《仿真水電廠系統(tǒng)》

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）水電廠仿真接口系統(tǒng)題 目 水電廠仿真接口系統(tǒng) 指導(dǎo)教師 李殊驍 邵忠良 系 別 自動(dòng)化工程系 專業(yè)班級(jí) 11電子2班 學(xué)生姓名 廖運(yùn)岳 學(xué) 號(hào) 111202120 2014年03月20號(hào)摘 要仿真水電廠由仿真軟件模型、實(shí)物操作模型、虛擬傳感器及仿真接口組成。仿真軟件模型解決的是水電廠的數(shù)學(xué)模型的軟件實(shí)現(xiàn)，組態(tài)監(jiān)控，故障設(shè)置等問題；實(shí)物操作模型解決的是物理操作及物理動(dòng)作及顯示；虛擬傳感器及仿真接口解決的是將仿真軟件模型設(shè)置的故障內(nèi)容具體實(shí)現(xiàn)，將物理操作的反饋傳輸給組態(tài)監(jiān)控，將水電廠數(shù)學(xué)模型軟件的仿真結(jié)果進(jìn)行物理層面的執(zhí)行。因此，水電廠仿真接口系統(tǒng)是一套集成傳感器信息采集、執(zhí)行器控

2、制輸出、多機(jī)信息處理通信的綜合系統(tǒng)。本論文主要闡述該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：水電廠；多機(jī)通信；無線采集AbstractSimulation of hydropower plant is a cross science, complex simulation system, which combines power, hydraulic, mechanical, control, computer science as a whole, it is very important to improve the operation of hydropower station staff skill

3、 levels. This paper introduces the composition and functional features of the hydropower plant of Francis turbine operation, the simulation range of hydropower plant simulation system and the water clear. Hydropower plant operation simulation system developed by the personnel, strong pertinence, ful

4、ly in line with the work site, the simulation training, can be learned directly applied to practice, get the real exercise, also can be used as the personnel on duty posts before training and acceptance criteria. Its characteristic is high simulation, practical training, wide range, the training tim

5、e is not restricted, economical and practical.Keywords：simulation of hydropower plant；MCU；serial communication；wireless communication；目錄摘 要IAbstractII目錄III第一章 緒論11. 意義12. 水電廠及水電機(jī)組現(xiàn)狀23. 本文主要內(nèi)容2第二章 系統(tǒng)功能組成和要求31. 開關(guān)控制柜32. 仿真電路圖43. 主控臺(tái)4第三章 仿真水電廠系統(tǒng)功能方案選擇61. 開關(guān)控制柜62. 仿真電路圖103. 主控臺(tái)14第四章 軟件設(shè)計(jì)151. I/O模塊152. 顯

6、示模塊153. 通信協(xié)議15結(jié)束語24參考文獻(xiàn)24摘 要IAbstractII目錄III第一章 緒論1設(shè)計(jì)背景說清楚為什么要做這個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)的幾個(gè)部分的功能，本設(shè)計(jì)處于這個(gè)系統(tǒng)中的哪個(gè)環(huán)節(jié)及作用。2設(shè)計(jì)主要內(nèi)容第一個(gè)：系統(tǒng)實(shí)際需求是什么，多少模擬、數(shù)字輸入，輸出第二個(gè)：我們的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)該什么樣子，每個(gè)子機(jī)需要多少個(gè)接口：數(shù)字、模擬、通信第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 具體到每個(gè)柜子的需求，安裝多少個(gè)子機(jī)，多少個(gè)子機(jī)聯(lián)成一個(gè)組，多少個(gè)組練成一個(gè)網(wǎng)。每個(gè)柜子的輸入輸出編號(hào)范圍（地址范圍）2接口板電路設(shè)計(jì) 數(shù)字輸入、如何設(shè)計(jì)的，電路組成，模擬輸入；數(shù)字輸出；模擬輸出；3通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì) 通信接口：

7、與主機(jī)通信，與子機(jī)通信，如何組織的，電路是什么第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) 通信結(jié)構(gòu)，有多少動(dòng)作，對(duì)應(yīng)多少協(xié)議（與主機(jī)部分，與子機(jī)部分）2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 程序流程框圖，程序流程圖第四章 系統(tǒng)的測(cè)試1硬件測(cè)試方案 使用說明2軟件測(cè)試方案 使用說明第五章 結(jié)束語參考文獻(xiàn)IV第一章 緒論1. 意義水力發(fā)電是利用水的勢(shì)能發(fā)電而獲得的可直接使用的能源。水電是清潔的能源發(fā)電過程不污染環(huán)境，不排放固體廢物，不消耗水，又是可再生的能源，在我國能源結(jié)構(gòu)中具有舉輕若重的作用。合理開發(fā)利用我國豐富的水能源，可以減少煤炭消耗，可以減少與煤炭發(fā)電做伴而生的有害氣體而二氧化碳的排放，開發(fā)水電是保障我國能源供應(yīng)的一個(gè)重

8、要措施，水電的發(fā)展已經(jīng)成為我國實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的生力軍，由于水電廠主要承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻。事故備用的方面的重要任務(wù)，要求水電廠必須隨時(shí)滿足電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、事故備用的需要，必須安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須有一支素質(zhì)高、技術(shù)精湛的運(yùn)行人員隊(duì)伍承擔(dān)著水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)，及時(shí)果斷處理可能出現(xiàn)的各種故障事故，確保水電廠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，確保電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定，為國家和社會(huì)做出更大貢獻(xiàn)。水電廠仿真系統(tǒng)可以進(jìn)行各種正常情況下開停機(jī)與增減負(fù)荷操作及各種工況下的甩負(fù)荷操作，模擬各種事故故障的現(xiàn)象并進(jìn)行分析處理，不同環(huán)境不同場(chǎng)所的多媒體現(xiàn)場(chǎng)巡回檢查與操作及事故處理，各種操作、控制界面與場(chǎng)景幾乎與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)完全一致。水電廠生產(chǎn)運(yùn)

9、行技術(shù)技能人員如果采取傳統(tǒng)的“師傅帶徒弟”的培訓(xùn)方法，大約需要2到3年的時(shí)間才能掌握全場(chǎng)的主要機(jī)電設(shè)備并能進(jìn)行各種操作，而采取水電廠運(yùn)行仿真系統(tǒng)的培訓(xùn)則需要本年左右的時(shí)間即可達(dá)到上述效果，由此可以看出大大縮短了時(shí)間。水電廠運(yùn)行仿真系統(tǒng)可以模擬各種事故故障的現(xiàn)象，這些事故故障的操作在水電機(jī)組等設(shè)備上絕對(duì)不能隨意進(jìn)行操作演示的，而運(yùn)行技術(shù)技能人員可以用水電廠運(yùn)行仿真系統(tǒng)模擬各種事故故障的操作，產(chǎn)生的現(xiàn)象和現(xiàn)場(chǎng)一致，增長(zhǎng)了培訓(xùn)人員的知識(shí)水平及分析問題、解決問題的能力，幫助運(yùn)行技術(shù)技能人員有效處理各種事故，避免由于操作不當(dāng)而產(chǎn)生的事故故障的發(fā)生，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來無法估量的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

10、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，水電廠主要設(shè)備的技術(shù)更新改造非?？欤貏e是其控制設(shè)備更為突出。如水電廠的自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)、水輪機(jī)調(diào)節(jié)、主要機(jī)電設(shè)備的控制方式等，國內(nèi)大中型水電廠全部實(shí)現(xiàn)了無操作盤臺(tái)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控與操作。2. 水電廠及水電機(jī)組現(xiàn)狀我國河流眾多，徑流豐沛，落差比較大，其中水能蘊(yùn)藏量在1萬千瓦以上的河流有近4000條。水能自愿蘊(yùn)藏量十分豐富，約占全世界水能資源總量的1/6，居世界第一位.根據(jù)徑流量和落差估算，我國河流水能自愿蘊(yùn)藏量為6.944億千瓦，可以開發(fā)水資源的裝機(jī)容量預(yù)計(jì)為5.416億千瓦，年發(fā)電量24740億千瓦時(shí)。我國第一座水電站石龍壩水電站與1910年開工建設(shè)，開創(chuàng)了我國水電發(fā)

11、展的歷史。新中國成立前，雖有發(fā)展水電的需求，但由于中國衰微，只能艱難創(chuàng)業(yè)，我國高于15米以上的水庫只有22座，主要是預(yù)防洪災(zāi)、旱災(zāi)。新中國成立至改革開放，水電發(fā)展翻開了新的一頁，我國修剪了大量的水庫大壩，是世界上修建水庫大壩最活躍的國家，但主要的目的是防洪。灌溉等，由于水電和火電相比，建設(shè)周期長(zhǎng)、投資大、技術(shù)難、見效慢，因此發(fā)展緩慢、技術(shù)落后。改革開放后，我國水電進(jìn)入快速發(fā)展期，先后建設(shè)了三峽、小灣、向家壩、小浪底、二灘、扎西瓦等特大型水庫大壩，很多技術(shù)居于國際先進(jìn)和領(lǐng)先水平，經(jīng)過1998年大洪水、汶川大地震等嚴(yán)峻考驗(yàn)。2010年，我國水電裝機(jī)突破2億千瓦，不但是世界水電裝機(jī)第一大國，也是世界

12、上在建規(guī)模最大、發(fā)展速度最快的國家，已經(jīng)逐步成為世界創(chuàng)新的中心。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，水電機(jī)組單機(jī)容量越來越大，技術(shù)水平不斷提高。水電機(jī)組正在向大出力、高參數(shù)、體積小等方面發(fā)展，單機(jī)出力已從幾萬千瓦發(fā)展到80萬千瓦或者百萬千瓦，主要機(jī)電設(shè)備的技術(shù)水平發(fā)展迅速，水電勵(lì)磁裝置、水輪機(jī)調(diào)速器、機(jī)組與變壓器保護(hù)等設(shè)備的技術(shù)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平，水電機(jī)組及其輔助設(shè)備的控制系統(tǒng)、狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)等基本實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，開停機(jī)與增減負(fù)荷等操作及其監(jiān)控自動(dòng)化的程度越來越高，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制。因此，對(duì)水電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)人員要求也越來越高。目前，正在進(jìn)行智能化水電廠的研制與開發(fā)。3. 本文主要內(nèi)容本文主要介紹組建

13、仿真水電廠的底層硬件軟件設(shè)計(jì)，主要包括一下幾點(diǎn)：1 開關(guān)控制柜輸入輸出控制。包含指示燈、壓強(qiáng)指示、開關(guān)量輸入、旋鈕輸入。2 仿真電路圖中指示燈、壓強(qiáng)指示的輸出控制。3 主控臺(tái)各種故障及相關(guān)狀態(tài)指示、開關(guān)控制輸入。第二章 系統(tǒng)功能組成和要求1. 開關(guān)控制柜開關(guān)控制柜主要是實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)工作的狀態(tài)指示、相關(guān)功能的啟動(dòng)與停止。合閘與斷閘及部分工作方式的選擇。如圖此圖上面第一行為高壓電壓表、頻率表、功率表，第二行是交直流電源消失、全廠回油箱油面過高、備用等相關(guān)工作狀態(tài)的指示燈，第三至六行、第八至十一行是發(fā)電運(yùn)行引出、調(diào)相運(yùn)行引出直流220V電源監(jiān)視、調(diào)相啟動(dòng)備用潤(rùn)滑冷卻水投入等繼電器工作指示燈56個(gè)，第七行

14、是水導(dǎo)冷卻水跳閘、簡(jiǎn)短銷剪斷跳閘、調(diào)相引出等開關(guān)量輸入采集6個(gè)。 圖1 水水水水撒圖與此類型相似的開關(guān)柜有24個(gè)，涉及到的輸入輸出總數(shù)為300個(gè)。如下圖要求通過上位機(jī)（電腦PC機(jī)）與底層單片機(jī)（子機(jī)）通信間接對(duì)開關(guān)柜的采集與控制。單片機(jī)不僅能夠?qū)γ總€(gè)開關(guān)量的識(shí)別與控制，并及時(shí)的上傳和更新開關(guān)柜的變化情況，還要在掉電的情況下記住掉電前瞬間本身的輸入輸出數(shù)量、方式及輸出數(shù)值。2. 仿真電路圖仿真電路圖主要展示整個(gè)仿真水電廠的運(yùn)作情況。整體縮略圖如下圖機(jī)組輔助系統(tǒng)電路 高壓電網(wǎng)線路圖。要求通過上位機(jī)（電腦PC機(jī)）與底層單片機(jī)（子機(jī)）通信間接控制仿真水電廠的運(yùn)作情況。在此電路圖中，有54個(gè)壓強(qiáng)表、大量

15、的方向指示燈及電壓、電流、余弦、功率表等62個(gè)，在模擬量的控制精度上誤差不大于1%。3. 主控臺(tái)主控臺(tái)是模擬電廠中央控制的操控臺(tái)，實(shí)物圖如下要求通過上位機(jī)（電腦PC機(jī)）與底層單片機(jī)（子機(jī)）通信間接控制各個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的顯示及各個(gè)開關(guān)輸入的采集。在該控制臺(tái)含有156個(gè)12V狀態(tài)指示燈及193個(gè)開關(guān)量的采集，單片機(jī)能夠?qū)?shí)時(shí)采集到變化的輸入及時(shí)地上報(bào)給上位機(jī)并能夠通過上位機(jī)指令執(zhí)行更新各個(gè)狀態(tài)指示燈輸出情況。總的來說，底層的單片機(jī)的I/O端口有六種情況，分別是數(shù)字量的輸入、模擬量的輸入、數(shù)字量的輸出、模擬量的輸出、通信接收端和通信發(fā)送端。總體通信結(jié)構(gòu)如下： 無線連接 有線連接 有線連接 無線連接 有線

16、連接 無線連接 有線連接 無線連接 有線連接子機(jī)1、2.子機(jī)1、2.子機(jī)1、2.子機(jī)1、2.服務(wù)器2路由器服務(wù)器1服務(wù)器4電腦PC服務(wù)器3第三章 仿真水電廠系統(tǒng)功能方案選擇1. 開關(guān)控制柜開關(guān)控制柜采用STC12C5A16S2單片機(jī)做中央控制器。該MCU內(nèi)置擁有雙串口，配置有1K的SRAM和16K的ROM及45K的EEPROM，8通道10位AD采集器。該MCU的雙串口配置在“手牽手”通信上能夠節(jié)約大量的資源，不用大費(fèi)周章地模擬一個(gè)串口。1K的RAM和16KROM讓程序編寫更加輕松，完全不用擔(dān)心資源問題，俗話說的好：兵馬未動(dòng),糧草先行。45K的EEPROM是用來存儲(chǔ)單片機(jī)的每個(gè)端口輸入輸出情況，

17、45K的容量足夠存儲(chǔ)32個(gè)端口的各種情況。內(nèi)置8通道的10位AD采集器是用來采集模擬量的輸入，在本設(shè)計(jì)產(chǎn)品中，只有旋鈕才用到AD采集器，而旋鈕的總數(shù)也只有3個(gè)，因內(nèi)置已有10位AD采集器，則省去了外置AD采集器的需求，節(jié)約了硬件成本。采用ULN2003芯片增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)力。ULN2003 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行，足夠驅(qū)動(dòng)本產(chǎn)品的任何負(fù)載。因?yàn)楦?/p>

18、個(gè)開關(guān)控制柜都不一樣，對(duì)于一塊單片機(jī)可能全部都是輸出，且有些負(fù)載是5V，也有的負(fù)載是24V，也有可能全部是開關(guān)，所以設(shè)計(jì)一個(gè)兼容性強(qiáng)的電路，能夠減少設(shè)計(jì)過程中的瑣碎過程，且可以非常有效的降低成本，對(duì)此我的想法是增加一個(gè)虛擬的開關(guān)來選擇端口的工作狀態(tài)，如圖A06網(wǎng)絡(luò)為ULN2003某個(gè)輸出端，P06網(wǎng)絡(luò)為單片機(jī)某輸出端，當(dāng)S55和S56同時(shí)往上接時(shí)，P06端口處于輸出控制狀態(tài)，通過單片機(jī)可以控制各種負(fù)載，如果是5V的負(fù)載，則單片機(jī)可利用PWM原理進(jìn)行降壓至合適的電壓輸出給負(fù)載；當(dāng)S55和S56同時(shí)往下接時(shí)，P06端口處于輸入采集狀態(tài)，除了P1端口外，其他端口都只能采集數(shù)字量（即開關(guān)類輸入）。和上

19、位機(jī)通信上，子機(jī)采用“手牽手”通信方式，這樣既節(jié)約了成本又提高了通信的可靠性，雖然通信速度稍微降低了，但是也不會(huì)影響仿真電廠效果。在此通信方式下，每個(gè)子機(jī)都有可能成為其他子機(jī)的上位機(jī)，在串口需求上，必須要求單片機(jī)工作在雙串口模式，而STC12C5A16S2剛好內(nèi)置有雙串口，大大降低了技術(shù)難度。通信采用232電平，使得通信距離翻了幾番，給通信可靠性上了“雙保險(xiǎn)”。232電路如下另外在此電路中還集成了無線通信模塊，使得此電路還可以兼容服務(wù)器工作！其電路如右圖。HLK-WiFi串口通信支持波特率范圍：1200115200bps，無線支持IEEE802.11b/g無線標(biāo)準(zhǔn)，支持頻率范圍：2.4122.

20、484 GHz，支持兩種無線網(wǎng)絡(luò)類型分別是基礎(chǔ)網(wǎng)（Infra）和自組網(wǎng)（Adhoc），支持軟AP，最多支持4個(gè)station連接，支持的安全認(rèn)證機(jī)制有：WEP64/WEP128/ TKIP/CCMP(AES)、WEP/WPA-PSK/WPA2-PSK，支持快速聯(lián)網(wǎng)，支持無線漫游。這樣，如果MCU工作在服務(wù)器模式下，則只需要將HLK-WiFi模塊接上即可。在供電方面可以分成3部分，有供給外置負(fù)載的電源12V，供給單片機(jī)、ULN2003的電源5V，供給232芯片、無線模塊的電源3.3V。在這里使用24V輸入電壓供給各種外置負(fù)載，再經(jīng)過LM7805和LM1117芯片來輸出5V和3.3V電壓供給內(nèi)部電

21、路。設(shè)計(jì)電路圖如如有圖所示。整體的電路圖如下所示I/O模塊電路原理圖I/O模塊PCB圖I/O模塊頂層裝配圖I/O模塊底層裝配圖2. 仿真電路圖無論在機(jī)組輔助系統(tǒng)電路還是高壓電網(wǎng)線路圖，都沒有輸入的采集，在機(jī)組輔助系統(tǒng)電路中主要是指示燈和壓強(qiáng)表指示的控制，而在高壓電網(wǎng)線路圖中則有低壓電壓表、弱電流表、高壓電壓表、強(qiáng)電流表等7種不同類型的機(jī)械式指示表及數(shù)十個(gè)指示燈的控制。機(jī)組輔助系統(tǒng)電路中對(duì)指示燈的控制則采用和開關(guān)控制柜同樣的硬件及電路。而壓強(qiáng)的顯示則采用數(shù)碼管顯示的方式進(jìn)行顯示，根據(jù)電路尺寸，電路板的大小是邊長(zhǎng)為167mm的正方形，數(shù)碼管則采用0.56英寸的為最佳視覺效果，此電路簡(jiǎn)單不易出錯(cuò)，其

22、電路圖及PCB板圖如下顯示模塊原理圖顯示模塊PCB圖顯示模塊頂層裝配圖顯示模塊底層裝配圖高壓電網(wǎng)線路圖中所有的輸出控制均采用和開關(guān)控制柜同樣的硬件及電路，因?yàn)樗械臒舳荚?4V以下，且所有類型的表都可以在5.7V情況下滿偏刻度。3. 主控臺(tái)主控臺(tái)的控制所有的輸出控制均采用和開關(guān)控制柜同樣的硬件及電路，因?yàn)樗械臒舳荚?4V以下，且沒有其他模擬量的采集和輸出。第四章 軟件設(shè)計(jì)1. I/O模塊該模塊需要負(fù)責(zé)的有指示燈、電壓表、電流表及其他相關(guān)機(jī)械表控制和短路片、各種類的開關(guān)旋鈕及可調(diào)電阻的采集。在輸出端口中，全部采用單極性等幅等周期的PWM控制輸出，對(duì)于12V的指示燈，PWM輸出無疑是要為100%

23、；而對(duì)于5V的指示燈，PWM的輸出為42%，其對(duì)應(yīng)的電壓為5.04V；對(duì)于電壓表、電流表及其他相關(guān)機(jī)械表，可根據(jù)仿真過程中，需要指示的刻度值而輸出對(duì)應(yīng)的PWM值，由于各機(jī)械表滿偏的電壓為5.7V，因此PWM的可輸出的范圍在0%47.5%。在輸入端口中，開關(guān)旋鈕可以輸入到MCU（除通信端口）的任何一個(gè)端口，可調(diào)電阻的只能輸入到MCU的P1端口中（除通信端口）。2. 顯示模塊當(dāng)今世界，電子技術(shù)迅猛發(fā)展，顯示器件作為現(xiàn)代信息顯示的重要媒體，在金融證券、體育、機(jī)場(chǎng)、交通、商業(yè)、廣告宣傳、郵電電信、指揮調(diào)度、國防軍事等許多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。因此顯示器件的研制、生產(chǎn)也的到了迅速的發(fā)展，并逐步形成產(chǎn)業(yè)，

24、成為光電子行業(yè)的新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。由于顯示屏具有外形美觀大方,操作使用方便靈活，適用于火車,汽車站,碼頭,金融證券市場(chǎng),文化中心,信息中心體育設(shè)施等公共場(chǎng)所。我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛,對(duì)信息傳播有越來越高的要求?？梢韵嘈?顯示屏以其色彩鮮亮奪目,大的顯示信息量,壽命長(zhǎng),耗電量小,重量輕,空間尺寸小,穩(wěn)定性高,易于操作,安裝和維護(hù)等特點(diǎn),將在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演越來越重要的角色。利用單片機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行總體控制，進(jìn)行顯示所要顯示的字符。該模塊負(fù)責(zé)顯示壓強(qiáng)、時(shí)間、頻率等精確數(shù)值顯示。顯示模塊分為4、6位數(shù)碼管顯示模塊，4位數(shù)碼管用于顯示壓強(qiáng)，6位數(shù)碼管用于顯示頻率、時(shí)間等要求精度更加高的數(shù)值顯示。通信模式則和I

25、/O模塊同樣子機(jī)采用“手牽手”通信模式，各子機(jī)上傳至服務(wù)器后，由無線模塊轉(zhuǎn)發(fā)至電腦PC機(jī)。3. 通信協(xié)議通過通信信道和設(shè)備互連起來的多個(gè)不同地理位置的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，要使其能協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享，它們之間必須具有共同的語言。交流什么、怎樣交流及何時(shí)交流，都必須遵循某種互相都能接受的規(guī)則。這個(gè)規(guī)則就是通信協(xié)議。協(xié)議主要由三個(gè)要素組成：語法，“如何講”，數(shù)據(jù)的格式、編碼和信號(hào)等級(jí)（電平的高低）；語義，“講什么”，數(shù)據(jù)內(nèi)容、含義以及控制信息；定時(shí)規(guī)則（時(shí)序），明確通信的順序、速率匹配和排序。通信協(xié)議的格式，在此定了四種，分別是輸出端口設(shè)置、輸入端口設(shè)置、單獨(dú)查詢、整體查詢。1 輸出端口設(shè)置格

26、式，一幀包含有6個(gè)8位數(shù)據(jù)，主機(jī)發(fā)送命令格式：開始標(biāo)記寫地址高8位寫地址低8位參數(shù)高8位參數(shù)低8位結(jié)束標(biāo)記，子機(jī)回答碼格式：開始標(biāo)記寫地址高8位寫地址低8位設(shè)置成功標(biāo)記結(jié)束標(biāo)記，例如主機(jī)發(fā)送代碼：02H,37H,30H,36H,42H,03H，其意義如下：<1>開始標(biāo)記：通信幀的開始信號(hào)，當(dāng)接收到此信號(hào)時(shí)開始記錄通信幀的信息；<2>寫地址高8位：表示子機(jī)寫地址的高8位，高8位地址的范圍是“03”共4個(gè)；<3>寫地址低8位：表示子機(jī)寫地址的低8位，和高8位地址組成16位地址，每個(gè)子機(jī)都有唯一的寫地址，低8位地址的范圍是“AZ”+“az”52個(gè)，與高8位地址組合

27、后可表示的地址共208個(gè)；<4>參數(shù)高8位：設(shè)置MCU輸出端口的PWM占空比高8位數(shù)據(jù)，范圍是“09”+“AF”共16個(gè)；<5>參數(shù)低8位：設(shè)置MCU輸出端口的PWM占空比低8位，范圍是“09”+“AF”共16個(gè)，與高8位參數(shù)組合后可表示的地址有256個(gè)；<6>結(jié)束標(biāo)記：通信幀的結(jié)束信號(hào)，當(dāng)接收到此信號(hào)時(shí)停止記錄通信幀的信息，并開始處理數(shù)據(jù)幀。子機(jī)回答代碼：02H,37H,30H,31H,03H，其意義如下：<1>開始標(biāo)記：通信幀的開始信號(hào)，當(dāng)接收到此信號(hào)時(shí)開始記錄通信幀的信息；<2>寫地址高8位：動(dòng)作子機(jī)寫地址的高8位；<3&

28、gt;寫地址低8位：動(dòng)作子機(jī)寫地址的低8位；<3>設(shè)置成功標(biāo)記：當(dāng)主機(jī)與子機(jī)通信成功后則標(biāo)記為31，否則記作32，需要主機(jī)重發(fā)命令；<6>結(jié)束標(biāo)記：通信幀的結(jié)束信號(hào)，表示一幀信息結(jié)束。2 輸入端口設(shè)置格式，一幀包含有6個(gè)8位數(shù)據(jù)，此操作只用在第一次使用或更換了MCU后進(jìn)行首次使用初始化操作，子機(jī)會(huì)反饋操作成功信息，使得PC機(jī)可以繼續(xù)下一步操作，始發(fā)代碼較長(zhǎng)，具體如下：<1>開始標(biāo)記：通信幀的開始信號(hào)，當(dāng)接收到此信號(hào)時(shí)開始記錄通信幀的信息；<2>寫地址高8位：寫地址的高8位，初始化需要指定某單個(gè)MCU進(jìn)行初始化操作，不能整體同時(shí)初始化；<3&

29、gt;寫地址低8位：子機(jī)寫地址的低8位；<4>設(shè)置參數(shù)1：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P00端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<5>設(shè)置參數(shù)2：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P01端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<6>設(shè)置參數(shù)3：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P02端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<7>設(shè)置參數(shù)4：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P03端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<8>

30、;設(shè)置參數(shù)5：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P04端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<9>設(shè)置參數(shù)6：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P05端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<10>設(shè)置參數(shù)7：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P06端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<11>設(shè)置參數(shù)8：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P07端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<12>設(shè)置參數(shù)9：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P10端口狀態(tài)，

31、如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<13>設(shè)置參數(shù)10：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P11端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<14>設(shè)置參數(shù)11：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P14端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<15>設(shè)置參數(shù)12：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P15端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<16>設(shè)置參數(shù)13：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P16端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入

32、則為32，如果是輸出則為33；<17>設(shè)置參數(shù)14：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P17端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<18>設(shè)置參數(shù)15：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P20端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<19>設(shè)置參數(shù)16：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P21端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<20>設(shè)置參數(shù)17：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P22端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<2

33、1>設(shè)置參數(shù)18：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P23端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<22>設(shè)置參數(shù)19：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P24端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<23>設(shè)置參數(shù)20：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P25端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<24>設(shè)置參數(shù)21：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P26端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<25>設(shè)置參數(shù)22：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MC

34、U的P27端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<26>設(shè)置參數(shù)23：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P32端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<27>設(shè)置參數(shù)24：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P33端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<28>設(shè)置參數(shù)25：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P34端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<29>設(shè)置參數(shù)26：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P35端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為3

35、1，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<30>設(shè)置參數(shù)27：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P36端口狀態(tài)，如果是開關(guān)輸入則為31，如果是模擬量輸入則為32，如果是輸出則為33；<30>回饋參數(shù)28：此數(shù)據(jù)為設(shè)置MCU的P37端口開關(guān)狀態(tài)（即通信報(bào)警指示燈開關(guān)，同時(shí)會(huì)影響通信警報(bào)位），開啟信號(hào)為31，關(guān)閉信號(hào)為30；<31>結(jié)束標(biāo)記：通信幀的結(jié)束信號(hào)，表示一幀信息結(jié)束。3 單獨(dú)查詢格式，一幀包含有6個(gè)8位數(shù)據(jù)，主機(jī)發(fā)送命令格式開始標(biāo)記讀地址高8位讀地址低8位端口地址高8位端口地址低8位結(jié)束標(biāo)記，子機(jī)回答碼格式：開始標(biāo)記讀地址高8位讀地址低8位設(shè)置成功標(biāo)記結(jié)束

36、標(biāo)記，例如主機(jī)發(fā)送代碼：02H,3AH,30H,31H,30H,03H，其意義如下：<1>開始標(biāo)記：通信幀的開始信號(hào)，當(dāng)接收到此信號(hào)時(shí)開始記錄通信幀的信息；<2>讀地址高8位：表示子機(jī)讀地址的高8位，高8位地址的范圍是“AD”共4個(gè)；<3>讀地址低8位：表示子機(jī)讀地址的低8位，和高8位地址組成16位地址，每個(gè)子機(jī)都有唯一的讀地址，低8位地址的范圍是“AZ”+“az”52個(gè)，與高8位地址組合后可表示的地址有208個(gè)；<4>端口地址高8位：表示MCU端口高8位，范圍是“03“共4個(gè)，如果需要讀的地址的P1端口，則此數(shù)據(jù)應(yīng)為31H；<5>端

37、口地址低8位：表示MCU端口低8位，范圍是“07”共8個(gè)，如果需要讀的端口是P1口的1.0，則此數(shù)據(jù)應(yīng)為30；<6>結(jié)束標(biāo)記：通信幀的結(jié)束信號(hào)。子機(jī)回答代碼：02H,3AH,30H,49H,00H,03H，其意義如下：<1>開始標(biāo)記：通信幀的開始信號(hào)，當(dāng)接收到此信號(hào)時(shí)開始記錄通信幀的信息；<2>地址高8位：回饋?zhàn)訖C(jī)讀地址的高8位；<3>地址低8位：回饋?zhàn)訖C(jī)讀地址的低8位；<4>回饋參數(shù)高8位：若查詢的端口屬于輸入端口，則記為49，若查詢的端口屬于輸出端口，則記為4F；<5>回饋參數(shù)低8位：若查詢的端口屬于輸入端口，則此數(shù)據(jù)

38、為輸入端口的輸入電壓，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是AD量則為AD數(shù)值的高8位，若查詢的端口屬于輸出端口，則此數(shù)據(jù)為輸出端口的PWM值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是PWM則為PWM的占空比；<6>結(jié)束標(biāo)記：通信幀的結(jié)束信號(hào)，表示一幀信息結(jié)束。4 整體查詢格式，一幀包含有6個(gè)8位數(shù)據(jù)，主機(jī)發(fā)送命令格式開始標(biāo)記公共地址高8位公共地址低8位保留保留結(jié)束標(biāo)記，例如主機(jī)發(fā)送代碼：02H,58H,58H,31H,30H,03H，其意義如下：<1>開始標(biāo)記：通信幀的開始信號(hào)，當(dāng)接收到此信號(hào)時(shí)開始記錄通信幀的信息；<2>公共地址高8

39、位：此地址為所有子機(jī)所共有的一個(gè)地址，此地址只能進(jìn)行讀操作，一旦接收到此地址消息，所有子機(jī)都會(huì)響應(yīng)，高8位的地址必須為“X”；<3>公共地址低8位：此地址為所有子機(jī)所共有的一個(gè)地址，此地址只能進(jìn)行讀操作，一旦接收到此地址消息，所有子機(jī)都會(huì)響應(yīng)，低8位地址也必須為“X”；<4>保留：此位數(shù)據(jù)暫未用到，保留為以后使用作準(zhǔn)備；<5>保留：此位數(shù)據(jù)暫未用到，保留為以后使用作準(zhǔn)備；<6>結(jié)束標(biāo)記：通信幀的結(jié)束信號(hào)。整體讀操作一般用在初始化讀取操作中，子機(jī)須反饋所有端口狀態(tài)，使得PC機(jī)準(zhǔn)確判斷下一步操作，因此子機(jī)單次回答代碼較長(zhǎng)，具體如下：<1>

40、開始標(biāo)記：通信幀的開始信號(hào)，當(dāng)接收到此信號(hào)時(shí)開始記錄通信幀的信息；<2>讀地址高8位：回饋?zhàn)訖C(jī)讀地址的高8位，為了讓主機(jī)能夠準(zhǔn)確識(shí)別反饋信息的來源，反饋地址使用每臺(tái)子機(jī)獨(dú)有的讀地址；<3>讀地址低8位：回饋?zhàn)訖C(jī)讀地址的低8位；<4>回饋參數(shù)1：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P00數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<5>回饋參數(shù)2：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P01數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<6>回饋參數(shù)

41、3：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P02數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<7>回饋參數(shù)4：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P03數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<8>回饋參數(shù)5：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P04數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<9>回饋參數(shù)6：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P05數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高

42、8位或PWM的占空比；<10>回饋參數(shù)7：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P06數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<11>回饋參數(shù)8：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P07數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<12>回饋參數(shù)9：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P10數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<13>回饋參數(shù)10：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P11數(shù)值，如果是高電平則為FF

43、，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<14>回饋參數(shù)11：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P14數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<15>回饋參數(shù)12：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P15數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<16>回饋參數(shù)13：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P16數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<17>回

44、饋參數(shù)14：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P17數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<18>回饋參數(shù)15：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P20數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<19>回饋參數(shù)16：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P21數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<20>回饋參數(shù)17：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P22數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或

45、PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<21>回饋參數(shù)18：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P23數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<22>回饋參數(shù)19：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P24數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<23>回饋參數(shù)20：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P25數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<24>回饋參數(shù)21：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P26數(shù)值，如果是高電平則為FF，如果是低電平則為00，如果是模擬量或PWM值則為模擬量高8位或PWM的占空比；<25>回饋參數(shù)22：此數(shù)據(jù)為MCU端口的P27數(shù)值