畢業(yè)設(shè)計（論文）單片機(jī)庫房監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與制作

1、 庫房監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與制作摘 要 不同用途與規(guī)格的庫房, 要求監(jiān)控與調(diào)節(jié)的對象不相同。一般將防火、防盜作為基本指標(biāo), 有一些特殊的場所將溫度、濕度控制與調(diào)節(jié)也作為管理重要指標(biāo)。為了管理現(xiàn)代化, 提高保護(hù)技術(shù)水平, 本文設(shè)計了一種要求重點(diǎn)監(jiān)控溫度的庫房監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)下位機(jī)以單片機(jī)為核心,主要負(fù)責(zé)對庫房內(nèi)信息的采集。 包含以下系統(tǒng):火災(zāi)自動報警系統(tǒng),ic卡門禁系統(tǒng)，防盜自動報警系統(tǒng), 庫房溫度濕度監(jiān)測系統(tǒng)和庫房內(nèi)公共通道、對外窗口等設(shè)監(jiān)測控制點(diǎn) ,每個庫房通過 rs485總線與中央控制室連接。中央控制室采用工業(yè)組態(tài)軟件mcgs完成對每個庫房的監(jiān)控。通過中央控制室的計算機(jī)可以了解火警、盜警、公共燈

2、光顯示, 公共警鈴報警以及每個庫房的溫度信息，人員進(jìn)出情況。關(guān)鍵詞 單片機(jī) mcgs sle4442卡rs485總線目 錄第一章 系統(tǒng)的構(gòu)成11.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖11.2 系統(tǒng)各部分的作用11.2.1 主機(jī)11.2.2 溫度采集21.2.3 門禁管理21.2.4 煙霧傳感器21.2.5 防盜報警21.2.6 人機(jī)界面2第二章 系統(tǒng)各功能的實現(xiàn)32.1 上位機(jī)mcgs軟件部分32.1.1 mcgs軟件簡介32.1.2 mcgs軟件的特點(diǎn)42.1.3 溫度報表的輸出52.1.4 報警處理52.1.5 mcgs的擴(kuò)充62.1.6 在visual basic中操作mcgs62.2 下位機(jī)部分82.2

3、.1 at89c52特點(diǎn)82.2.2 lm12864 點(diǎn)陣型液晶顯示器92.2.3 sle4442卡92.2.4 門禁卡讀卡系統(tǒng)102.2.5 門禁卡注冊系統(tǒng)112.2.6 無線門磁開關(guān)122.2.7 數(shù)字溫度傳感器ds18b20132.2.8 紅外線入侵傳感器142.2.9 光電感煙火災(zāi)探測器的工作原理152.2.10 s485總線測控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)162.2.11 用mscomm實現(xiàn)pc機(jī)與多單片機(jī)間的串行通信172.2.12 通信協(xié)議18第三章 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計203.1 系統(tǒng)硬件抗干擾措施203.2 系統(tǒng)軟件抗干擾措施21結(jié) 論23致 謝24參考文獻(xiàn)25附錄：26引 言 現(xiàn)在對倉庫的管理

4、中，可能需要對某些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，如溫度，濕度等。如果采用人工抄表的方式進(jìn)行記錄那會相當(dāng)費(fèi)時間和精力。對于倉庫進(jìn)出人員的管理也是如此。如果對每個出入的人員進(jìn)行人工記錄不僅工作效率低，還容易出錯。對于倉庫出現(xiàn)的各種異常情況的處理如果單純用人工巡視也比較困難。所以本文提供了一個倉庫管理的解決方案?？梢栽谝欢ǔ潭壬峡梢越档蛡}庫管理的難度。第一章 系統(tǒng)的構(gòu)成1.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖煙霧傳感器rs485總線裝有mcgs軟件的遠(yuǎn)程主機(jī)以單片機(jī)為控制核心的下位機(jī)盜警火警門禁溫度 人機(jī)界面人機(jī) 圖1-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖1-1 就為本庫房監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，主要可分為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分。1.2 系統(tǒng)各部分的作用1

5、.2.1 主機(jī)本系統(tǒng)主機(jī)是一臺裝有mcgs組態(tài)軟件的pc機(jī)。主機(jī)能過rs485總線與下位機(jī)通訊。主機(jī)可以成對每個庫房進(jìn)行監(jiān)控。通過中央控制室的計算機(jī)可以了解火警、盜警、公共燈光顯示, 公共警鈴報警以及每個庫房的溫度信息，人員進(jìn)出情況。在主機(jī)上還可設(shè)定每個倉庫的工作時間，可能通過主機(jī)實現(xiàn)遠(yuǎn)程開鎖。1.2.2 溫度采集本系統(tǒng)溫度采集主要運(yùn)用數(shù)字溫度傳感器ds18b20實現(xiàn)， ds18b20可以很方便的連接到單片機(jī)上完成溫度測量工作。1.2.3 門禁管理門禁系統(tǒng)又可分為門禁卡注冊和門禁卡讀卡兩部分。門禁系統(tǒng)主要是用來對進(jìn)出倉庫的人進(jìn)行分權(quán)限管理人。1.2.4 煙霧傳感器光電感煙探測器中的發(fā)光器件，目

6、前多采用大電流發(fā)光效率高的紅外發(fā)光管，受光器件多采用半導(dǎo)體硅光電管，受光器件的阻抗是隨煙霧濃度的增加而降低的本設(shè)計利用此原理監(jiān)測火警信息。1.2.5 防盜報警 本系統(tǒng)防盜系統(tǒng)采用無線人體熱釋電紅外傳感器，對非法入侵進(jìn)行報警。1.2.6 人機(jī)界面人機(jī)界面主要為了實現(xiàn)人機(jī)的交互，通過此界面可以知道系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)。第二章 系統(tǒng)各功能的實現(xiàn)2.1 上位機(jī)mcgs軟件部分本系統(tǒng)上位機(jī)采用工業(yè)組態(tài)軟件mcgs，完成對各個倉庫信息的實時監(jiān)控和管理。圖2-1為上位機(jī)監(jiān)控畫面。 圖2-1 上位機(jī)監(jiān)控畫面2.1.1 mcgs軟件簡介mcgs (monitor and control generated syste

7、m，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于microsoft的各種32位windows平臺上運(yùn)行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，它充分利用了windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用mcgs組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，操作簡單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項目的設(shè)計和運(yùn)行操作。同時使用mcgs組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計算機(jī)軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，根據(jù)工

8、程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。2.1.2 mcgs軟件的特點(diǎn)l 功能齊全，便于方案設(shè)計。l 實時性與并行處理。l 建立實時數(shù)據(jù)庫，便于用戶分步組態(tài)，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。l “面向窗口”的設(shè)計方法，增加了可視性和可操作性。l 利用豐富的“動畫組態(tài)”功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動的動態(tài)畫面。l 引入“運(yùn)行策略”的概念。l mcgs系統(tǒng)由五大功能部件組成，主要的功能部件以構(gòu)件的形式來構(gòu)造。l 支持ole automation技術(shù)。l mcgs中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫來管理一切。l 設(shè)立“對象元件庫”，解決了組態(tài)結(jié)果的積累和重新利用問題

9、。l 提供對網(wǎng)絡(luò)的支持。2.1.3 溫度報表的輸出在工程應(yīng)用中，大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)需要對設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存盤，統(tǒng)計分析，并根據(jù)實際情況打印出數(shù)據(jù)報表。所謂數(shù)據(jù)報表就是根據(jù)實際需要以一定格式將統(tǒng)計分析后的數(shù)據(jù)記錄顯示和打印出來，本系統(tǒng)以記錄的是溫度數(shù)據(jù)。報表在工控系統(tǒng)中是必不可少的一部分，是數(shù)據(jù)顯示、查詢、分析、統(tǒng)計、打印的最終體現(xiàn)，是整個工控系統(tǒng)的最終結(jié)果輸出；數(shù)據(jù)報表是對生產(chǎn)過程中系統(tǒng)監(jiān)控對象的狀態(tài)的綜合記錄和規(guī)律總結(jié)。2.1.4 報警處理mcgs把報警處理作為數(shù)據(jù)對象的屬性，封裝在數(shù)據(jù)對象內(nèi)，由實時數(shù)據(jù)庫來自動處理。當(dāng)數(shù)據(jù)對象的值或狀態(tài)發(fā)生改變時，實時數(shù)據(jù)庫判斷對應(yīng)的數(shù)據(jù)對象是否發(fā)生了報警或

10、已產(chǎn)生的報警是否已經(jīng)結(jié)束，并把所產(chǎn)生的報警信息通知給系統(tǒng)的其它部分，同時，實時數(shù)據(jù)庫根據(jù)用戶的組態(tài)設(shè)定，把報警信息存入指定的存盤數(shù)據(jù)庫文件中。本系統(tǒng)把溫度超限，盜警，火警作為報警數(shù)據(jù)對象。由mcgs軟件實時監(jiān)控這幾個報警數(shù)據(jù)。并做好報警記錄。2.1.5 mcgs的擴(kuò)充mcgs通過ole自動化可以和其它應(yīng)用程序交互mcgs組態(tài)軟件本身的自動化功能可以幫助用戶在其它應(yīng)用程序中很方便地操縱mcgs組態(tài)軟件的運(yùn)行。比如說，用戶可以在一個程序里指揮mcgs運(yùn)行環(huán)境打開某個窗口、執(zhí)行某個策略、或者向某個設(shè)備發(fā)出命令等等?；旧希趍cgs組態(tài)軟件中用戶腳本程序可以完成的功能也都可以通過mcgs組態(tài)軟件的自

11、動化功能來完成。mcgs把其核心作為一個對象包裝起來，把mcgs的大多數(shù)功能作為對象的屬性和方法暴露出來，使其它的應(yīng)用程序通過ole自動化來操作mcgs，在visual baisc、excel、access和、delphi中都可以通過ole自動化來取得mcgs實時數(shù)據(jù)庫對象，編程操作mcgs提供的屬性和方法。2.1.6 在visual basic中操作mcgs假定mcgs運(yùn)行環(huán)境正在運(yùn)行一個工程，且該工程有20個數(shù)值型數(shù)據(jù)對象，其名稱為dat01到dat20。要求用vb編制一個應(yīng)用程序，該程序的界面如下圖所示，按“從mcgs讀數(shù)據(jù)”按鈕時，能把mcgs中dat01到dat10的值讀回顯示在左列

12、文本框內(nèi)，按“向mcgs寫數(shù)據(jù)”按鈕時，能把右列文本框內(nèi)輸入的數(shù)據(jù)寫到mcgs的dat11到dat20數(shù)據(jù)對象中。dim datobj as objectprivate sub form_load() on error resume next set datobj = getobject(, "mcgsrun.datacentre") if err then msgbox ("請先啟動mcgs運(yùn)行環(huán)境!") end end ifend subprivate sub cmd_read_click() dim msg as string, tt as var

13、iant for i = 1 to 10 msg = "dat" + format$(i, "00") datobj.getvalueformname msg, tt txt(i) = format$(tt) next iend subprivate sub cmd_wirte_click() dim msg as string, tt as variant for i = 1 to 10 msg = "dat" + format$(i, "00") tt = val(txt(i + 10) datobj.setv

14、alueformname msg, tt next iend sub使用這種方法可實現(xiàn)vb程序中的數(shù)據(jù)與mcgs軟件實時數(shù)據(jù)庫的共享。因此可以在vb中編寫串口通訊的服務(wù)程序，利用ole自動化實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。從而實現(xiàn)用串口采集數(shù)據(jù)。 2.2 下位機(jī)部分本系統(tǒng)下位機(jī)是以stc89c52rc單片機(jī)為控制核心，由單片完成對一個倉庫信息的采集，門禁管理和與上位機(jī)的通信。圖2-2為從機(jī)原理圖。 圖2-2下位機(jī)原理圖2.2.1 at89c52特點(diǎn)at89c52是atmel公司采用cmos工藝生產(chǎn)的低功耗、高性能8位單片機(jī)，與mcs-51單片機(jī)兼容，其功能特點(diǎn)為:(1) 8k字節(jié)閃爍存儲器(flash)，可進(jìn)

15、行1000次寫、擦除操作。(2)靜態(tài)操作，外接ohz-24mhz晶振。(3)256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(ram).(4) 32位可編程輸入/輸出線。(5)兩個16位定時/計數(shù)器。(6)六個中斷源。(7)一個可編程串口。(8)支持低功耗模式和掉電模式。2.2.2 lm12864 點(diǎn)陣型液晶顯示器帶中文字庫的128x64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個16*16點(diǎn)漢字，和128個16*8點(diǎn)ascii字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人

16、機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。因此本設(shè)計就采用128*64做人機(jī)接口，效果還令人滿意。2.2.3 sle4442卡sle4442 是具有可編程安全代碼(psc)和寫保護(hù)功能的智能型256-byte eeprom 特點(diǎn)： 256 x 8-bit eeprom 按字節(jié)尋址 32個字節(jié)的寫保護(hù)存儲器(byte0!31) 32 x 1-bit保護(hù)存儲器 兩線接入方

17、式 應(yīng)答復(fù)位符合iso7816-3標(biāo)準(zhǔn) 每個字節(jié)的寫入或擦除時間為2.5ms 寫入/擦除的最小周期為10khz 數(shù)據(jù)保持10年以上 觸點(diǎn)和連續(xù)接觸與iso7816標(biāo)準(zhǔn)一致 只有在3-byte安全代碼比較正確后才能寫入數(shù)據(jù)sle4442 提供了一個控制存儲器擦/寫的邏輯保護(hù)代碼，sle4442 提供了一個 4 字節(jié)的安全存儲器，其中包含了一個錯誤計數(shù)器(ec)和 3個字節(jié)的參考數(shù)據(jù)，這 3 個字節(jié)被稱為可編程安全代碼(psc)，存儲器上電后除了參考數(shù)據(jù)無法正確讀取外，其它數(shù)據(jù)均可讀取，只有在對內(nèi)部的參考代碼校驗正確后才可以寫入數(shù)據(jù)，直到下電，若三次校驗不成功，錯誤計數(shù)器(ec)被減為0，此卡報廢

18、。2.2.4 門禁卡讀卡系統(tǒng)本設(shè)計采用單片機(jī)根據(jù)sle4442卡讀寫時序，讀取門禁卡信息！并根據(jù)sle4442卡內(nèi)容判斷是否開鎖。門禁卡可分三級權(quán)限，最低權(quán)限的卡只在在上班時間在規(guī)定的倉庫使用，中級權(quán)限可以在上班時間在任意倉庫使用，最高僅限可以在任意時間任意倉庫進(jìn)出。工作時間可以在主機(jī)上設(shè)置。如開鎖成功，把ic卡信息返回給主機(jī)。圖2-3為人員進(jìn)出記錄。 圖2-2人員進(jìn)出記錄2.2.5 門禁卡注冊系統(tǒng) ic卡注冊軟件采用vb軟件編寫，通串口通訊把信息傳給單片機(jī)由單片機(jī)把接收到的信息寫入ic卡。單片機(jī)采用at89c2051，用rs-232與計算機(jī)通訊。通訊協(xié)議格式為： 握手信號+命令+數(shù)據(jù)+校驗當(dāng)

19、單片機(jī)寫ic卡后返回一個寫卡成功應(yīng)答，當(dāng)寫ic卡失敗，則返回寫卡出錯信號要求重發(fā)。ic卡注冊軟件可以設(shè)定每張ic卡的用戶名，權(quán)限，和卡的使用范圍。圖2-3 ic卡注冊界面2.2.6 無線門磁開關(guān)無線門磁傳感器用來監(jiān)控門的開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)門不管何種原因被打開后，無線門磁傳感器立即發(fā)射特定的無線電波，遠(yuǎn)距離向主機(jī)報警。無線門磁的無線信號在開闊地能傳輸200米，在一般住宅中能傳輸20米，和周圍的環(huán)境密切相關(guān)。無線門磁一般采用省電設(shè)計，當(dāng)門關(guān)閉時它不發(fā)射無線電信號，此時耗電只有幾個微安，當(dāng)門被打開的瞬間，立即發(fā)射無線報警信號，然后自行停止這時就算門一直打開也不會再發(fā)射了，這是為了防止發(fā)射機(jī)連續(xù)發(fā)射造成內(nèi)部

20、電池電量耗盡而影響報警，無線門磁還設(shè)計有電池低電壓檢測電路，當(dāng)電池的電壓低于工作電壓時，下方的led發(fā)光二極管就會點(diǎn)亮，這時需要立即更換電池，否則會影響工作的可靠性。無線門磁傳感器一般安裝在門內(nèi)側(cè)的上方，它由兩部分組成:較小的部件為永磁體，用來產(chǎn)生恒定的磁場，較大的是無線門磁主體，它內(nèi)部有一個常開型的干簧管。當(dāng)永磁體和干簧管靠得很近時(小于5毫米)，無線門磁傳感器處于工作守候狀態(tài)，當(dāng)永磁體離開干簧管一定距離后，常開型干簧管立即吸合，內(nèi)嵌的無線發(fā)射模塊啟動工作，發(fā)射內(nèi)容包含地址編碼和自身識別碼(也就是數(shù)據(jù)碼)的315mhz的高頻無線電信號，接收板就是通過識別這個無線電信號的地址碼來判斷是否是同一

21、個報警系統(tǒng)的，然后根據(jù)自身識別碼(也就是數(shù)據(jù)碼)，確定是哪一個門。利用無線門磁開關(guān)，可以得知倉庫門的當(dāng)前狀態(tài)，并由單片機(jī)判斷是否進(jìn)報警。2.2.7 數(shù)字溫度傳感器ds18b20 在傳統(tǒng)的模擬信號遠(yuǎn)距離溫度測量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問題，多點(diǎn)測量切換誤差問題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問題等技術(shù)問題，才能達(dá)到較高的測量精度。ds18b20是一個單線式溫度采集數(shù)據(jù)傳輸，且能直接轉(zhuǎn)換數(shù)字量的溫度傳感器。多個ds18b20掛接到一條單總線上，就可構(gòu)成多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)。ds18b20特點(diǎn)：l 獨(dú)特的單線接口僅需一個端口引腳進(jìn)行雙向通信，多個并聯(lián)可實現(xiàn)多點(diǎn)測溫。l 可通過數(shù)據(jù)線供電，電源電壓范圍從3

22、5vl 0待機(jī)功耗l 用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置l 測溫范圍為-55+125。精度為912位，9位時溫度分辨率為+-0.5，12位時溫度分辨率為0.0625。因為采用ds18b20可以很方便的測量溫度，所以本設(shè)計溫度采集部分就采用了ds18b20。2.2.8 紅外線入侵傳感器被動式熱釋電紅外探頭的工作原理:在自然界，任何高于絕對溫度的物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。人體都有恒定的體溫，一般在37，所以會發(fā)出特定波長l0um左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10um左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10um

23、左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用一些熱釋電元件(強(qiáng)介電質(zhì)材料如欽酸鋇、欽錯酸鉛(pzt)等)作成，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，最終電荷變化將以電壓或電流形式輸出，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。biss0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)。它能適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。本設(shè)計采用被動式紅外探頭和biss0001做成人體位移傳感器對倉庫進(jìn)行防盜。2.2.9

24、 光電感煙火災(zāi)探測器的工作原理利用煙霧微粒對光的散射作用，在一定的煙霧濃度范圍內(nèi)，散射光的強(qiáng)度與煙霧的濃度成比例，因而可以利用光散射檢測到煙霧濃度的變化。對于由煙霧引起的光散射的測量，特別是對于近距離產(chǎn)生的光散射測量，因為煙霧的測量限于小的范圍，對那些影響測量的干擾可以比較容易的消除，因此，利用光散射測量煙霧微粒是一種較理想的方法。正常情況下，在發(fā)射與接收管之間有光隔離板，用以消除無煙時紅外發(fā)射管發(fā)出的光被光電三極管接收，因而無煙時接收管不會產(chǎn)生光電流。集煙盒內(nèi)壁為黑色粗糙面，可將盒內(nèi)的光反射減至最小。集煙盒外側(cè)開有氣、煙對流孔，煙霧進(jìn)口處敷以不銹鋼網(wǎng)，以防止雜物進(jìn)入集煙盒造成誤報。在火災(zāi)發(fā)生

25、時，當(dāng)有煙霧進(jìn)入檢測室時，由于煙粒子的作用，發(fā)光器件發(fā)射的光產(chǎn)生漫散射，這種漫散射的光被光電三極管接收，使光電三極管的阻抗發(fā)生變化，產(chǎn)生光電流，從而實現(xiàn)了將煙霧信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕墓δ?，探測器給出報警信號電平。本設(shè)計利用光電感煙火災(zāi)探測器來探測火警信息。2.2.10 s485總線測控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)rs485為半雙工工作方式，在某一時刻，一個發(fā)送另一個接收。在同一個rs485網(wǎng)絡(luò)中，可以有多達(dá)32個模塊。rs485傳輸距離可達(dá)到1000m本設(shè)計是一個以pc機(jī)作為主控機(jī)，多個單片機(jī)作為從機(jī)構(gòu)成的rs485現(xiàn)場總線型測控系統(tǒng)。單片機(jī)組成的各個節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集各個倉庫的實時溫度，警情等信息，主機(jī)以輪詢的方式向

26、各個節(jié)點(diǎn)獲取各個倉庫信息，并根據(jù)信息內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)操作。系統(tǒng)通信總線使用rs485標(biāo)準(zhǔn)，可以獲得較遠(yuǎn)的通信距離，較高的通信頻率和較好的搞干性。圖2-3是整個系統(tǒng)的示意圖。rs-232485接口單片機(jī)系統(tǒng)485接口單片機(jī)系統(tǒng)485接口單片機(jī)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)n節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)1rs-485總路線232/485轉(zhuǎn)接主機(jī)（pc機(jī)） 圖2-3 單片機(jī)和pc機(jī)組成的rs485總線測控系統(tǒng)功能框圖本設(shè)計主控機(jī)由pc機(jī)和rs232/rs485轉(zhuǎn)換設(shè)備構(gòu)成，它負(fù)責(zé)輪詢各個節(jié)點(diǎn)擦獲取信息。由于pc機(jī)不具備rs485接口，所以必須能過rs232/rs485轉(zhuǎn)換設(shè)備接入rs485網(wǎng)絡(luò)。從機(jī)是由單片機(jī)作為主控芯片，通過dip撥碼開關(guān)設(shè)

27、置倉庫號。各單片機(jī)接收信息校驗無誤后，核對倉庫號只有數(shù)據(jù)的目的地址與本機(jī)地址相同的才進(jìn)行響應(yīng)。2.2.11 用mscomm實現(xiàn)pc機(jī)與多單片機(jī)間的串行通信 microsoft公司開發(fā)vb的編程工具提供的microsoft communications control控件簡稱(mscomm)為開發(fā)者提供了簡化的windows下的串行通信編程, 該控件屏蔽了通信過程中的底層操作,程序員可以設(shè)里、監(jiān)視mscomm控件的屬性和事件, 結(jié)合timer控件即可完成對串行口的初始化和數(shù)據(jù)的翰入輸出工作。mscomm控件的主要屬性如下:commmport: 設(shè)置并返回通信端口號。為時1對應(yīng)com1，為2時對應(yīng)

28、com2。settings:設(shè)里或返回波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位和停止位參數(shù)缺省值為“ 9600,n ,8 ,1 ” 。portopen: 打開或關(guān)閉通信端口。input:讀取或刪除緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)流。output: 將數(shù)據(jù)寫人發(fā)送緩沖區(qū)。intputlen:設(shè)置和返回屬性從接收緩沖區(qū)中讀取的字節(jié)數(shù)。inputmode:設(shè)置和返回接收的類型。該屬性為cominputmodetext時, 屬性所檢取的數(shù)據(jù)是文本為時, 屬性inputmodebinary所檢取的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)據(jù)。這個屬性對與單片機(jī)的通信尤為重要。使用此控件可很方便地編寫串口通訊程序，省去了調(diào)用api的麻煩。本設(shè)計的多機(jī)通訊軟件和ic卡

29、注冊軟件的pc機(jī)程序都使用到了該控件。2.2.12 通信協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸是一個能信過程，需要相關(guān)協(xié)議的設(shè)計。本設(shè)計的協(xié)議包括了握手信號定義，幀結(jié)構(gòu)定義和數(shù)據(jù)校驗等內(nèi)容。具體通訊協(xié)議如下：l 數(shù)據(jù)傳輸雙方均使用4800kb/s的速率傳輸數(shù)據(jù)，雙方在發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)時使用中斷方式。l 數(shù)據(jù)傳輸由主機(jī)發(fā)起，主機(jī)發(fā)送信號從機(jī)地址啟動握手過程，詢問從機(jī)是否可以接收數(shù)據(jù)。l 從機(jī)接收到握手信號后，如同意接受數(shù)據(jù)應(yīng)答本機(jī)地址，表示可以接收，否則應(yīng)答00h，表示忙。l 主機(jī)在發(fā)送呼叫信號后等待應(yīng)答信號，如應(yīng)答成功開始發(fā)數(shù)據(jù)，否則對下一個從機(jī)進(jìn)行握手。l 從機(jī)在接收完數(shù)據(jù)后將根據(jù)最后的栓驗結(jié)果判斷接收是否正確。若

30、正確向主機(jī)發(fā)送2ah，否則發(fā)送f0h表示錯誤，并請求重發(fā)。l 主機(jī)接收到2ah，則結(jié)束通訊，否則重發(fā)數(shù)據(jù)。由以上協(xié)議可知，在數(shù)據(jù)傳輸過程中需要使用一些握手信號，其定義如下：l 72h：表示主機(jī)要求從機(jī)上傳從機(jī)信息l 77h：表示主機(jī)要向從機(jī)寫數(shù)據(jù)l 63h：表示從機(jī)上傳的是溫度，庫門狀態(tài)，等信息l 64h：表示從機(jī)上傳的是倉庫人員進(jìn)出的信息l 2ah：表示數(shù)據(jù)發(fā)送成功l f0h：表示數(shù)據(jù)發(fā)送出錯，要求發(fā)送方重發(fā)。主機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸Y(jié)構(gòu)定義：握手信號+從機(jī)地址+ 命令+數(shù)據(jù)+校驗主機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸Y(jié)構(gòu)定義：握手信號+本機(jī)地址+命令+數(shù)據(jù)+校驗本設(shè)計采用最簡單的奇偶校驗方法來進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的校驗。第三章

31、系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計3.1 系統(tǒng)硬件抗干擾措施 本設(shè)計有幾路報警信號要通過無線傳輸?shù)姆绞剿徒o單片機(jī)，工作環(huán)境較惡劣，易受到各種干擾的侵犯。根據(jù)其來源不同，主要有空間干擾(通過電磁輻射進(jìn)入)、過程通道干擾(通過與自動報警器相連的前向和后向通道進(jìn)入)、供電系統(tǒng)干擾以及印制板電路內(nèi)各種元器件的相互干擾。所以在設(shè)計上，應(yīng)該采取必要的軟硬件措施，免除和減小各種不良因素對系統(tǒng)的影響和損害，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本系統(tǒng)在硬件設(shè)計過程中，主要采取以下措施來提高系統(tǒng)的抗干擾能力:為達(dá)到電磁屏蔽的目的，將系統(tǒng)安裝在用鐵板做成的封閉盒內(nèi)，以此來屏蔽外部靜電和電磁場的干擾。使用大量的硬件電路來實現(xiàn)部分功能模塊，其

32、目的就是充分利用硬件電路的可靠性、穩(wěn)定性，使整體電路達(dá)到比較高的可靠性。設(shè)計印制電路板時，合理布線，力求將系統(tǒng)中各元件之間、電路之間可能產(chǎn)生的不利影響限制在最低程度。接地線盡量加寬以減少接地電阻。盡量避免過長的平行走線，減少布線的分布電容。元件排列及信號走線盡量有序、簡潔，避免相鄰電路相互影響。按鈕、機(jī)械開關(guān)等在操作時會產(chǎn)生火花，可以利用rc電路加以吸收。在主電源輸入端跨接lou f的電解電容。在每片集成電路電源的引腳上并接o.oluf高頻電容。對于抗噪聲能力弱、關(guān)斷時電流變化大的器件，在芯片的電源線(vcc)和地線(gnd)間直接接入o.o1pf去藕電容。本系統(tǒng)采用硬件看門狗x25045。系

33、統(tǒng)正常運(yùn)行時，會定期復(fù)位看門狗。若系統(tǒng)受到干擾失控而進(jìn)入死循環(huán)，且此循環(huán)中沒有對看門狗復(fù)位的指令，看門狗定時器溢出后，就會對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，使系統(tǒng)恢復(fù)正常。3.2 系統(tǒng)軟件抗干擾措施在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于程序及一些重要常數(shù)都存儲在rom中，這就為軟件的抗干擾創(chuàng)造了良好的前提條件?？刂葡到y(tǒng)受干擾后反應(yīng)在單片機(jī)上就是所謂的“沖程序”，即程序指針亂跳，出現(xiàn)程序跑飛和非法死循環(huán)。因此，需對單片機(jī)系統(tǒng)采取一些有效措施，這里主要采取了以下兒種措施。為防止系統(tǒng)出現(xiàn)誤報警，對于報警開關(guān)信號，采取了多次讀入并進(jìn)行比較，取占多數(shù)的狀態(tài);對于機(jī)械開關(guān)抖動而引起的干擾，采用了軟件延時的辦法來避免在抖動期間采樣。對重要數(shù)據(jù)進(jìn)行程序復(fù)核，在程序的執(zhí)行中對重要數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，本系統(tǒng)主要對輸入的鍵值進(jìn)行復(fù)核，看是否正確，若正確則進(jìn)行處理，否則忽略。.指令冗余當(dāng)cpu受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當(dāng)作指令碼來執(zhí)行，引起程序混亂。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計中，在一些對程序流向起決定作用的指令之間插入兩條nop指令，保證跑飛的程序迅速轉(zhuǎn)入正確的控制軌道。此類指令有:ret, reti, acall, lcall, ajmp, ljmp,jz, jnz, jc, jnc, jb,jnb, cjnz, djnz等。在某些對系統(tǒng)工作狀態(tài)至關(guān)重要的指令(如se