第 80C51 我用条统
第九章 80C51单片微机应用系统 实例
9.1水表、电能表数据采集系统 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AD转换器得到数据 若是脉冲量,则需通过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
9．1 水表、电能表数据采集系统 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 居民水表数据的能力。 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(或干簧管), 就可实现指针轴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
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 居民水表数据的能力。 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(或干簧管)， 就可实现指针轴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,其结构示意如图图9-1所示。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9-2水表数据采集器原理框图中包含了单片微机和各功能部 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
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，其结构示意如图图9–1所示。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9–2 水表数据采集器原理框图中包含了单片微机和各功能部 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32KF1ash存 储器,与80C52兼容,但增加了一个特别的可位寻址的4位I/0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A0~A15与628128相连,另外应用P1口的一根 I/0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 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oMoS(TTL)逻辑与RS-232逻辑 转换,是PC机与单片微机通信接口芯片,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
水表数据集中器的存储器扩展原理见图9–4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A0～A15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9–5。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.电能表数据采集系统 本系统分为三级结构,见图9-6。 (1)采集终端:对多达20户居民电能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 用户电能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 能表数据上传到电力局的上端计算机,实现集抄系统功能
2.电能表数据采集系统 本系统分为三级结构，见图9-6。 (1)采集终端：对多达20户居民电能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 用户电能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 能表数据上传到电力局的上端计算机，实现集抄系统功能
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。电能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。 个数据采集终端最多可以采集处理22个用户电能表的脉冲信号。 电能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,所以在电能表数据采集终端中使用了串行E2PROM
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。电能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个用户电能表的脉冲信号。 电能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，所以在电能表数据采集终端中使用了串行E2PROM
9.2无总线单片微机应用系统 1.AT89C2051Fash单片微机 AT89C1051/20514051单片微机和MCS-51兼容,片内有 IK/2K/4K字节闪速存储器。具有15根ⅣO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P12~P1.7提供内部上拉电阻,P1.0和P1.1要 求外部加上拉电阻;P3.0~P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的7 个双向IO引脚。芯片为20引脚的DP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
9．2 无总线单片微机应用系统 1﹒AT89C2051 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P1.2～P1.7提供内部上拉电阻，P1.0和P1.1要 求外部加上拉电阻；P3.0～P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的7 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
如果两个车道都有车,则轮流放行,其中A道绿灯30s。B道绿 灯15s。 通道放行管理:如果某个通道无车,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5s的黄灯点亮时间
• 如果两个车道都有车，则轮流放行，其中A道绿灯30s。B道绿 灯15s。 • 通道放行管理：如果某个通道无车，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5s的黄灯点亮时间
智能交通灯管理系统的硬件设计如图9-7所示。应用 P1.0~P1.5共6根I/0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 入是否有紧急车辆信息。定时器/计数器作为通行时间定时器
智能交通灯管理系统的硬件设计如图9–7所示。应用 P1.0～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 入是否有紧急车辆信息。定时器/计数器作为通行时间定时器
