第九章 80C51單片微機的應(yīng)用系統(tǒng)實例.ppt

1、第九章80C51單片微機應(yīng)用系統(tǒng)實例,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)計的主要內(nèi)容通常包含硬件(連同單片微機在內(nèi)的全部電子線路) 、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。由于對象提供的數(shù)據(jù)形式“五花八門” ，若是模擬量，則要通過A/D轉(zhuǎn)換器得到數(shù)據(jù)；若是脈沖量，則需通過I/O引腳對其計數(shù)后再通過計算得到數(shù)據(jù)。而對于流量、功率等參數(shù)，則往往需通過傳感器或?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、后臺計算機管理軟件等。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戶居民水表數(shù)據(jù)的能力。 我們知道水表表計是對水的流量進行計量。表計中指針軸隨著水流而轉(zhuǎn)動，其各個指針軸轉(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)指計軸處安裝一個霍爾元件，就可實現(xiàn)轉(zhuǎn)一圈輸出一個脈沖，單片微機通過對脈沖個數(shù)的記錄，就可以計算出實際用水量。水表數(shù)據(jù)采集器可以同時記錄24戶或32戶居民水表的脈沖數(shù)，進而記錄各用戶的用水量，通過通信接口把水表數(shù)據(jù)上傳至管理部門。,居民水表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為居民樓單元級、小區(qū)管理級及自來水公司等三級，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖91。在每一個單元按裝水表數(shù)據(jù)采集器，用于采集該單元內(nèi)用戶水表的數(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和各功

3、能部件。 采用RS485總線方式實現(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)部同時還配置了RS-232接口，可實現(xiàn)與掌上機的通信，以便進行現(xiàn)場參數(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)管理部門安裝計算機終端或水表數(shù)據(jù)集中器，用于對小區(qū)內(nèi)所有居民水表計量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，打印，以便進行水費的收繳管理。還可進一步通過公用電話網(wǎng)或無線短消息平臺向自來水公司發(fā)送用戶用水?dāng)?shù)據(jù)信息。,水表數(shù)據(jù)集中器的存儲器擴展原理見圖94所示。單片微機采用臺灣華幫公司的78E58單片微機，其內(nèi)部包含32K Flash存儲器，與80C52兼容，但增加了一個特別的可位尋址的4位I

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

5、端相連。AD485芯片則用于實現(xiàn)RS485總線聯(lián)網(wǎng)，由于78E58內(nèi)部只有一個串行口，所以采用78E58的P1.1和P1.3來虛擬485串行通信，用P1.2來控制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)分為三級結(jié)構(gòu)，見圖9-6。 (1)采集終端：對多達20戶居民電表的用電量進行采集，實現(xiàn)單元集抄系統(tǒng)功能； (2) 臺區(qū)集中器：通過電力線載波方式，將多達2000戶居民用戶電表數(shù)據(jù)集中傳送到小區(qū)配電房的集中器上實現(xiàn)臺區(qū)集抄系統(tǒng)功能; (3) 局端工作站： 通過掌上機或電話通訊終端或GSM網(wǎng)把電表數(shù)據(jù)上傳到電力局的上端計算機，實現(xiàn)集抄系統(tǒng)功能。,經(jīng)過改裝后的脈沖電能表或全電子電能表把用

6、戶的用電量轉(zhuǎn)化為電脈沖送入采集終端，采集終端將通過計數(shù)和計算后得出的數(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、脈沖信號采集處理電路、低壓電力載波通訊電路等部分構(gòu)成。用戶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，各用戶表的脈沖信號輸出經(jīng)過電路整形，再送入單片微機進行實時處理，顯示各用戶電能表的上月電量，和本月當(dāng)前抄見電量等數(shù)據(jù)。一個數(shù)據(jù)采集終端最多可以采集處理22個用戶電表的脈沖信號。 電表數(shù)據(jù)采集終端通過RS-485總線收發(fā)器(如MAX485)與集中器進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，所以需要外加存儲器。為了簡化設(shè)計，提高系統(tǒng)的可靠性，而且考慮需要有在掉電時也不丟失數(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 無總線單片微機應(yīng)用系統(tǒng),1AT89C2051 Flash單片微機 AT89C1051/2051/4051單片微機和MCS-51兼容，片內(nèi)有1K/2K/4K字節(jié)可重復(fù)編程閃速存儲器。具有15根I/O口線，一個16位定時器/計數(shù)器，三個中斷源；P1口可吸收20mA電流并能直接驅(qū)動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)計一個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車道有車 ;P3.1=0，B車道有車 ;P3.2=0，有緊急車通過 ; s_ok BIT 20H.0 ORG0000H SJMPMAIN ORG000BH AJMPSECOND ORG0030H,如果兩個車道都有車，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：如果某個通道無車，而另一車道有車，那么有車的通道放行。如果無車的通道有

9、車了，則有車的通道立刻恢復(fù)正常的交通燈進行管理。 如果兩個通道都沒有車，那么兩個通道交通燈狀態(tài)保持不變。 如有緊急車輛通過，應(yīng)立即禁止普通車輛通行（即A、B車道均亮紅燈），緊急車輛通過后，恢復(fù)原來的信號燈狀態(tài)，且原先的計時時間累計。要求采取中斷方式，用按鍵中斷模擬有緊急車輛通過。 在從綠燈切換為紅燈時，應(yīng)有5秒的黃燈點亮?xí)r間。 智能交通燈管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計示于圖97。應(yīng)用P1.0至P1.5共6根I/O口線控制A車道和B車道6個指示燈，P3.0輸入A車道是否有車信息，P3.1輸入B車道是否有車信息，P3.2輸入是否有緊急車輛信息。定時器/計數(shù)器作為通行時間定時器。,基本軟件程序如下： ;this

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

11、高優(yōu)先級 SETBEA；開中斷 SETBTR0；啟動定時器/計數(shù)器T0 TEST：MOV P3,#0FFH；設(shè)P3口為輸入方式 MOVA,P3； 讀A、B車道的狀態(tài),JB ACC.2,EMERG_CAR；有緊急車輛 通過， ；轉(zhuǎn)EMERG_CAR JB ACC.0,CAR_0；A道有車，轉(zhuǎn)CAR_0 JB ACC.1,CAR_1；B道有車，轉(zhuǎn) CAR_1 SJMPTEST；無車，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 ACALLA_GREEN；A道有車,立即放行 AJMPTEST CAR_1： ACALLA_RED；B道有車,立即放行 AJMPTEST,;秒計數(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車道紅燈

13、 ;A車道綠燈 ; 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車道黃燈5S ;B車道黃燈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車道紅燈 ;B車道綠燈 ; A_RED: MOVA,#00010001B MOVP1,A；A.red=on，B.gree