结构简单，相对于现有技术，成本也较低。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。