【正文】 20的DQ線)上拉至高電平，然后讀取端P1的數(shù)據(jù)，若無短路現(xiàn)象，端口P1仍為高電平。DS18B20告警子程序框圖如圖39所示。圖39 DS18B20 告警子程序框圖 .3感煙報(bào)警子程序 感煙報(bào)警子程序完成對各煙霧傳感器數(shù)據(jù)的采集和整理。 八路煙霧傳感器發(fā)出的報(bào)警 控制CD4051二進(jìn)制地址碼輸入端A、B、C，用以選通各路感煙傳感器信號；，用以讀取各路感煙傳感器信號。當(dāng)某一路感煙傳感器報(bào)警時(shí)，將使光藕導(dǎo)通，對應(yīng)CD4051的輸入端置“1”。 ~，當(dāng)判斷為“1”時(shí)，則確定為該路傳感器報(bào)警。圖310感煙報(bào)警子程序框圖 軟件設(shè)計(jì)時(shí)，單片機(jī)在每次讀取各路感煙信號前，令對感煙傳感器供電電源進(jìn)行復(fù)位。這樣做的好處是：均通過“CLR ”指電纜隧道內(nèi)存在短時(shí)外竄煙霧(如電焊施工、因電纜蓋板不嚴(yán)而使電纜隧道內(nèi)竄入少量煙霧等)時(shí)，可能使傳感器誤報(bào)警，通過對感煙電源復(fù)位，可使傳感器重新上電；若為真實(shí)故障，則重新上電后報(bào)警繼續(xù)存在。若為虛假現(xiàn)象，重新上電后報(bào)警將消失。 感煙報(bào)警子程序框圖如圖310所示。 .4顯示部分 為使終端采集器能獨(dú)立工作，要求終端采集器必須有顯示功能，顯示各巡測溫度數(shù)值、感煙報(bào)警情況。顯示器采用目前最為流行的液晶顯示器。液晶顯示是一種功耗極低的顯示器，目前在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛使用。本系統(tǒng)采用的是內(nèi)置KS0108圖形液晶顯示模塊128640 內(nèi)置KS0108圖形液晶顯示模塊12864的指令表如表31所示。計(jì)算機(jī)對KS0108操作的流程圖如圖311所示。表31 內(nèi)置KS0108圖形液晶顯示模塊12864指令表指令名稱RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0功能顯示開關(guān)設(shè)置LLLLHHHHHH/L設(shè)置顯示狀態(tài)開/關(guān)，L：OFF，H：ON顯示起始行設(shè)置LLHH顯示起始行(~63)設(shè)置顯示起始行寄存器內(nèi)存頁面地址設(shè)置LLHLHHH頁（0~7）設(shè)置頁面地址(X地址寄存器)內(nèi)容列地址設(shè)置LLLH列（0~63）設(shè)置Y地址計(jì)數(shù)器內(nèi)容讀取狀態(tài)字LHBUSYLON/OFFRESETLLLL讀狀態(tài)字：BUSY：L準(zhǔn)備好，H運(yùn)行中。ON/OFF：L開顯示，H關(guān)顯示RESET：L正常狀態(tài)，H復(fù)位。寫顯示數(shù)據(jù)HL寫數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)寫入顯示存儲器單元內(nèi)，執(zhí)行后，列地址計(jì)數(shù)器加一讀顯示數(shù)據(jù)HH寫數(shù)據(jù)將輸出寄存器內(nèi)容讀出，然后列地址計(jì)數(shù)器加一 圖形液晶顯示模塊12864，其顯示屏分左右二區(qū)，分別由兩片KS0108控制。單片機(jī)對顯示屏訪問方式為直接訪問，其中端口PO聯(lián)接12864的數(shù)據(jù)線DBO ~ DB7， ~，RS，CS1，CS2，E引腳。，各指令接口地址如下： 寫左屏指令地址:1800H ( E=0 R/W=0 RS=0 CS2=0，CS1=1) 寫右屏指令地址:2800H ( E=0 R/W=0 RS=0 CS2=1，CS1=0)圖311 KS0108操作流程圖寫左屏顯示示數(shù)據(jù)地址：5800H(E=0，R/W=0，RS=1CS2=0，CS1=1)寫右屏顯示示數(shù)據(jù)地址：6800H(E=0，R/W=0，RS=1CS2=1，CS1=0)內(nèi)置KS0108圖形液晶顯示模塊12864的軟件通常由初始化程序、清顯示RAM(清屏)子程序、西文字符寫入子程序和中文字符寫入子程序組成。 (1)初始化子程序 內(nèi)置KS0108圖形液晶顯示模塊的初始化很簡單，僅需用兩條指令：一條是開顯示指令，另一條是顯示起始行設(shè)置指令。注意左、右屏都要進(jìn)行初始化。 (2)清顯示RAM區(qū)(清屏)子程序 為防止顯示畫而切換時(shí)出現(xiàn)畫而重疊而使畫而紊亂，在每次畫而切換時(shí)均需進(jìn)行清屏工作。對于KS0108，顯示數(shù)據(jù)為“1”時(shí)，相應(yīng)的像素點(diǎn)顯示，顯示數(shù)據(jù)為“0”時(shí)，相應(yīng)的像素點(diǎn)就不顯示。因此，清屏工作實(shí)際上就是將兩片KS0108的各個(gè)顯示存儲器均置“OOH”。 清屏子程序流程圖如圖312所示。 (3)西文字符寫入子程序 西方字符(含數(shù)字)采用的是8 x 16點(diǎn)陣字體，字庫的格式是前8個(gè)字節(jié)為上半部8 x 8點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)，后8個(gè)字節(jié)為下半部8 x 8點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)。 西文字符寫入子程序流程圖如圖313所示。 (4)中文字符寫入子程序 中文字符采用的是16 x 16點(diǎn)陣字體，字庫的格式是前16個(gè)字節(jié)為上半部16 x 8點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)，后16個(gè)字節(jié)為下半部16 x 8點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)。中文字符寫入子程序的框圖與西文字符寫入子程序的基本一致，只是循環(huán)次數(shù)設(shè)置為16。圖312 清屏子程序 圖313 西文字符寫入子程序 串行口中斷在工業(yè)控制通訊系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，對于單片機(jī)(C5)而言，串行口是其一個(gè)優(yōu)越的特點(diǎn)，適用于構(gòu)成比較復(fù)雜的集散系統(tǒng)，更有利于多種設(shè)備并接到同一條工業(yè)控制總線。 51單片機(jī)的串行口有三種通訊方式，可以通過軟件編程設(shè)定其具體的工作方式。本系統(tǒng)中，采用RS485通訊方式。通訊波特率是2400bps。 RS485通訊方式應(yīng)用到工控機(jī)和終端采集器接口，采用方式3，利用第9位作為通訊標(biāo)志位。 系統(tǒng)采用多機(jī)通訊方式，其實(shí)現(xiàn)原理如下：終端采集器系統(tǒng)在初始化程序中將串行口編程為方式3接收，即9位異步通訊方式，且對SM2和REN置“1”允許串行口中斷。在工控機(jī)和某一終端采集器通訊之前，先將地址發(fā)送給各個(gè)終端采集器，接著才傳送數(shù)據(jù)或命令。工控機(jī)發(fā)出的地址信息的第9位為1，數(shù)據(jù)(包括命令)信息的第9位為0。當(dāng)工控機(jī)向各終端采集器發(fā)送地址時(shí)，各終端采集器的串行口接收到的第9位的信息RB8為1，對RI中斷標(biāo)志位置“1”響應(yīng)中斷，執(zhí)行串行口中斷服務(wù)子程序。在中斷服務(wù)在程序中，判斷工控機(jī)送來的地址是否和該采集器地址相符合，若為該采集器的地址，則對SM2位清“0”準(zhǔn)備接收工控機(jī)的數(shù)據(jù)或命令；若地址不相符，則保持SM2=1狀態(tài)。接著工控機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)各終端采集器串行口接收到的RB8=0，只有與前而地址相符合的終端采集器系統(tǒng)(即己清“0” SM2位的終端采集器)才能激活中斷標(biāo)志位RI，從而執(zhí)行中斷服務(wù)子程序，在中斷服務(wù)子程序中接收工控機(jī)的數(shù)據(jù)或執(zhí)行工控機(jī)的命令，實(shí)現(xiàn)和工控機(jī)的信息傳送。其它的終端采集器因SM2保持為1，又RB8=0，不激活中斷標(biāo)志RI，所接收的數(shù)據(jù)丟失不作處理。這樣，就可實(shí)現(xiàn)工控機(jī)和終端采集器間的通訊。串行口中斷服務(wù)子程序的框圖如圖314所示。 本系統(tǒng)通訊協(xié)議如下： (1) PC機(jī)發(fā)送地址指令(TB8=1)可以選00~1FH 32個(gè)終端采集器編碼) (2) PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)指令(TB 8=0 OOH一一一命令終端采集器接受數(shù)據(jù)； O1H一一命令終端采集器發(fā)回?cái)?shù)據(jù)其他均是非法命令。 (3)終端采集器接受地址命令(SM2=1)符合該采集器地址，就發(fā)回同樣的地址代碼(和PC機(jī)發(fā)來的地址代碼一樣)。 (4)終端采集器接受數(shù)據(jù)命令(SM2=0收到00指令就發(fā)回OFFH，收到O1指令就發(fā)回待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，收到其他指令就發(fā)回80H表示是非法的命令。 為了防止采集數(shù)據(jù)的紊亂，終端采集器在數(shù)據(jù)采集期間關(guān)中斷。圖314 串行口中斷服務(wù)子程序框圖4 抗干擾設(shè)計(jì) 電纜防火監(jiān)測系統(tǒng)的各元件主要安裝在電纜隧道內(nèi)。電纜隧道內(nèi)是一個(gè)強(qiáng)電場、強(qiáng)磁場區(qū)，干擾源較多，而單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力不強(qiáng)，這就需要我們從多方而去考慮系統(tǒng)的抗干擾問題。本章從硬件抗干擾、單片機(jī)自動復(fù)位、RS485網(wǎng)絡(luò)可靠性、軟件抗干擾等四個(gè)方而對系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了闡述，尤其是RS485網(wǎng)絡(luò)可靠性問題，是本章研究的重點(diǎn)。 同一般的工業(yè)控制系統(tǒng)一樣，本系統(tǒng)電磁干擾的主要來源有三種：空間干擾(場干擾)、供電系統(tǒng)干擾、過程通道干擾。 空間干擾：主要來源于系統(tǒng)周圍的電氣設(shè)備，如可控硅逆變電源、變頻器等發(fā)出的電磁干擾。 供電系統(tǒng)干擾：由于現(xiàn)場運(yùn)行的大功率設(shè)備眾多，特別是大容量感性負(fù)載設(shè)備的啟停會造成電網(wǎng)嚴(yán)重污染，使得電網(wǎng)電壓大幅度漲落(浪涌)。 過程通道干擾：本系統(tǒng)中輸入輸出的信號線和控制線多達(dá)上百條，長度往往達(dá)幾百m或幾km，因此不可避免地將干擾引入單片機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)有大容量電氣設(shè)備漏電、接地系統(tǒng)不完善，或者測量部件絕緣不好，都會使通道中直接串入干擾信號；各通道的線路如果同處一根電纜中或綁扎在一起，各路間會通過電磁感應(yīng)而產(chǎn)生干擾，尤其是若將0~5V的信號線與交流電源線同套在一根長達(dá)幾百m的管中，其干擾問題更為嚴(yán)重。這種彼此感應(yīng)產(chǎn)生的干擾，其表現(xiàn)形式仍然是在通道中形成干擾電壓。這樣，輕者會使測量的信號發(fā)生誤差，重會使有用信號完全淹沒。這種通過感應(yīng)產(chǎn)生的干擾電壓有時(shí)會達(dá)到幾十V以上，使單片機(jī)系統(tǒng)無法工作。 一般來說，在發(fā)電廠中，空間干擾遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他兩個(gè)渠道竄入的干擾，而且通過采用線路屏蔽、機(jī)殼接地、高頻濾波等手段，可以很好地解決空間干擾問題。下而我們著重從終端采集器內(nèi)部抗干擾措施和長線(電纜)傳輸干擾的抑制兩部分介紹本系統(tǒng)中在抑制供電系統(tǒng)干擾和過程通道干擾方而所采取的措施。 終端采集器設(shè)計(jì)時(shí)，一是在所有數(shù)字量的輸入、輸出通道或接口處使用光藕隔離技術(shù)，以抑制過程通道干擾傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)系統(tǒng)內(nèi)；另一方而著重考慮了電磁抗干擾問題。 單片機(jī)系統(tǒng)的電磁干擾來源于單片機(jī)系統(tǒng)本身及其外部。內(nèi)部電磁干擾是由單片機(jī)內(nèi)部寄生藕合所致。系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)元器件、每根導(dǎo)線都流著不同的電流，在其周圍產(chǎn)生電磁場。外部電磁干擾主要來自各種電器設(shè)備(如變頻器、可控硅整流裝置等)、放電(如電纜絕緣不良對地放電等)、電焊等產(chǎn)生的輻射、傳導(dǎo)及感應(yīng)。在實(shí)際應(yīng)用中，抑制單片機(jī)系統(tǒng)電磁干擾的主要手段就是合理的接地和電源供給方式。 (1)接地 廣義的接地包含兩方而的意思，即接實(shí)地和接虛地。接實(shí)地指的是與大地做良好的連接；接虛地指的是與電位基準(zhǔn)點(diǎn)連接。在實(shí)際監(jiān)測系統(tǒng)中，終端采集器的機(jī)殼采用金屬材質(zhì)，并與大地可靠連接，接實(shí)地；終端采集器內(nèi)部的接地方式為虛地連接，不同的電源其電位零基準(zhǔn)點(diǎn)互不連接，相互獨(dú)立，其它各芯片按其電源的選取，接地點(diǎn)直接與對應(yīng)的電源電位零基準(zhǔn)點(diǎn)連接，接虛地。 (2)電源供給方式 單片機(jī)系統(tǒng)中最重要并且危害最嚴(yán)重的干擾來源于電源的污染。為了防比從電源引入干擾，確保單片機(jī)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，要求電源紋波系數(shù)和噪聲小、穩(wěn)壓性能好，并具有隔離功能。終端采集器中，共有兩種電源，一種為+12V，一種為+5 V。對于+12V電源，由于其僅是供感煙傳感電路使用，我們采用了三端集成穩(wěn)壓器LM317。對于+5 V電源，它是整個(gè)采集器中的最主要的電源，各芯片均使用該電源，為確保+5 V電源安全可靠，我們采用了專業(yè)電源廠家生產(chǎn)的5 V電源模塊，它的紋波系數(shù)和噪聲比小于1070，輸出電壓在50%額定負(fù)載時(shí)誤差小于1070隔離電壓大于500V。 .2長線(電纜)傳輸干擾的抑制 電纜很容易產(chǎn)生各種電磁干擾問題，主要原因是： (1)電纜本身是一根高效的接收天線，能夠接收到空間的電磁干擾，將干擾能量傳進(jìn)電路，造成干擾； (2)電纜是一根高效的輻射天線，能夠?qū)㈦娐分械母蓴_輻射到空間； (3)電纜中的絕緣導(dǎo)線相互平行，并且靠得很近，導(dǎo)線之間有寄生電容和互感存在，這些電容和互感是導(dǎo)致串?dāng)_的根本原因； (4)電纜連接的設(shè)備的接地電位不同，電纜屏蔽層引進(jìn)地線干擾。 為了抑制長線傳輸干擾，在本監(jiān)測系統(tǒng)中，采取了如下措施。 (1)信號線采用雙絞線。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)存在長線傳輸時(shí)，雙絞線是較常用的一種傳輸線。與同軸電纜相比，它雖然頻帶較差，但波阻抗高、抗共模噪聲能力強(qiáng)。雙絞線能使各個(gè)小環(huán)路的電磁感應(yīng)干擾相互抵消；其分布電容為幾十pF，距離信號源近，可起到積分作用，故雙絞線對電磁干擾具有一定的抑制效果。 (2)電源線、DS18B20信號線、煙霧傳感器信號線電纜分開。 (3)各電源線、信號線盡量縮短，DS18B20及煙霧傳感器分布在距離終端采集器50m以內(nèi)的區(qū)域里。 (4)電源線使用屏蔽電纜，并注意屏蔽層兩側(cè)均直接接大地。 (5)各種電纜的敷設(shè)，均要遠(yuǎn)離動力電纜。在僅一側(cè)敷設(shè)電纜的隧道內(nèi)，將本監(jiān)測系統(tǒng)所有電纜敷設(shè)在另一側(cè)；在兩側(cè)墻均有電纜敷設(shè)的隧道內(nèi)，要將本監(jiān)測系統(tǒng)所有電纜敷設(shè)在動力電纜較少的橋架上或?qū)⑵浞笤O(shè)在靠近隧道頂棚的墻壁上。 (6)信號電纜盡量減少備用芯，若有備用芯，將其一根接地。 為了防止程序“死機(jī)”，必須采用一個(gè)監(jiān)視程序運(yùn)行的外部電路，這就是通常所說的看門狗。終端采集器采用集成電路MAX 1232作為單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位電路。如圖41所示，MAX1232檢測7腳(ST)輸入的脈沖信號，一旦輸入脈沖信號的周期大于1200 ms ，5腳(RST)將輸出一個(gè)高電平信號其寬度足夠復(fù)位單片機(jī)89C52，使程序重新執(zhí)行。圖41 看門狗電路 RS485抗干擾設(shè)計(jì) 本監(jiān)測系統(tǒng)采用的是RS485通訊協(xié)議，它是一種多點(diǎn)、差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范，通信接口允許在簡單的一對雙絞線上進(jìn)行多點(diǎn)、雙向通信、它所具有良好的噪聲抑制能力、數(shù)據(jù)傳輸速率及可靠性，它的傳輸距離可達(dá)1200m。但是，由于其傳輸距離較長，如果不正確配置，很容易會造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖　Ｏ露?，著重介紹RS485的抗干擾解決方案。 RS485通訊網(wǎng)絡(luò)的配置 RS485支持半雙工或全雙工模式，其數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。最好采用一條總線將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號