C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例

第九章

80C51單片微機(jī)

應(yīng)用系統(tǒng)實例

C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!9．1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(jī)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)。

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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(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24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(jìn)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(jī)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(jìn)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。

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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9–1。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9–2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(jī)的通信，以便進(jìn)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(jī)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(jìn)行統(tǒng)計，打印，以便進(jìn)行水費的收繳管理。還可進(jìn)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。

C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!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(dá)20戶居民電表的用電量進(jìn)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(dá)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(jī)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(jī)，實現(xiàn)集抄系統(tǒng)功能。

C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!9．2無總線單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

1﹒AT89C2051Flash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P1.2～P1.7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。C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!

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。如果無車的通道有車了，則有車的通道立刻恢復(fù)正常的交通燈進(jìn)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9–7。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。

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MAIN：MOV SP,#60H；設(shè)堆棧指針 CLR EA ；關(guān)中斷MOV TMOD,#01H ；設(shè)定時器/計數(shù)器T0為方式1 MOV TL0,#0B0H ；設(shè)定時器/計數(shù)器T0時間常 ；數(shù)(100ms) MOV TH0,#3CH SETB ET0 ；允許定時器/計數(shù)器T0中斷 SETB PT0 ；T0中斷為高優(yōu)先級 SETB EA ；開中斷 SETB TR0 ；啟動定時器/計數(shù)器T0TEST：MOV P3,#0FFH ；設(shè)P3口為輸入方式 MOV A,P3 ；讀A、B車道的狀態(tài)C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!;緊急車處理子程序;;;;;;;;;;;;;;;;;;EMERG_CAR：MOV A,#00001001B；A道、B道紅燈亮 MOV P1，A AJMP TEST

CAR_0：JB ACC.1,NORMAL ；A、B道均有車 ACALL A_GREEN ；A道有車,立即放行 AJMP TEST CAR_1：ACALL A_RED ；B道有車,立即放行 AJMP TESTC51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!SECOND_2: MOVTH0,#3CH MOV TL0,#0BFH SETB EA RETIC51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!;;;A車道黃燈5S;;;B車道黃燈5S;;;;;;;;;;;;;;;;;;YELLOW: MOVA,#00100100b MOV P1,A ;A.yellow=on，B.yellow=on MOV R0,#05 ;t=5STLP1：JNB S_OK,$ ;1Sok? DJNZ R0,TLP1 ;5Sok? RET C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!謝謝！C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!圖9–2水表數(shù)據(jù)采集器原理框圖

C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!圖9-4集中器存儲器擴(kuò)展

C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!圖9–6電表數(shù)據(jù)集中抄錄系統(tǒng)示意圖

供電管理中心集中器集中器集中器采集終端采集終端全電子電能表脈沖電能表………………全電子電能表城域網(wǎng)信道脈沖信號局域網(wǎng)信道C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!

水表數(shù)據(jù)集中器的存儲器擴(kuò)展原理見圖9–4所示。單片微機(jī)采用臺灣華幫公司的78E58單片微機(jī)，其內(nèi)部包含32KFlash存儲器，與80C52兼容，但增加了一個特別的可位尋址的4位I/O口(端口4)和兩個外部中斷。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A0～A15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(jī)通信和擴(kuò)展RS-485總線的原理圖示于圖9–5。MAX232實現(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。

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經(jīng)過改裝后的脈沖電能表或全電子電能表把用戶的用電量轉(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(jī)、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(jī)進(jìn)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(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。

C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!;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_okBIT20H.0

ORG 0000H SJMP MAIN ORG 000BH AJMP SECOND ORG 0030HC51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!基本軟件程序如下：;thisprogramisforthetransportation;lightcontrolsystem;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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!

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 SJMP TEST ；無車，則繼續(xù)等待NORMAI:ACALLA_GREEN ；A道通行30S ACALL YELLOW ；黃燈5SACALL A_RED ；B道通行15秒AJMP TEST

C51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!;秒計數(shù)子程序;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;SECOND:CLR EA CLR S_OK DEC R0 MOV A,R0 JZ SECOND_1 SJMP SECOND_2SECOND_1: MOVR0,#10 SETB S_OKC51單片微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)實例共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!;B車道紅燈;A車道綠燈;;;;;;;;;;;;;;;;;; A_GREEN: MOV A,#00001010B;A.green=on，B.red=on