第9章 80c51单片微机的应用系统实例

《第9章 80c51单片微机的应用系统实例》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第9章 80c51单片微机的应用系统实例（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第9章：应用实例91 水表、电表数据采集系统数据采集系统设计的主要内容通常包含硬件(连同单片 微机在内的全部电子线路) 、软件(包括监控管理程序及各功 能模块应用软件) 及结构工艺等三大部分。由于对象提供的数 据形式“五花八门” ，若是模拟量，则要通过A/D转换器得 到数据；若是脉冲量，则需通过I/O引脚对其计数后再通过计 算得到数据。而对于流量、功率等参数，则往往需通过传感 器或专用模块输出脉冲或数据。 1. 水表数据采集系统 该系统包括脉冲式水表、水表数据采集器、掌上电脑、 水表数据集中器、远程抄表终端、后台计算机管理软件等。水 表数据采集器采集居民楼单元内居民的用水量。具有采集24户 居

2、民水表数据的能力。我们知道水表表计是对水的流量进行计量。表计中指针 轴随着水流而转动，其各个指针轴转一圈分别代表用水量为 0.01度、0.1度、1度等等。在相应指计轴处安装一个霍尔元件 ，就可实现转一圈输出一个脉冲，单片微机通过对脉冲个数的 记录，就可以计算出实际用水量。水表数据采集器可以同时记 录24户或32户居民水表的脉冲数，进而记录各用户的用水量， 通过通信接口把水表数据上传至管理部门。 居民水表数据采集系统分为居民楼单元级、小区管理级 及自来水公司等三级，其结构示意图见图91。在每一个单元 按装水表数据采集器，用于采集该单元内用户水表的数据。图 92 水表数据采集器原理框图中包含了单片

3、微机和各功能部件 。 采用RS485总线方式实现小区内水表数据采集器的网络 通信。 在水表数据采集器内部同时还配置了RS-232接口，可实 现与掌上机的通信，以便进行现场参数设置和水表数据抄录。 水表数据采集器主程序流程框图示于图9-3。 在小区物业管理部门安装计算机终端或水表数据集中器 ，用于对小区内所有居民水表计量数据进行统计，打印，以便 进行水费的收缴管理。还可进一步通过公用电话网或无线短消 息平台向自来水公司发送用户用水数据信息。水表数据集中器的存储器扩展原理见图94所示。单片微 机采用台湾华帮公司的78E58单片微机，其内部包含32K Flash存 储器，与80C52兼容，但增加了一

4、个特别的可位寻址的4位I/O口( 端口4) 和两个外部中断。因数据量比较大，故扩展了128KB的数 据存储器628128。由于628128具有17根地址线，所以除了采用 78E58的16根地址线A0A15与628128相连，另外应用P1口的一根 I/O口线P1.0与628128的A16相连，作为“体选” ，当P1.0=0时 ，寻扯628128中的64K数据存储器，当P1.0=1时，寻址628128的 另一半64K数据存储器。水表数据集中器与掌上电脑或PC机通信和扩展RS-485总线 的原理图示于图95。MAX232实现CMOS(TTL) 逻辑与RS-232逻辑 转换，是PC机与单片微机通信接口

5、芯片，一般与单片微机串行口 的发送/接收端相连。AD485芯片则用于实现RS485总线联网，由 于78E58内部只有一个串行口，所以采用78E58的P1.1和P1.3来虚 拟485串行通信，用P1.2来控制RS485数据传输方向。 2.电表数据采集系统本系统分为三级结构，见图9-6。(1)采集终端：对多达20户居民电表的用电量进行采集，实现 单元集抄系统功能；(2) 台区集中器：通过电力线载波方式，将多达2000户居民 用户电表数据集中传送到小区配电房的集中器上实现台区集抄系 统功能; (3) 局端工作站： 通过掌上机或电话通讯终端或GSM网把电 表数据上传到电力局的上端计算机，实现集抄系统功

6、能。 经过改装后的脉冲电能表或全电子电能表把用户的用电量 转化为电脉冲送入采集终端，采集终端将通过计数和计算后得出 的数据经由局域网信道送到集中器，集中器再通过城域网信道将 数据送至供电管理中心。电表数据采集终端由单片微机、脉冲信 号采集处理电路、低压电力载波通讯电路等部分构成。用户表选 用全电子式单相电能表或带脉冲输出的感应式电能表，各用户表 的脉冲信号输出经过电路整形，再送入单片微机进行实时处理， 显示各用户电能表的上月电量，和本月当前抄见电量等数据。一 个数据采集终端最多可以采集处理22个用户电表的脉冲信号。电表数据采集终端通过RS-485总线收发器(如MAX485)与 集中器进行半双工

7、异步串行数据通信。由于采集终端要处理和保存大量的数据，仅仅依靠CPU内 部的RAM是不够的，所以需要外加存储器。为了简化设计，提 高系统的可靠性，而且考虑需要有在掉电时也不丢失数据的能力 ，所以在电表数据采集终端中使用了串行E2PROM。 92 无总线单片微机应用系统 1AT89C2051 Flash单片微机AT89C1051/2051/4051单片微机和MCS-51兼容，片内有 1K/2K/4K字节可重复编程闪速存储器。具有15根I/O口线，一个 16位定时器/计数器，三个中断源；P1口可吸收20mA电流并能直 接驱动LED显示器，其中P1.2P1.7提供内部上拉电阻，P1.0和 P1.1要

8、求外部加上拉电阻；P3.0至P3.5、P3.7是带有内部上拉 电阻的七个双向I/O引脚。芯片为20引脚的DIP封装。2应用AT89C2051的交通灯智能管理系统设计一个智能交通灯管理系统。要求如下：假设十字路口有两组交通灯，每一组各有红、黄、绿三 种颜色的指示灯，分别管理通道A和通道B。A为主通道。;P3.0=0，A车道有车;P3.1=0，B车道有车;P3.2=0，有紧急车通过;s_ok BIT 20H.0ORG 0000HSJMP MAINORG 000BHAJMP SECONDORG 0030H 如果两个车道都有车，则轮流放行，其中A道绿灯30秒。B道绿 灯15秒。 通道放行管理：如果某个

9、通道无车，而另一车道有车，那么 有车的通道放行。如果无车的通道有车了，则有车的通道立刻恢 复正常的交通灯进行管理。 如果两个通道都没有车，那么两个通道交通灯状态保持不变。 如有紧急车辆通过，应立即禁止普通车辆通行（即A、B车道均 亮红灯），紧急车辆通过后，恢复原来的信号灯状态，且原先的 计时时间累计。要求采取中断方式，用按键中断模拟有紧急车辆 通过。 在从绿灯切换为红灯时，应有5秒的黄灯点亮时间。智能交通灯管理系统的硬件设计示于图97。应用P1.0至 P1.5共6根I/O口线控制A车道和B车道6个指示灯，P3.0输入A车道 是否有车信息，P3.1输入B车道是否有车信息，P3.2输入是否有 紧急

10、车辆信息。定时器/计数器作为通行时间定时器。 基本软件程序如下：;this program is for the transportation;light control system;P1.0=0，A车道红灯点亮;P1.1=0，A车道绿灯点亮;P1.2=0，A车道黄灯点亮;P1.3=0，B车道红灯点亮;P1.4=0，B车道绿灯点亮;P1.5=0，B车道黄灯点亮;MAIN：MOVSP,#60H ；设堆栈指针CLREA；关中断MOVTMOD,#01H ；设定时器/计数器T0为方式1MOVTL0,#0B0H；设定时器/计数器T0时间常 ；数 (100ms)MOVTH0,#3CHSETBET0；允许

11、定时器/计数器T0中断SETBPT0；T0中断为高优先级SETBEA；开中断SETBTR0；启动定时器/计数器T0 TEST：MOV P3,#0FFH；设P3口为输入方式MOVA,P3； 读A、B车道的状态JB ACC.2,EMERG_CAR；有紧急车辆 通过，；转EMERG_CAR JB ACC.0,CAR_0；A道有车，转CAR_0 JB ACC.1,CAR_1；B道有车，转 CAR_1 SJMPTEST；无车，则继续等待NORMAI:ACALL A_GREEN；A道通行30SACALLYELLOW；黄灯5SACALL A_RED；B道通行15秒AJMPTEST;紧急车处理子程序;EMER

12、G_CAR： MOVA,#00001001B；A道、B道红灯亮MOVP1，AAJMP TESTCAR_0： JB ACC.1,NORMAL；A、B道均有车ACALLA_GREEN；A道有车,立即放行AJMPTEST CAR_1： ACALLA_RED；B道有车,立即放行AJMPTEST ;秒计数子程序;SECOND:CLR EACLR S_OKDEC R0MOV A,R0JZ SECOND_1SJMP SECOND_2SECOND_1: MOV R0,#10SETB S_OKSECOND_2: MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0BFHSETB EARETI; B车道红灯;A车道绿灯;

13、A_GREEN:MOV A,#00001010B ;A.green=on，B.red =onMOV P1,AMOV R0,#30 ;t=30S;TLP： JNBS_OK,$ ;1S ok?DJNZ R0，TLP ;30S ok?RET ;A车道黄灯5S;B车道黄灯5S;YELLOW: MOV A,#00100100bMOV P1,A;A.yellow=on，B.yellow=onMOV R0,#05;t=5STLP1：JNBS_OK,$;1S ok?DJNZ R0,TLP1;5S ok?RET ;A车道红灯;B车道绿灯;A_RED:MOV A,#00010001BMOV P1,A；A.red=on，B.green=onMOV R0#15；T=15STLP1：JNB S_OK,$；1S OK?DJNZ R0,LP1；15S OK?:RETEND 谢 谢！图91 水表数据集中抄录系统示意图 图92 水表数据采集器原理框图 图9- 3 水表数据采集器主程序流程图 图9-4 集中器存储器扩展 图9-5 集中器串行通信及串行总线 图96 电表数据集中抄录系统示意图 供电管理中心集中器集中器集中器采集终端采集终端全电子电能表脉冲电能表全电子电能表城域网信道脉冲信号局域网信道图97 AT89C2051交通灯智能管理系统原理框图