第九章 80C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例.ppt

1、第九章80C51單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例,91 水表、電表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容通常包含硬件(連同單片微機(jī)在內(nèi)的全部電子線(xiàn)路) 、軟件(包括監(jiān)控管理程序及各功能模塊應(yīng)用軟件) 及結(jié)構(gòu)工藝等三大部分。由于對(duì)象提供的數(shù)據(jù)形式“五花八門(mén)” ，若是模擬量，則要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器得到數(shù)據(jù)；若是脈沖量，則需通過(guò)I/O引腳對(duì)其計(jì)數(shù)后再通過(guò)計(jì)算得到數(shù)據(jù)。而對(duì)于流量、功率等參數(shù)，則往往需通過(guò)傳感器或?qū)Ｓ媚K輸出脈沖或數(shù)據(jù)。,1. 水表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括脈沖式水表、水表數(shù)據(jù)采集器、掌上電腦、水表數(shù)據(jù)集中器、遠(yuǎn)程抄表終端、后臺(tái)計(jì)算機(jī)管理軟件等。水表數(shù)據(jù)采集器采集居民樓單元內(nèi)居民的用水量。具有采集2

2、4戶(hù)居民水表數(shù)據(jù)的能力。 我們知道水表表計(jì)是對(duì)水的流量進(jìn)行計(jì)量。表計(jì)中指針軸隨著水流而轉(zhuǎn)動(dòng)，其各個(gè)指針軸轉(zhuǎn)一圈分別代表用水量為0.01度、0.1度、1度等等。在相應(yīng)指計(jì)軸處安裝一個(gè)霍爾元件，就可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)一圈輸出一個(gè)脈沖，單片微機(jī)通過(guò)對(duì)脈沖個(gè)數(shù)的記錄，就可以計(jì)算出實(shí)際用水量。水表數(shù)據(jù)采集器可以同時(shí)記錄24戶(hù)或32戶(hù)居民水表的脈沖數(shù)，進(jìn)而記錄各用戶(hù)的用水量，通過(guò)通信接口把水表數(shù)據(jù)上傳至管理部門(mén)。,居民水表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為居民樓單元級(jí)、小區(qū)管理級(jí)及自來(lái)水公司等三級(jí)，其結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖91。在每一個(gè)單元按裝水表數(shù)據(jù)采集器，用于采集該單元內(nèi)用戶(hù)水表的數(shù)據(jù)。圖92 水表數(shù)據(jù)采集器原理框圖中包含了單片微機(jī)和各功

3、能部件。 采用RS485總線(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)水表數(shù)據(jù)采集器的網(wǎng)絡(luò)通信。 在水表數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部同時(shí)還配置了RS-232接口，可實(shí)現(xiàn)與掌上機(jī)的通信，以便進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)置和水表數(shù)據(jù)抄錄。 水表數(shù)據(jù)采集器主程序流程框圖示于圖9-3。 在小區(qū)物業(yè)管理部門(mén)安裝計(jì)算機(jī)終端或水表數(shù)據(jù)集中器，用于對(duì)小區(qū)內(nèi)所有居民水表計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，打印，以便進(jìn)行水費(fèi)的收繳管理。還可進(jìn)一步通過(guò)公用電話(huà)網(wǎng)或無(wú)線(xiàn)短消息平臺(tái)向自來(lái)水公司發(fā)送用戶(hù)用水?dāng)?shù)據(jù)信息。,水表數(shù)據(jù)集中器的存儲(chǔ)器擴(kuò)展原理見(jiàn)圖94所示。單片微機(jī)采用臺(tái)灣華幫公司的78E58單片微機(jī)，其內(nèi)部包含32K Flash存儲(chǔ)器，與80C52兼容，但增加了一個(gè)特別的可位尋址的4位I

4、/O口(端口4) 和兩個(gè)外部中斷。因數(shù)據(jù)量比較大，故擴(kuò)展了128KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器628128。由于628128具有17根地址線(xiàn)，所以除了采用78E58的16根地址線(xiàn)A0A15與628128相連，另外應(yīng)用P1口的一根I/O口線(xiàn)P1.0與628128的A16相連，作為“體選” ，當(dāng)P1.0=0時(shí)，尋扯628128中的64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，當(dāng)P1.0=1時(shí)，尋址628128的另一半64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 水表數(shù)據(jù)集中器與掌上電腦或PC機(jī)通信和擴(kuò)展RS-485總線(xiàn)的原理圖示于圖95。MAX232實(shí)現(xiàn)CMOS(TTL) 邏輯與RS-232邏輯轉(zhuǎn)換，是PC機(jī)與單片微機(jī)通信接口芯片，一般與單片微機(jī)串行口的發(fā)送/接收

5、端相連。AD485芯片則用于實(shí)現(xiàn)RS485總線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，由于78E58內(nèi)部只有一個(gè)串行口，所以采用78E58的P1.1和P1.3來(lái)虛擬485串行通信，用P1.2來(lái)控制RS485數(shù)據(jù)傳輸方向。,2.電表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 本系統(tǒng)分為三級(jí)結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖9-6。 (1)采集終端：對(duì)多達(dá)20戶(hù)居民電表的用電量進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)單元集抄系統(tǒng)功能； (2) 臺(tái)區(qū)集中器：通過(guò)電力線(xiàn)載波方式，將多達(dá)2000戶(hù)居民用戶(hù)電表數(shù)據(jù)集中傳送到小區(qū)配電房的集中器上實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)集抄系統(tǒng)功能; (3) 局端工作站： 通過(guò)掌上機(jī)或電話(huà)通訊終端或GSM網(wǎng)把電表數(shù)據(jù)上傳到電力局的上端計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)集抄系統(tǒng)功能。,經(jīng)過(guò)改裝后的脈沖電能表或全電子電能表把用

6、戶(hù)的用電量轉(zhuǎn)化為電脈沖送入采集終端，采集終端將通過(guò)計(jì)數(shù)和計(jì)算后得出的數(shù)據(jù)經(jīng)由局域網(wǎng)信道送到集中器，集中器再通過(guò)城域網(wǎng)信道將數(shù)據(jù)送至供電管理中心。電表數(shù)據(jù)采集終端由單片微機(jī)、脈沖信號(hào)采集處理電路、低壓電力載波通訊電路等部分構(gòu)成。用戶(hù)表選用全電子式單相電能表或帶脈沖輸出的感應(yīng)式電能表，各用戶(hù)表的脈沖信號(hào)輸出經(jīng)過(guò)電路整形，再送入單片微機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，顯示各用戶(hù)電能表的上月電量，和本月當(dāng)前抄見(jiàn)電量等數(shù)據(jù)。一個(gè)數(shù)據(jù)采集終端最多可以采集處理22個(gè)用戶(hù)電表的脈沖信號(hào)。 電表數(shù)據(jù)采集終端通過(guò)RS-485總線(xiàn)收發(fā)器(如MAX485)與集中器進(jìn)行半雙工異步串行數(shù)據(jù)通信。 由于采集終端要處理和保存大量的數(shù)據(jù)，僅僅依

7、靠CPU內(nèi)部的RAM是不夠的，所以需要外加存儲(chǔ)器。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性，而且考慮需要有在掉電時(shí)也不丟失數(shù)據(jù)的能力，所以在電表數(shù)據(jù)采集終端中使用了串行E2PROM。,92 無(wú)總線(xiàn)單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),1AT89C2051 Flash單片微機(jī) AT89C1051/2051/4051單片微機(jī)和MCS-51兼容，片內(nèi)有1K/2K/4K字節(jié)可重復(fù)編程閃速存儲(chǔ)器。具有15根I/O口線(xiàn)，一個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，三個(gè)中斷源；P1口可吸收20mA電流并能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器，其中P1.2P1.7提供內(nèi)部上拉電阻，P1.0和P1.1要求外部加上拉電阻；P3.0至P3.5、P3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻的七個(gè)雙

8、向I/O引腳。芯片為20引腳的DIP封裝。 2應(yīng)用AT89C2051的交通燈智能管理系統(tǒng) 設(shè)計(jì)一個(gè)智能交通燈管理系統(tǒng)。要求如下： 假設(shè)十字路口有兩組交通燈，每一組各有紅、黃、綠三種顏色的指示燈，分別管理通道A和通道B。A為主通道。,;P3.0=0，A車(chē)道有車(chē) ;P3.1=0，B車(chē)道有車(chē) ;P3.2=0，有緊急車(chē)通過(guò) ; s_ok BIT 20H.0 ORG0000H SJMPMAIN ORG000BH AJMPSECOND ORG0030H,如果兩個(gè)車(chē)道都有車(chē)，則輪流放行，其中A道綠燈30秒。B道綠燈15秒。 通道放行管理：如果某個(gè)通道無(wú)車(chē)，而另一車(chē)道有車(chē)，那么有車(chē)的通道放行。如果無(wú)車(chē)的通道有

9、車(chē)了，則有車(chē)的通道立刻恢復(fù)正常的交通燈進(jìn)行管理。 如果兩個(gè)通道都沒(méi)有車(chē)，那么兩個(gè)通道交通燈狀態(tài)保持不變。 如有緊急車(chē)輛通過(guò)，應(yīng)立即禁止普通車(chē)輛通行（即A、B車(chē)道均亮紅燈），緊急車(chē)輛通過(guò)后，恢復(fù)原來(lái)的信號(hào)燈狀態(tài)，且原先的計(jì)時(shí)時(shí)間累計(jì)。要求采取中斷方式，用按鍵中斷模擬有緊急車(chē)輛通過(guò)。 在從綠燈切換為紅燈時(shí)，應(yīng)有5秒的黃燈點(diǎn)亮?xí)r間。 智能交通燈管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)示于圖97。應(yīng)用P1.0至P1.5共6根I/O口線(xiàn)控制A車(chē)道和B車(chē)道6個(gè)指示燈，P3.0輸入A車(chē)道是否有車(chē)信息，P3.1輸入B車(chē)道是否有車(chē)信息，P3.2輸入是否有緊急車(chē)輛信息。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器作為通行時(shí)間定時(shí)器。,基本軟件程序如下： ;this

10、 program is for the transportation ;light control system ;P1.0=0，A車(chē)道紅燈點(diǎn)亮 ;P1.1=0，A車(chē)道綠燈點(diǎn)亮 ;P1.2=0，A車(chē)道黃燈點(diǎn)亮 ;P1.3=0，B車(chē)道紅燈點(diǎn)亮 ;P1.4=0，B車(chē)道綠燈點(diǎn)亮 ;P1.5=0，B車(chē)道黃燈點(diǎn)亮 ;,MAIN：MOVSP,#60H ；設(shè)堆棧指針 CLREA；關(guān)中斷 MOVTMOD,#01H；設(shè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0為方式1 MOVTL0,#0B0H；設(shè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0時(shí)間常；數(shù) (100ms) MOVTH0,#3CH SETBET0；允許定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷 SETBPT0；T0中斷為

11、高優(yōu)先級(jí) SETBEA；開(kāi)中斷 SETBTR0；啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0 TEST：MOV P3,#0FFH；設(shè)P3口為輸入方式 MOVA,P3； 讀A、B車(chē)道的狀態(tài),JB ACC.2,EMERG_CAR；有緊急車(chē)輛 通過(guò)， ；轉(zhuǎn)EMERG_CAR JB ACC.0,CAR_0；A道有車(chē)，轉(zhuǎn)CAR_0 JB ACC.1,CAR_1；B道有車(chē)，轉(zhuǎn) CAR_1 SJMPTEST；無(wú)車(chē)，則繼續(xù)等待 NORMAI:ACALL A_GREEN；A道通行30S ACALLYELLOW；黃燈5S ACALL A_RED；B道通行15秒 AJMPTEST,;緊急車(chē)處理子程序 ; EMERG_CAR： MOVA,

12、#00001001B；A道、B道紅燈亮 MOVP1，A AJMP TEST CAR_0： JBACC.1,NORMAL；A、B道均有車(chē) ACALLA_GREEN；A道有車(chē),立即放行 AJMPTEST CAR_1： ACALLA_RED；B道有車(chē),立即放行 AJMPTEST,;秒計(jì)數(shù)子程序 ; SECOND:CLR EA CLR S_OK DEC R0 MOV A,R0 JZ SECOND_1 SJMP SECOND_2 SECOND_1: MOV R0,#10 SETB S_OK,SECOND_2: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0BFH SETB EA RETI,; B車(chē)道紅燈

13、 ;A車(chē)道綠燈 ; A_GREEN: MOVA,#00001010B ;A.green=on，B.red =on MOVP1,A MOVR0,#30 ;t=30S; TLP： JNBS_OK,$ ;1S ok? DJNZR0，TLP ;30S ok? RET,;A車(chē)道黃燈5S ;B車(chē)道黃燈5S ; YELLOW: MOV A,#00100100b MOVP1,A;A.yellow=on，B.yellow=on MOVR0,#05;t=5S TLP1：JNBS_OK,$;1S ok? DJNZR0,TLP1;5S ok? RET,;A車(chē)道紅燈 ;B車(chē)道綠燈 ; A_RED: MOVA,#00010001B MOVP1,A；A.red=on，B.gree