第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例課件

第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例11.1 單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)過程11.2 液氧容器溫度控制系統(tǒng)設計11.3基于GSM/CDMA的防盜報警系統(tǒng)1第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例11.1 單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)過程1．必須具備的知識和能力首先必須具有一定的硬件基礎知識需要有一定的動手能力需要具備一定的軟件設計能力具有綜合運用新知識和新技術的能力搜集、檢索、提煉有用知識和資料的能力必須了解生產(chǎn)工藝或制造工藝2第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例2．單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的步驟系統(tǒng)的目標任務系統(tǒng)的總體設計系統(tǒng)的結構框圖系統(tǒng)的硬件設計系統(tǒng)的軟件設計系統(tǒng)的聯(lián)機調試、運行和維護可靠性設計3第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例11.2 液氧容器溫度控制系統(tǒng)設計液氧容器溫度控制系統(tǒng)應用于液氧容器生產(chǎn)線。液氧容器生產(chǎn)線如圖11.2.1所示。每條生產(chǎn)線上放置40個液氧容器，液氧容器由不銹鋼材料制作，圓筒狀、兩層、中空結構，用于存放液氧以備急需或高山應用。液氧容器為了適應高山環(huán)境，需要經(jīng)過抽真空及加溫處理。加溫處理對液氧容器的質量和合格率有重要的影響，所以要求嚴格控制溫度的范圍，實現(xiàn)自動控制液氧容器的處理溫度，提高產(chǎn)品的質量和合格率。4第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例圖11.2.1液氧容器生產(chǎn)線結構5第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例11.2.1系統(tǒng)的目標任務主控室計算機可以對液氧容器進行實時采集和控制，并繪制每點的溫控曲線；溫度控制范圍：30°～120°；溫度控制精度：±0.5°主控室距離控制現(xiàn)場最近的液氧容器15m，最遠的液氧容器100m要求系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠，控制準確6第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例11.2.2系統(tǒng)的總體設計現(xiàn)場控制器特點如下：當計算機系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，現(xiàn)場控制器可以繼續(xù)工作，不會影響控制功能；溫度控制器有三種工作狀態(tài)：導通、截止、控制；具體工作方式由計算機設置。當某一臺現(xiàn)場控制器出現(xiàn)故障時，可以立即利用備用的現(xiàn)場控制器替換，不會影響其它液氧容器的控制，保證控制質量。7第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例現(xiàn)場控制器完成的功能采集現(xiàn)場溫度并傳輸給計算機，根據(jù)設定溫度進行實時控制，滿足控制要求與計算機進行通訊，并按照命令進行相應的操作顯示當前的溫度測量值、設定值、控制參數(shù)鍵盤可以輸入設置參數(shù)以及溫度的設置值8第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例計算機軟件完成的功能采集測量溫度值，繪制、打印實時曲線進行上、下限溫度報警與現(xiàn)場控制器進行通訊，顯示控制器狀態(tài)9第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例11.2.3系統(tǒng)的結構框圖及工作原理10第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例各部分功能計算機：用于運行監(jiān)控、顯示等程序。顯示器采用觸模屏，方便現(xiàn)場工人操作。觸摸屏采用壓阻式，四線連接方式?？梢栽谟嬎銠C上對各個工位進行分別設置和控制?，F(xiàn)場控制器：用于采集、顯示、控制現(xiàn)場溫度，兩個工位一臺現(xiàn)場控制器。將其溫度信號數(shù)據(jù)上傳給計算機?，F(xiàn)場控制器與上位機間的通訊方式：RS－485半雙工串行通訊。11第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例各部分功能RS－232至RS－485轉換器：用于完成RS－232信號到RS－485信號的雙向轉換。加熱棒：每個工位一個加熱棒，用于液氧容器的加熱。溫度傳感器：每個工位一個傳感器，用于檢測現(xiàn)場溫度信號。電源供電系統(tǒng)：提供計算機、現(xiàn)場溫度控制器以及加熱棒的的供電電源。12第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例工作原理現(xiàn)場溫度采集控制器通過傳感器采集現(xiàn)場溫度，根據(jù)輸入的控制參數(shù)和一定的算法計算輸出值，傳輸給固態(tài)繼電器實現(xiàn)對加熱棒的溫度控制?，F(xiàn)場溫度采集控制器與計算機之間通過RS-485總線通訊。現(xiàn)場控制器有兩種數(shù)據(jù)輸入的方法一是通過鍵盤，二是通過計算機通訊傳輸信息。數(shù)碼管用于顯示溫度以及各種狀態(tài)信息。13第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例11.2.4硬件設計根據(jù)現(xiàn)場情況確定工作時固態(tài)繼電器的電壓、電流確定固態(tài)繼電器的額定電壓或電流。確定固態(tài)繼電器的類型確定輸入控制信號根據(jù)上述步驟確定固態(tài)繼電器指標如下：直流固態(tài)繼電器，額定電壓大于72V，輸入控制信號5V。通過網(wǎng)絡、書刊等渠道搜集固態(tài)繼電器生產(chǎn)廠家的資料，從中尋找滿足要求的產(chǎn)品，再根據(jù)價格要求、貨源情況、技術服務、熟悉程度等最終確定固態(tài)繼電器型號。固態(tài)繼電器選擇北京科通的JGX-3A型號固態(tài)繼電器，其指標如下：直流固態(tài)繼電器，輸入控制信號3～36V，額定電壓80V、額定電流3A。14第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例現(xiàn)場溫度采集控制器硬件原理圖15第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例圖11.2.4主程序流程圖16第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例11.2.5軟件設計主程序模塊初始化模塊鍵盤輸入模塊溫度采集模塊顯示模塊算法計算數(shù)據(jù)處理模塊固態(tài)繼電器控制模塊EEPROM讀寫模塊通訊模塊看門狗模塊17第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例1．串口通訊協(xié)議規(guī)定如下(1)通訊測試并取得控制器地址（CommunicationTest） 格式： @<CR> 應答： !(addr)(#)addr格式：“0001”-“FFFF”4位16進制數(shù)，為每臺現(xiàn)場溫度采集控制器的地址。(2)讀入溫度數(shù)據(jù)（ReadAnalogData）格式： $（Addr）（R）(1)<CR>讀第一通道格式： $（Addr）（R）(2)<CR>讀第二通道應答： >(addr)(2)(1)（TemperatureData）(#)，其中2表示第2條協(xié)議。18第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例2．全局變量及函數(shù)定義#include<at89S52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintintdatareal_temp[2],period; /*全局變量定義*/uchartime1,time2，period /*全局變量定義,通道1、2的定時中斷計數(shù),周期中斷次數(shù)*/ucharopen[2],P[ch],r_char,r_byte,r_buffer[14]; sbitrelay_1=P2^2;sbitrelay_2=P2^3;ucharbdataflag;sbitcomm_flag=flag^0; /*通訊標志*19第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例3．主程序清單voidmain(void){ comm_flag=0； /*清標志位*/ initialize(); /*初始化子程序*/ while(self_flag==self_check();) /*self_flag=0:自檢正常；self_flag=1:自檢錯誤*/ err_dispose(0); /*錯誤處理子程序*/ display(0); /*調顯示子程序*/ while(1) { dog_feed(); /*喂狗子程序*/ if(ch1_ds18==read_temp(1)) err_dispose(1); display(1); /*通道1溫度顯示*/ control(1); /*通道1溫度控制*/ if(ch2_ds18==read_temp(2)) err_dispose(2);display(2); /*通道2溫度顯示*/control(2); /*通道2溫度控制*/ if(comm_flag) {comm_dispose();} /*通訊處理模塊*/}}20第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例11.3基于GSM/CDMA的防盜報警系統(tǒng)GSM/CDMA技術應用于汽車防盜定位系統(tǒng)是我國移動通信網(wǎng)絡迅速發(fā)展的充分體現(xiàn)，本防盜報警系統(tǒng)基于GSM/CDMA模塊，采用組合式的構造方法。傳統(tǒng)的汽車防盜系統(tǒng)報警范圍僅為100-200米，當車主離開報警范圍就無法接收報警信號，而且汽車一旦失竊無法及時采取應對措施，這給犯罪分子提供了可乘之機?；贕SM/CDMA技術的汽車防盜定位系統(tǒng)，可以將汽車的報警信號以撥打報警電話和發(fā)送SMS短信的方式傳輸?shù)饺魏蜧SM/CDMA網(wǎng)絡可以覆蓋的地方。21第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例11.3.1系統(tǒng)的目標任務主控器對GSM/CDMA模塊具有實時控制性確保GSM/CDMA工作的穩(wěn)定性要求系統(tǒng)的抗干擾性和報警功能齊全用戶可以對報警器進行實時管理報警系統(tǒng)具有靈活性，降低產(chǎn)品成本22第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例11.3.2系統(tǒng)的總體設計主控器能及時地對GSM/CDMA模塊收到的短信息采取相應的處理，保證了系統(tǒng)的抗干擾性系統(tǒng)采用輪詢握手的方式保證模塊能夠正常工作，避免系統(tǒng)進入死鎖狀態(tài)用戶可以直接使用自己的手機對系統(tǒng)進行控制，如設防，撤防，修改密碼，查詢狀態(tài)等系統(tǒng)具有遠程性，不受距離的影響多路傳感器和繼電器輸出保證了系統(tǒng)報警檢測方位的齊全和遇警處理強大功能加設匪警按鈕，遇匪可以直接向家人或者110報警，確保車主的安全23第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例系統(tǒng)的結構框圖及工作原理

控制主機主控機核心為８９S５2單片機，主控機負責接收傳感器的報警信號向繼電器和蜂鳴器發(fā)出動作控制命令。主控機和GSM/CDMAMODEM之間通過USB或者RS232串口進行雙向通信，接收來自GSM/CDMAMODEM的控制信息，根據(jù)車主的控制命令進行系統(tǒng)的設置，當接到傳感器的報警信號后主控機要控制SM/CDMAMODEM撥打設定的電話號碼或發(fā)送短信。2．GSM/CDMAMODEM（手機）主要負責向主控機傳送控制信息、向主控機指定的電話號碼發(fā)送報警信息。3．繼電器、蜂鳴器繼電器在主控機的控制下執(zhí)行鎖死車門，切斷電路、油路等保護動作，蜂鳴器發(fā)出報警聲音。4.報警傳感器可以選配紅外報警探測器、振動傳感器等，本系統(tǒng)最多允許接入４路報警傳感器。24第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例圖11.3.1系統(tǒng)結構圖報警傳感器主控機繼電器組蜂鳴器GSM/CDMAMODEM移動電話網(wǎng)絡控制或接警電話25第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例圖11.3.2系統(tǒng)原理圖（部分）繼電器1繼電器2繼電器2MAX23226第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例程序流程及軟件設計

常用的AT指令ATD撥號ATH掛機ATA接電話ATDL重撥上一次電話號碼AT+CSMS選擇短信息服務AT+CPMS選擇短信息內(nèi)存AT+CMGF選擇短信息格式AT+CSCA短信息中心地址AT+CNMI顯示新收到的短信息AT+CMGR讀短信息AT+CMGS發(fā)送短信息AT+CMGL列出SIM卡中短信息27第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例子程序?設置短信息格式子程序：用來進行單片機GSM/CDMA模塊的握手過程和設置GSM/CDMA模塊的發(fā)送短信息的格式查已讀短信子程序：一般用于系統(tǒng)重新啟動時，設置系統(tǒng)密碼查未讀短信子程序：系統(tǒng)工作期間，用戶通過短信管理系統(tǒng)，主要功能是先檢測密碼，密碼正確后，判斷用戶的指令，進行修改密碼，撤防，設防，查詢狀態(tài)等功能發(fā)送匪警短信息子程序：執(zhí)行發(fā)送匪警短信息功能報警子程序：執(zhí)行控制報警喇叭，撥號，發(fā)送短信息報警28第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例1．系統(tǒng)主程序ORG0000HSJMPSTARTORG0050HSTART:NOPCLEAR:MOV@R0,A；系統(tǒng)緩沖一小段時間 DJNZR0,CLEAR MOV89H,#20H；波特率發(fā)生器T1工作在模式2上 MOV98H,#50H；串行口控制，工作方式1+允許接收 MOV8DH,#253；定時器1中高8為放計數(shù)初值，或0FDH MOV8BH,#253；定時器1中低8位用于計數(shù)，（可不寫） SETB0AFH；中斷總允許EA SETB0ACH；串行口中斷允許ES MOV88H,#00H ；包括TR1，此處為了加強可靠性88H,TCON SETB8EH ；定時器1開始工作 MOVR6,#11H ；設防，11為設防標記MAIN:NOP SETB0A0H SETB0A1H SETB0A2H SETB0A3H ；傳感器輸入端置1 NOP

29第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例程序清單 CLR0A4H；繼電器輸出端清零 CLR97H；匪警信號總線清零 SETB90HWRIT: JB90H,BB；判斷K1是否按下,如果沒有按下就等待 ACALLDELAY10；延時10毫秒消觸點抖動 JB90H,WRIT；去除干擾信號 JNB90H,$；等待按鍵松開 ACALLFAS1；發(fā)送匪警短信息 NOP ACALLDELAY10 ACALLDELAY10 ACALLDELAY10NOP NOP30第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例程序清單BB: ACALLSZ；調用設置短信息格式 NOP NOP ACALLJS；查已讀短信 NOP NOP NOP ACALLDELAY10 NOP NOP ACALLJS1；查未讀短信 NOP NOP NOP ACALLDELAY10 ACALLDELAY10 ACALLDELAY10 ACALLDELAY10

31第十一章單片機應用系統(tǒng)設計及舉例程序清單NOP NOP NOP CJNER6,#22H,CHAX；判斷是否撤防，22是撤防標記 AJMPMAINCHAX: JNB0A0H,JJJ JNB0A1H,JJJ JNB0A2H,JJJJNB0A3H,JJJ；傳感器有報警信號，調用報警程序，采取報