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[導(dǎo)讀]1 前 言  隨著計算機網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展,遠程測控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用,各種測量參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸、智能化處理和綜合化應(yīng)用已成為一種趨勢。傳統(tǒng)儀器儀表的信號傳輸方式已無法實現(xiàn)生產(chǎn)過

1 前 言

  隨著計算機網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展,遠程測控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用,各種測量參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸、智能化處理和綜合化應(yīng)用已成為一種趨勢。傳統(tǒng)儀器儀表的信號傳輸方式已無法實現(xiàn)生產(chǎn)過程中多種參數(shù)的實時性、準確性和遠距離傳輸?shù)囊?;筆者介紹一種基于單片機串行通信口的集散局域網(wǎng)系統(tǒng),實現(xiàn)多種工業(yè)參數(shù)的遠程測控。

  2 系統(tǒng)構(gòu)成及功能  

  遠程測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2—1所示。系統(tǒng)主要功能如下:

  (1)PT為獨立的測量監(jiān)測站點,由單片機構(gòu)成,可實現(xiàn)一個或多個子站點的監(jiān)測,通過并行I/O口連接監(jiān)測點的測量、檢測、顯示、調(diào)節(jié)、執(zhí)行等部件;具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、存儲、顯示、傳輸和控制功能;通過串行接口與通信轉(zhuǎn)換器進行數(shù)據(jù)傳輸;  

  (2)CR是一個8031單片機構(gòu)成的通信轉(zhuǎn)換器,CCS-中央監(jiān)控站;CR-通信轉(zhuǎn)換器;PT-監(jiān)測站點用于整個系統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)處理及轉(zhuǎn)換傳輸,與各站點的工作方式采用主—從模式,與中央監(jiān)控站通過擴展串行口進行串行通信,實現(xiàn)測量、控制信息的集中處理。

 ?。?)CCS中央監(jiān)控站由工控機構(gòu)成,實現(xiàn)對整個系統(tǒng)信息的綜合管理;通過Internet實現(xiàn)參數(shù)、信息的遠程查詢和共享。

3 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的通信解決方案

  3.1 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的通信要求

  某小區(qū)由多幢高層建筑組成,120個火災(zāi)測控站點分布在各樓層之間。要求火災(zāi)自動報警系統(tǒng)在中央控制室實現(xiàn)集中控制管理。

  3.2 RS-232/485轉(zhuǎn)換器存在的問題

  采用RS-232/485轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)中央監(jiān)控站與監(jiān)測站點的通信,在實際應(yīng)用中存在以下問題:(1)波特率固定不可調(diào)(9600 bps),監(jiān)測站點擴容困難;(2)負載小、信號衰減大;(3)出錯率較高、工作不穩(wěn)定等。

  3.3 解決方案  

  選用“中繼器”,可以解決負載及工作穩(wěn)定性問題,但隨著測量站點數(shù)量的增加,“中繼器”的需求也增多,成本增加,為此筆者專門設(shè)計了一個基于單片機的通信轉(zhuǎn)換器取代原方案的RS-232/485轉(zhuǎn)換器。

  4 基于單片機的通信轉(zhuǎn)換器設(shè)計

  4.1 通信轉(zhuǎn)換器設(shè)計  

  以8031單片機為核心的通信轉(zhuǎn)換器,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4—1所示:

  該通信轉(zhuǎn)換器主要由8031單片機、外部存儲器、串行雙路分時器、擴展串行口等組成。各部分主要功能為:

  1)鍵盤:從P1.0~P1.3端輸入,用于系統(tǒng)初始值及狀態(tài)參數(shù)的輸入;

  2)顯示器:采用字符式液晶顯示器,滾動顯示系統(tǒng)及各站點狀態(tài)、參數(shù)等;

  3)程序存儲器:存放系統(tǒng)程序,用EPROM芯片,選27C256(32K);

  4)數(shù)據(jù)存儲器:存放系統(tǒng)數(shù)據(jù)及測控數(shù)據(jù),用RAM芯片,選62C256(32K);另外配有8KEEPROM(28C64),用于存放系統(tǒng)安全數(shù)據(jù);

  5)利用TXD、RXD串行口對各個站點進行巡檢監(jiān)測,并發(fā)送控制調(diào)節(jié)信號;

  6)串行雙路485分時器:采用2路控制,用于解決單路負載過重問題;

  7)擴展RS-232串行通信口:用于實現(xiàn)通信轉(zhuǎn)換器與中央監(jiān)控站的通信;

  8)其它:狀態(tài)燈、蜂鳴器、液晶背光、外部中斷由P3.2~P3.5實現(xiàn)。

  另外,在上述硬件的支持下,通過軟件設(shè)計可以解決以下問題:(1)通信波特率可根據(jù)需要設(shè)置調(diào)整(600~9600 bps);(2)實現(xiàn)了應(yīng)答式雙工通信,確保信息的可靠傳遞;(3)為系統(tǒng)提供相當?shù)恼军c冗余量。

  4.2 擴展RS-232串行口的硬件設(shè)計  

  由于8031只有一個串行口,該口已用于通信轉(zhuǎn)換器與測控站點之間通信,要解決通信轉(zhuǎn)換器與中央監(jiān)測站的通信,需擴展一個串行口,采用INS82C50和MAX232A實現(xiàn)。

  其中,當中央監(jiān)控站向通信轉(zhuǎn)換器發(fā)送信息時,通過82C50的INTR端向8031CPU發(fā)出中斷請求,作為8031的外部中斷信號從P3.2端引入,CPU響應(yīng)中斷,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確接收和發(fā)送。

  4.3 2路485分時控制器的設(shè)計  

  為了解決站點擴容及負載過重問題,設(shè)計成2路工作模式,由2個MAX485轉(zhuǎn)換器組  成,利用其2、3功能端實現(xiàn)控制,其中P1.4、P1.5控制Ⅰ路狀態(tài),P1.6、P1.7控制Ⅱ路狀態(tài)。兩個通信口的波特率相同,由內(nèi)部定時器設(shè)定。電路原理如圖4—2所示。

  

    當采用MAX485芯片時,每一路總線最多可接32個測控站點,最大傳輸距離可達1 200 m,當傳輸距離較大時,可適當降低波特率;若測控站點較多,可用MAX1487芯片替代MAX485,站點可多達128個。當傳輸距離超過1 200 m時,可在中途增加一個中繼器,從而延長子站的安裝距離。

  在硬件電路中應(yīng)在總線之間、總線對地之間采用穩(wěn)壓二極管進行限幅保護。  

  5 結(jié)束語  

  該文提出的基于單片機通信轉(zhuǎn)換器方案可以推廣應(yīng)用到很多相關(guān)領(lǐng)域。如果將轉(zhuǎn)換器中的MAX-485通信口再擴展,系統(tǒng)的容量將會更大。另外,轉(zhuǎn)換器與站點之間的通信方式也可以選CAN總線方式,這樣傳輸距離、傳輸速度將會更快。

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