單片機(jī)與PLC通訊

1、單片機(jī)C8051F206在多路數(shù)據(jù)采集屮的應(yīng)用摘要：本文介紹以CYGNAL公司C8051F206單片機(jī)構(gòu)成的多通道AI采集系統(tǒng)，這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，性能可靠等特點，有一定的使用價值。關(guān)鍵詞 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集在工業(yè)自動化控制中，經(jīng)常要進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，實現(xiàn)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制，出現(xiàn)了許多帶各 種功能的數(shù)據(jù)采集模塊、系統(tǒng)，但很多產(chǎn)品成本較高，本文介紹用單片機(jī)C8051F206構(gòu)成的多通道模擬 信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過擴(kuò)展的RS-485總線，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與PLC通訊，具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低， 性能可靠等特點，本文介紹的單片機(jī)多通道模擬信號采集板以成功地應(yīng)用于幾套DCS系統(tǒng)中，取

2、得了較 好的效果。C8051F206是CYGNAL公司的集成產(chǎn)品，是一種高集成度的混合信號系統(tǒng)MCU芯片，它是真正的單片 機(jī)。它包含一個真正12位多通道ADC,有一個與8051兼容的微控制器內(nèi)核，有8k字節(jié)的FLASH存儲器, 還有用硬件實現(xiàn)的UART和SPI串行接II,此系列產(chǎn)品的特點是有32個通用的1/ 0引腳，其中有一些 能用于指定的數(shù)字外設(shè)接II,任意一個I/O引腳均可配置成為模擬輸入至ADC。片內(nèi)還VDD監(jiān)視器硬 件看門狗定時器WDT和時鐘振蕩器。片內(nèi)FLASH存儲器可在系統(tǒng)多次重復(fù)編程且能用于非易失性數(shù)據(jù)的 存儲，集成外設(shè)中可分別關(guān)斷單個或所有外設(shè)，節(jié)省功耗，有256字節(jié)的SRAM

3、。在F226中還附加有1024 字節(jié)的RAM,片內(nèi)JTAG調(diào)試功能，允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的，進(jìn)行非侵入方式不使用片內(nèi)資 源全速在系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試支持存儲器寄存器的察看和修改、設(shè)置斷點監(jiān)視點單步及運行和停機(jī)命令。 在用JTAG II調(diào)試時所有的模擬和數(shù)字量外設(shè)均可全功能運行?？稍诠I(yè)溫度范闈-45°C +85*C內(nèi)以 2. 7V3.6V電壓工作封裝為48腳TQFP ,端口 1/ 0都容許5V輸入信號電壓。1、C8051F206的功能、特點 CIP-51微控制器內(nèi)核 與8051完全兼容 指令處理能力提高 有一個可選的1024字節(jié)的XRAM 256字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM包含8k+128

4、字節(jié)的FLASH 有片內(nèi)JTAG和調(diào)試邏輯，實現(xiàn)系統(tǒng)在線調(diào)試任意一個引腳都可用軟件配置成模擬輸入至ADC 帶有一個可編程增益放大器PGA 有一個全雙工UART和串行外設(shè)接I 低電源電壓 2. 7V3. 6V ,電流10mA25MH2. C8051F2xx系列器件的引腳排列同8051系列單片機(jī)兼容,C8051F206有P1、P2、P3I I,每一根I I線都可以通過軟件設(shè)置成AI輸入，TDI、 TDO、TMS、TCK分別JTAG編程I I相連，町以實現(xiàn)在線調(diào)試和程序卜載。下面是C8051F226的TQFP封裝的引 腳排列圖（如圖1）9ARFIAF1HFIAF1FIRR=1 3.CP1*PH 2*

5、CRJ PI 1CF0 P1O£A>NC NCUHEFNCXTAtlXTAL2VDO WOMENfoC8051F220/6C8051F230/6C8051F206An 7 «ai>toConnecionT230.CFl FIF1 FIZJZJZJFIF1 Fl F1ZJF0 4<T0P0&T1PD6H2圖2 C8051F2XX引腳排列圖3單片機(jī)C8051F206在多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)碩件組成運用C8051F206單片機(jī)制作AI采集系統(tǒng)，碩件十分簡單，就是一片C8051F206單片機(jī)加上電源、 RS-485總線的擴(kuò)展及告完成。信號采集接II與傳感器接線見

6、圖2, Al II連接方便，可以選擇不同的輸 入方式，對于二線制儀表，傳感器直接接入1、2腳,24V電源經(jīng)濾波處理給傳感器供電,傳感器0-20111A 的電流信號從2腳竟檢波、嵌位、濾波等信號處理進(jìn)入單片機(jī)的AI端I I,對于四線制傳感器，傳感器 電源由單獨的開關(guān)電源供給，傳感器的輸出信號接入2、3腳。在我們開發(fā)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用 C8051F206的32個輸入定義為模擬輸入，單片機(jī)巡回采集32個通道并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用此采集板和PLC通訊完成信號的傳輸。參見圖3。24U接傳感器圖2 AI傳感器連接ASlllTAI3AI4AI32AILAI2T圖3 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與通訊原理圖3. 1 軟件設(shè)計

7、下面為32通道的AI采集并通過RS485與PLC通訊，進(jìn)行參數(shù)傳遞的部分C程序，包括系 統(tǒng)主程序、串行II通訊處理程序、ADC初始化等部分。主要功能是堆32個AI通道進(jìn)行采集，并進(jìn)行 數(shù)值處理（8次平均）后，通過RS-485總線送給PLC。/主程序/-void main (void)unsigned char i; unsigned charj; unsigned char k;EA=O;WDTCN = Oxde;WDTCN = Oxad;SYSCLK.Iiut 0；PORT.Init ();/禁止看門狗定時器/初始化震蕩器/初始化數(shù)據(jù)交叉開關(guān)和通用IOUARTO.hut Q;ADCO.Ini

8、t ();/初始化UART0/初始化ADC/ Tmiei3_Iiut (SYSCLK/SAMPLE_RATE); / 初始化 Tuner3 作為 ADCO 的采樣率/ Tmier2_Iiut (SYSCLK / 12/ 1000); Tmier2_Init (922);ADCEN= 1;/ WDTCN = 0xa5;/ WDTCN = Oxff:EA= 1;/初始化Tuner2, ImS產(chǎn)生中斷/允許ADC啟動看門狗定時器鎖定看門狗定時器/允許所有中斷/主循壞程序/.while (1)/ WDTCN = 0xa5;/* if (adcount >7) ad_count = 0;for (

9、i=0;i<24;i+)result_pji=(resulti)»3); resulti=0;*/重置看門狗定時器/如果AD轉(zhuǎn)換8次/ AD轉(zhuǎn)換次數(shù)計數(shù)器清零/求平均/AD轉(zhuǎn)換結(jié)果除以“8”/AD結(jié)果的累加和清零Illi 串行I I處理程序 if (inbufiiil)收到一幀信息處理inbufftil=O;收到一幀信息，而且本機(jī)站地址?收到一幀信息標(biāo)志復(fù)位puchiiisg=inlast;crc (puchmsg,3);if(*(inlast+3)=crclo && *(mlast+4)=crclii) /CRC 正確？/CRC正確后的處理if ( mbuf!

10、0=STATION_NUMER)收到一幀信息，而且本機(jī)站地址?outbuf0=01; outbuf 1 =iiibuf 1 ; outbuf2=iiibuf2; j=(inbufI2&0 x03)-l)«3;本機(jī)地址送發(fā)送緩沖區(qū)第一字節(jié)收到的命令送發(fā)送緩沖區(qū)第一字節(jié)收到的組號送發(fā)送緩沖區(qū)第一字節(jié)取得本“組”號for (i=0;i<8;i+)k=2*i+3; outbuflk+=result_pj|j»8; outbuflk=result_pj U+;發(fā)送緩沖區(qū)起始地址一> 發(fā)送指針/CRC正確處理結(jié)束收到一幀信息處理結(jié)束循環(huán)打描程序結(jié)束主程序結(jié)束outl

11、ast=outbuf; puclunsg=outlast; crc(puclmisgJ9); *(outlast+19)=crclo; *(outlast+20)=crchi; sendtx(21);/UART發(fā)送數(shù)據(jù)啟動子程序/延時計數(shù)器/啟動外部震蕩器(ll0592mHz)/等待振蕩器啟動(>lms)void sendtx (unsigned char chd) if(Cempty)txen=l; txchsh=chd; fschsh=O: t_empty=0;rs485_tiiner_send 1=1;/TI=1;/系統(tǒng)時鐘初始化void SYSCLK_hut (void)mt i

12、j；OSCXCN = 0x67;for(j=0;j<50;j+)for (1=0; i < 256; i+)； 占總線本次發(fā)送的長度發(fā)送指針清零置發(fā)送緩沖器“不空”標(biāo)志啟動延遲定時器wlule (!(OSCXCN & 0x80);OSCICN = 0x88; for(j=0;j< 100;j+)/等待振蕩器穩(wěn)定/選擇外部振蕩器作為系統(tǒng)時鐘源并允許丟失for (1=0; i < 256; i+)； /延時lOmS以上時鐘監(jiān)測器/./ UARTO初始化/./配置UART,使用定時器1為波特率發(fā)生器和8-N-1./void UART0_Iiut (void)/ SCO

13、N/ TMOD=0x50;=0x20;/ SCON:模式 1, 8 位 UART,使能 RX/TMOD:定時器1、模式2, 8位重裝SCON = OxdO;TMOD = 0x20;TH1 = -(SYSCLK/BAUDRATE/16); /按波特率設(shè)置定時器1重裝值TRI= 1;CKCON |=0xl0;/啟動定時器1/定時器1使用SYSCLK作為時基PCON |= 0x80;IE|= 0x10;inlast=mbuf; mbufful=0;txen =0;TI=1；rs485 timer send 1=0: /rs485 timer send2=0:/ SMOD = 1,模式 1接收指針指向

14、接收緩沖器復(fù)位“接收一幀數(shù)據(jù)”標(biāo)志 "RS485釋放總線，準(zhǔn)備接收 /指示TX準(zhǔn)備好rs485 timer receive 1=10; rs485 timer receive2=0;/ADC0初始化/配置ADC0,使用定時器3溢出作為轉(zhuǎn)換啟動，轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生中斷，使用左對齊輸出模式 /使能ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷。禁止ADCc/注意：使能低功耗跟蹤模式，保證當(dāng)改變通道時的跟蹤次數(shù)最少。/void ADC0_Init (void)ADC0CN = 0x8d;激活A(yù)DC,聯(lián)系跟蹤模式，當(dāng)定時器溢出啟動,數(shù)據(jù)左對齊REFOCN = 0x00;/選擇外部基準(zhǔn)電壓(“03”選擇VDD為基準(zhǔn)電壓)ADC0CF = 0x62;/轉(zhuǎn)換時鐘為8個系統(tǒng)時鐘，增益為“4”for (chaimel=0;chamiel<24;chaimel+)iesultchaiuiel=O;清零AD轉(zhuǎn)換結(jié)果緩沖器for (chaiinel=0;chamiel<24;chaimel+)iesult_pjchamiel=0;清零AD結(jié)果平均值緩沖器chamiel=0:AMX0SL