【正文】 4的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個含有 16個按鍵的鍵盤顯然在按鍵數(shù)量較多時矩陣式鍵盤較之獨(dú)立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多 IO42 所示 系統(tǒng)的按鍵定義除了基本的數(shù)字鍵 0～ 9 外將其它的鍵依次定義為開關(guān)增值減值定時確認(rèn)六個命令鍵其控制的基本功能是 1 通過數(shù)字鍵確認(rèn)鍵輸入分控制器的地址以及定時功能的時間設(shè)置 2 利用開關(guān)鍵控制照明燈具的啟停 3 利用增值減值鍵控制照明燈具的亮度 4 通過定時鍵來對照明燈具進(jìn)行定時控制的設(shè)置 系統(tǒng)通過軟件方法實現(xiàn)該功能即定義開關(guān)增值減值定時確認(rèn)等命令鍵利用鍵盤掃描程序獲取對應(yīng)命令鍵的鍵值然后執(zhí)行相應(yīng)的子程序?qū)崿F(xiàn)所要求的控制功能 數(shù)碼顯示程序設(shè)計 本系統(tǒng)采用了四位共陽極七段數(shù)碼 管共陽極數(shù)碼管的 8 個發(fā)光二極管的陽極二極管正端連接在一起通常公共陽極接高電平一般接電源其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符此時要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻這里的限流電阻選為 100Ω 這里選用的 7447芯片是從 BCD碼到 SEG7段碼的轉(zhuǎn)換器而 74LS138是一個地址譯碼器通過 74LS138選通某個數(shù)碼管然后根據(jù) 7447傳送過來的 SEG7段碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示而在 非選通的時候數(shù)碼管能夠保持原有的顯示數(shù)據(jù) LED 數(shù)碼顯示程序的流程圖如圖 43 所示 圖 42 鍵盤掃描程序流程圖 圖 43 LED 數(shù)碼顯示程序流程圖 42 照明啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計 照明的啟?？刂浦饕怯芍骺刂破靼l(fā)出指令通過 RS485 通信方式或無線數(shù)傳方式控制全部或部分分控制器所控制照明燈具的啟停因此照明啟?？刂瞥绦蛴蓛刹糠纸M成即全部啟?？刂婆c單獨(dú)啟停控制兩部分 停控制程序設(shè)計 全部照明啟?？刂葡到y(tǒng)是利用主控制器上的開關(guān)按鍵來控制全部照明燈的啟停控制命令是通過串口通信方式傳達(dá)到分控制器分控制 器再依據(jù)命令向P37 口輸出高低電平來達(dá)到控制燈泡亮和滅的目的 在這個多機(jī)系統(tǒng)中采用的是主從式通信方式主機(jī)即主控制器處于主導(dǎo)和支配地位從機(jī)即分控制器一般以中斷方式來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)在主從式多機(jī)系統(tǒng)中主機(jī)發(fā)送的信息可以傳送到所有的從機(jī)或指定的從機(jī)在這里是要發(fā)送給所有的從機(jī)來控制照明燈的啟停在本系統(tǒng)中采用廣播式命令不需要從機(jī)返回信息從機(jī)之間也不 能直接通信主機(jī)由 AT89C51單片機(jī)充當(dāng)從機(jī)為 AT89c51單片機(jī)主機(jī)與從機(jī)的數(shù)據(jù)通信波特率定為 9600 波特每個從機(jī)都有唯一的地址號用來區(qū)分各從機(jī)單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信由串口 完成定時器 T1 為波特發(fā)生器數(shù)據(jù)傳送格式為 1 位起始位 8位數(shù)據(jù)位 1 位停止位 1 位可編程位 TB8 工作方式定時器 T1設(shè)置為方式 2 串口設(shè)置為工作方式 3 本系統(tǒng)的通信原理為從機(jī)在建立與主機(jī)通信之前所有分機(jī)的 SM2都置 1即隨時處于對通信線路監(jiān)聽的狀態(tài)只能收到主機(jī)發(fā)送來的機(jī)號信息主機(jī)向從機(jī)發(fā)送廣播地址信息時廣播地址為 00H 所有分機(jī)都接收到廣播地址信息然后進(jìn)入正常通信狀態(tài)清除 SM2位開始接收主機(jī)發(fā)送來的命令從機(jī)收到的命令是開燈時向 P37口輸出高電平打開 MOC3021 驅(qū)動雙向可控硅從而就點亮了燈泡同理如果收到的命令是關(guān)燈時向 P37口輸出低電平封閉 MOC3021使雙向可控硅截止也就達(dá)到了關(guān)閉燈泡的目的該系統(tǒng)的主機(jī)和從機(jī)的控制程序流程圖如圖 44 和圖 45 所示 圖 44 全部啟停控制主機(jī)程序流程圖 圖 45 全部啟停控制從機(jī)程序流程圖 ?？刂瞥绦蛟O(shè)計 單獨(dú)照明啟?？刂葡到y(tǒng)是通過主機(jī)發(fā)送給指定的從機(jī)命令信息來實現(xiàn)照明燈的 啟?？刂浦鳈C(jī)首先發(fā)送從機(jī)地址被叫到的從機(jī)向主機(jī)發(fā)送本機(jī)地址然后主機(jī)向從機(jī)傳送數(shù)據(jù)從 機(jī)根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信息執(zhí)行相應(yīng)的命令單片機(jī)的工作方式同全部照明啟?？刂葡到y(tǒng)其具體的工作過程是所有的從機(jī)在通信之前都把 SM2位置 1 隨時處于偵聽狀態(tài)當(dāng)主機(jī)發(fā)送從機(jī)的地址信息時每幀數(shù)據(jù)的第 9 位都為 1所有從機(jī)都接收到地址信息然后判斷主機(jī)是否呼叫本機(jī)如果呼叫本機(jī)則進(jìn)入正式通信狀態(tài)清除 SM2 并把本機(jī)地址號發(fā)送給主機(jī)作為應(yīng)答然后才開始接收主機(jī)發(fā)送來的信息而其它從機(jī)由于地址號不符他們的 SM2位仍然為 1仍處于偵聽狀態(tài)無法接收主機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息主機(jī)收到從機(jī)發(fā)送來的回應(yīng)信息后比較主機(jī)已發(fā)送的地址號與剛接收的地址號是否相符如果不符 則發(fā)出錯誤信息如果相符則正式發(fā)送數(shù)據(jù)信息這時發(fā)送的每幀的第 9 位都為 0 只有 SM2 0 的從機(jī)才能接收到主機(jī)發(fā)送的信息從機(jī)根據(jù)命令執(zhí)行相應(yīng)的動作如果為打開命令則輸出高電平驅(qū)動可控硅動作開啟照明燈如果為關(guān)閉命令則輸出低電平使可控硅截止停掉照明燈該系統(tǒng)的主機(jī)和從機(jī)控制程序流程圖分別如圖 46 與 47 所示 圖 46 單獨(dú)啟停控制主機(jī)程序流程圖 圖 47 單獨(dú)啟?？刂茝臋C(jī)程序流程圖 43 照明控制程序設(shè)計 照明控制系統(tǒng)是利用從機(jī)即單片機(jī) AT89c51和時鐘芯片 DS12887進(jìn)行數(shù)據(jù)通信讀取和寫入實時數(shù)據(jù)主機(jī)采用串口通 信方式對從機(jī)進(jìn)行定時時間的設(shè)置從機(jī)然后根據(jù)設(shè)定的時間進(jìn)行照明燈的啟?？刂? 時控制程序設(shè)計 在全部定時控制系統(tǒng)中是通過主控制器向所有的分控制器發(fā)送廣播地址分控制器在收到廣播地址后使自己處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)然后主控制器向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送時間數(shù)據(jù)信息分控制器在收到時間數(shù)據(jù)后寫入 DS12887 芯片等到設(shè)定時間到達(dá)后單片機(jī)發(fā)出命令關(guān)閉照明燈該系統(tǒng)的主機(jī)控制流程圖同圖 44 所示從機(jī)的控制流程圖如圖 48 所示 圖 48 全部定時控制從機(jī)程序流程圖 時控制程序設(shè)計 主控制器使用鍵盤輸入被呼叫分控制器的地址并通 過網(wǎng)絡(luò)向所有分控制器傳送在分控制器將該地址與本機(jī)地址進(jìn)行比較后判斷是否是呼叫自己如果是呼叫本機(jī)就將本機(jī)地址傳送給主控制器進(jìn)一步接收傳送的數(shù)據(jù)然后分控制器就將數(shù)據(jù)寫入 DS12887 芯片等到設(shè)定的時間到達(dá)時就執(zhí)行關(guān)閉照明燈的命令單獨(dú)定時控制的主機(jī)程序流程圖同圖 46 所示從機(jī)程序流程圖如圖 49 所示 圖 49 單獨(dú)定時控制從機(jī)控制程序流程 44 RS485 通信程序設(shè)計 由于 RS485 總線是異步半雙工的通信總線在某一個時刻總線只可能呈現(xiàn)一種狀態(tài)所以這種方式一般適用于主機(jī)對從機(jī)的查詢方式通信在通信中主機(jī)與各個從 機(jī)進(jìn) 行通信必須能對各個從機(jī)進(jìn)行識別這一識別功能是利用串口控制寄存器 SCON 的 SM2 位實現(xiàn)的當(dāng)串口以方式 3 工作時發(fā)送和接收的每一幀信息都是 11 位其中第 9 位數(shù)據(jù)位是可編程的通過對 SCON 寄存器的 TB8 位置 1 或置 0 以區(qū)別發(fā)送的是地址幀還 是數(shù)據(jù)幀規(guī)定地址幀的第 9 位為 1 數(shù)據(jù)幀的第 9 位為 0 若從機(jī)的控制位 SM2被設(shè)為 1 則當(dāng)接收的是地址幀時數(shù)據(jù)裝入 SBUF 并置 RI 1向 CPU 發(fā)出中斷申請若接收的是數(shù)據(jù)幀則不產(chǎn)生中斷信息被拋棄若 SM2被設(shè)為 0則無論是地址幀還是數(shù)據(jù)幀都將產(chǎn)生 RI 1中斷標(biāo)志數(shù)據(jù)裝入 SBUF利用這一功能可以按 照如下步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 1 將所有 SM2 位置 1 使其處于只接收地址幀的狀態(tài) 2 主機(jī)發(fā)送一幀地址信息其中前 8 位數(shù)據(jù)位表示通信的從機(jī)地址第 9 位為 1表示當(dāng)前幀為地址幀 3 從機(jī)接收到地址幀后如果是廣播地址幀則所有從機(jī)都將其 SM2位置 0準(zhǔn)備接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)或命令如果不是廣播地址幀則將本機(jī)地址與幀中地址進(jìn)行比較如果地址相同則將其 SM2位置 0并發(fā)送本機(jī)地址幀然后準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)如果地址不同則丟棄當(dāng)前數(shù)據(jù) SM2 位不變 4 主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀相應(yīng)的從機(jī)接收其他從機(jī)則不受影響 5 當(dāng)主機(jī)需要與其他從機(jī)通信時可以再次發(fā)出地址幀尋呼從 機(jī)重復(fù)這一過程 主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)時按照表 41 的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行傳輸 表 41 數(shù)據(jù)格式 在程序中第 9 位發(fā)送數(shù)據(jù)位 SCON 中的 TB8 位第 9 位接收數(shù)據(jù)位為 SCON 的RB8 位因此發(fā)送數(shù)據(jù)前可以通過對 TB8 位置 1或 0 來確定要發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀而接收數(shù)據(jù)時對地址幀的判斷則是通過讀取 RB8位來獲得的 RB8 1當(dāng)前幀為地址幀 RB8 0 當(dāng)前幀為數(shù)據(jù)幀 單片機(jī)的串口工作在方式 3下其波特率由定時器 1T1的溢出率決定計算公式為 定時器 T1 的溢出率的計算公式為 則波特率的公式變?yōu)? 系統(tǒng)所采用的晶振頻率為 110592MHzT1 工作 在模式 3 下波特率 9600bs 主機(jī)部分通信程序設(shè)計 系統(tǒng)中的主機(jī)通信程序分為 4 個部分分別為預(yù)定義及全局變量部分程序初始化部分?jǐn)?shù)據(jù)通信流程和發(fā)送數(shù)據(jù)部分主機(jī)的數(shù)據(jù)通信的基本流程如下 1 主機(jī)首先向所有從機(jī)發(fā)送地址幀對要通信的從機(jī)進(jìn)行呼叫發(fā)送地址幀時需將 TB8 位置 1 2 發(fā)送地址幀后如果發(fā)送的是廣播地址幀則不需要從機(jī)應(yīng)答待延遲一段 時間后調(diào)用發(fā)送函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)如果發(fā)送的是非廣播地址幀主機(jī)則要接收應(yīng)答若應(yīng)答信號中的地址與前面發(fā)送的地址并不相同主機(jī)將重新發(fā)送地址幀呼叫否則調(diào)用發(fā)送函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù) 3 發(fā) 送完數(shù)據(jù)后主機(jī)等待從機(jī)的校驗信號如果接收到 0X0F 數(shù)據(jù)表示發(fā)送成功通信結(jié)束否則主機(jī)將重新發(fā)送數(shù)據(jù)直至發(fā)送成功 該部分程序?qū)?yīng)的流程圖如圖 410 所示 圖 410 主機(jī)數(shù)據(jù)通信流程圖 分通信程序設(shè)計 從機(jī)通信程序也被分為預(yù)定義及全局變量部分程序初始化部分?jǐn)?shù)據(jù)通信流程和接收數(shù)據(jù)部分 4 個部分從機(jī)部分的數(shù)據(jù)通信過程受主機(jī)控制其基本的流程如下 1 初始化完成后從機(jī)設(shè)置 SM2位為 1串口只接收第 9位數(shù)據(jù)位為 1的地址幀數(shù)據(jù)幀將被直接拋棄 2 如果串口有數(shù)據(jù)接收收到地址幀則從機(jī)會將該幀中的地址信息先與廣播地址進(jìn)行比 較如果是廣播地址則做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備如果是其它地址則與本機(jī)地址比較如果相同則發(fā)送應(yīng)答信息應(yīng)答信息內(nèi)容應(yīng)為本機(jī)地址否則丟棄當(dāng)前數(shù)據(jù)從機(jī)繼續(xù)處于等待呼叫狀態(tài) 3 程序調(diào)用接收函數(shù)接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)部分并作出應(yīng)答接收到的數(shù)據(jù)保存 至 Buf 指向的緩沖區(qū)中如果接收函數(shù)返回 0xff 表示數(shù)據(jù)校驗失敗程序等待主機(jī)重新發(fā)送數(shù)據(jù)如果函數(shù)返回值為 0xfe 表示從機(jī)在數(shù)據(jù)接收過程中發(fā)現(xiàn)主機(jī)發(fā)送地址幀程序?qū)⒎艞壆?dāng)前接收過程將 SM2位重新置 1開始下一通信過程如果函數(shù)返回 0表示數(shù)據(jù)被成功接收向主機(jī)發(fā)送成功信號隨后程序?qū)?SM2位置 1重新開始 圖 411 從機(jī)數(shù)據(jù)通信流程圖 第 5 章 系統(tǒng)可靠性技術(shù) 在實驗室里設(shè)計的控制系統(tǒng)在安裝調(diào)試后完全符合設(shè)計要求但把系統(tǒng)置入現(xiàn)場后系統(tǒng)常常不能正常穩(wěn)定地工作產(chǎn)生這種情況的原因主要是現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜和各種各樣的電磁干擾所以單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性設(shè)計抗干擾技術(shù)變得越來越重要了 工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中干擾是以脈沖產(chǎn)的形式進(jìn)人單片機(jī)系統(tǒng)的其主要的渠道有三條即空干擾多發(fā)生在高電壓大電流高頻電磁場附近并通過靜電感應(yīng)電磁感應(yīng)等方式侵入系統(tǒng)內(nèi)部供電系統(tǒng)干擾是由電源的噪聲干擾引起的過程通道干擾是干擾通過前向通道和后向通道 進(jìn)入系統(tǒng)的干擾一般沿各種線路侵入系統(tǒng)系統(tǒng)接地裝置不可靠也是產(chǎn)生干擾的重要原因各類傳感器輸人輸出線路的絕緣損壞均有可能 引入干撫 51 干擾產(chǎn)生的后果 1 數(shù)據(jù)采集誤差的加大當(dāng)干擾侵入單片機(jī)系統(tǒng)的前向通道疊加在信號上會使數(shù)據(jù)采集誤差增大特別是前向通道的傳感器接口是小電壓輸入時此現(xiàn)象會更加嚴(yán)重 2 程序運(yùn)行失常①控制狀態(tài)失靈在單片機(jī)系統(tǒng)中由于干擾的加人使輸出誤差加大造成邏輯狀態(tài)改變最終導(dǎo)致控制失常②死機(jī)在單片機(jī)系統(tǒng)受強(qiáng)干擾后造成程序計數(shù)器 PC 值的改變破壞程序正常運(yùn)行 3 系統(tǒng)被控對象誤操作①單片機(jī)內(nèi)部程序指針錯亂指向了 其它地方運(yùn)行了錯誤的程序② DRAM 中的某些數(shù)據(jù)被沖亂或者特殊寄存器的值被改變使程序計算出錯誤的結(jié)果③中斷誤觸發(fā)使系統(tǒng)進(jìn)行錯誤的中斷處理 4 被控對象狀態(tài)不穩(wěn)定鎖存電路與被控對象間的線路包括驅(qū)動電路受干擾從而造成被控對象狀態(tài)不穩(wěn)定 5 定時不準(zhǔn)①單片機(jī)內(nèi)部程序指針錯亂使中斷程序運(yùn)行超出定時時間② RAM中計時數(shù)據(jù)被沖亂使程序計算出錯誤的結(jié)果 6數(shù)據(jù)發(fā)生變化在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中由于外部 RAM是可讀寫的在干擾的侵入下 RAM中數(shù)據(jù)有可能發(fā)生改變雖然 ROM能避免干擾破壞但單片機(jī)片內(nèi) RAM以及片內(nèi)各種特殊功能寄存器等狀態(tài)都有可 能受干擾而變化甚至 EPROM 中