【正文】 腳功能分述如下： DB0～ DB7：雙向緩沖器總線，與 CPU 總線連接，用于在 CPU 和 8279 之間傳送命令，數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。 8279 的主要功能如下： （ 1） 鍵盤與顯示器能同時(shí)工作； （ 2） 掃描式鍵盤工作方式； （ 3） 掃描式傳感器工作方式； （ 4） 用選通方式送入輸入信號(hào)； （ 5） 帶有 8字符的鍵盤先入先出存儲(chǔ)器（ FIFO） （ 6） 觸點(diǎn)回彈時(shí)兩鍵封鎖或 N鍵巡回； （ 7） 雙排 8字或 16 字節(jié)顯示器； （ 8） 可右入或左出的 16 字節(jié)顯示 RAM； （ 9） 工作方式可由 CPU 編程； （ 10） 可編程掃描定時(shí)，鍵盤送入時(shí)有中斷輸出。若采用專用的可編程鍵盤 /顯示控制器8279 與微型計(jì)算機(jī)接口，則由 8279 對(duì)鍵盤和顯示器進(jìn)行自動(dòng)掃描，可充分提高 CPU 的工作效率。 . 鍵盤 /顯示控制器 8279 鍵盤和 7 段顯示器可以直接使用單片機(jī) 8031 的并行口或者用 74LS273 和 74LS244，并行接口芯片 8255 連接 。 總線控制方法決定一個(gè)節(jié)點(diǎn)何時(shí)可以發(fā)送數(shù)據(jù)。 傳感器標(biāo)定系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ２１ 圖 39 西門子 PLC 構(gòu)成的 DP 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) PROFIBUS DP 系統(tǒng)組態(tài)可分為帶 DP 口的主站系統(tǒng)，采用通信模板 CP 的主站系統(tǒng)傳感器標(biāo)定系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ２２ 以及帶智能從站的 DP 系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中最多可以使用 9 個(gè)中繼器。 PROFIBUSDP 協(xié)議結(jié)構(gòu)符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，它使用了其中的第 1 層、第 2 層及用戶接口，第 3 到第 7 層未用。 PROFIBUS 協(xié)議以 ISO/OSI 參考模型為基礎(chǔ)，第 1 層為物理層，定義了物理的傳輸特性；第 2 層為數(shù)據(jù)鏈路層；第 3～ 6 層PROFIBUS 未使用；第 7 層為應(yīng)用層，定義了應(yīng)用的功能 .這種簡化的結(jié)構(gòu)確保了PROFIBUS DP 的快速、高效的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng) 主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，從站回送給主站相應(yīng)的信息。從站通常為傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動(dòng)器和變送器。它是不依賴生產(chǎn)廠家的、開放式的現(xiàn)場(chǎng)總線，各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備均可通過同樣的接口交換信息。 表 51 傳輸介質(zhì)性能比較 傳感器標(biāo)定系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ２０ 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn) 串行通信的連接接口與連線電纜是直觀可見的，它們的相互兼容是通信得以保證的第一要求。 其中雙絞線（帶屏蔽）成本低，安裝簡單；光纜尺寸小，重量輕，傳輸距離遠(yuǎn)，但成本高，安裝維修需專用儀器。 傳輸介質(zhì) 目前，普遍使用的傳輸介質(zhì)有同軸電纜、雙絞線、光纜。② 循環(huán)冗余校驗(yàn)（ CRC）碼。一個(gè)字符一般由 8 位組成，低 7 位是信息字符 的 ASCII，最高位是奇偶校驗(yàn)位。 ① 奇偶校驗(yàn)碼。 ④ 不用編碼的差錯(cuò)控制。 ② 前向糾錯(cuò)（ FEC）?？梢苑譃橐韵?4種方式。 （ 1） 差錯(cuò)控制方式。 差錯(cuò)控制 由于通信設(shè)備可以達(dá)到較高的可靠性，因此一般認(rèn)為數(shù)據(jù)通信的差錯(cuò)主要來自于數(shù)據(jù)傳輸信道。 （ 3）數(shù)據(jù)傳輸速率 。 （ 2）數(shù)據(jù)信號(hào)速率。 （ 1）調(diào)制速率。 傳感器標(biāo)定系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) １９ 圖 42 線路通信方式 傳輸速率 傳輸速率是指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚瑐鬏斔俾剩ㄓ址Q波特率）的符號(hào)為 bit/s。全雙工通 信能在兩個(gè)方向上同時(shí)發(fā)送和接收，如圖 42（ c）所示。半雙工通信是指信息流可以在兩個(gè)方向上傳送，但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳送，如圖 42（ b）所示。單工通信是指信息的傳送始終保持同一個(gè)方向，而不能進(jìn)行反向傳送，如圖 42（ a）所示。通過調(diào)制解調(diào)的方式在數(shù)據(jù)流中提取出同步信號(hào)，使接收方得到與發(fā)送方同步的接收時(shí)鐘信號(hào)，如圖 41 所示。同步技術(shù)把每個(gè)完整的數(shù)據(jù)塊（幀）作 為整體來傳輸，由定時(shí)信號(hào)（時(shí)鐘）來實(shí)現(xiàn)與發(fā)送端同步。 （ 2）串行傳輸，數(shù)據(jù)在一個(gè)信道上按位順序傳輸。 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一般由傳送設(shè)備、傳送控制設(shè)備和傳送協(xié)議、通信軟件等組成。這里的機(jī)器可以是計(jì)算機(jī)、 PLC 或具有數(shù)據(jù)通信功能的其他數(shù)字設(shè)備。 圖 36 74LS244 三態(tài)總線驅(qū)動(dòng)器 表 35 引腳功能 profibusdp 總線 單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， 通常把具有一定的編碼、格式和位長要求的數(shù)字信號(hào)稱為數(shù)據(jù)信息。執(zhí)行MOVX（ IN） 指令時(shí)，微處理器發(fā)出讀寄存器信號(hào)，該信號(hào)通常是端口地址和讀信號(hào) RD產(chǎn)生的。 8 個(gè)數(shù)據(jù)輸出端1Y1～ 1Y4， 2Y1～ 2Y4 與微型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連， 8個(gè)數(shù)據(jù)輸入端 1A1～ 1A4， 2A1～ 2A4與外設(shè) 相連。 74LS244 隔離器 74LS244 是 8 位 3 態(tài)總線驅(qū)動(dòng)器，如圖 36 。 引腳 2， 14 用于外接電阻 RG，用于調(diào)整放大倍數(shù)。 當(dāng) RS = 100 kΩ 177。 6. 共模抑制比：共模抑制比 CMRR 可用下式計(jì)算： 測(cè)量放大器集成芯片 AD521 是集成測(cè)量放大器，采用 14 腳雙列直插式封裝。 5. 電源引起的失調(diào)：電源電壓每變化 1%，引起放大器的漂移電壓值。 4. 恢復(fù)時(shí)間：指放大器撤除驅(qū)動(dòng)信號(hào)瞬間至放大器由飽和狀態(tài)恢復(fù)到最終值所需的時(shí)間。 3. 建立時(shí)間：指從階躍信號(hào)驅(qū)動(dòng)瞬間至測(cè)量放大器輸出電壓達(dá)到并保持在給定誤差351210 )21( RRRRUU UKGii ?????傳感器標(biāo)定系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) １５ 范圍內(nèi)所需的時(shí)間。這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于 12 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器在滿量程為 10V的 8 個(gè) LSB 值。 2. 溫漂：測(cè)量放大器輸出電壓隨溫度變化的程度。 測(cè)量放大器的主要技術(shù)指標(biāo) ： 1. 非線性度 ： 放 大器實(shí)際輸出輸入關(guān)系曲線與理想直線的偏差。 如圖 所示。 抗共模干擾能力：⑴ 對(duì)直流共模信號(hào)，其抑制比為無窮大。 第二級(jí)：普通差動(dòng)放大器 A3 。 測(cè)量放大器是一種帶有精密差動(dòng)電壓增益的起見，由于它具有高輸入阻抗、低輸出阻抗、強(qiáng)抗共模干擾能力、低溫漂、低失調(diào)電壓和高穩(wěn)定增益等特點(diǎn)，使其在檢測(cè)微弱信號(hào)的系統(tǒng)中被廣泛用作前置放大器。則需要放大器加以放大。 低功耗空閑和掉電模式 2 個(gè)讀寫中斷口線 2 個(gè)外部中斷源 2 個(gè)串行中斷 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 32 個(gè)雙向 I/O 口 指令系統(tǒng) 5．時(shí)鐘引腳 XTAL1 和 XTAL2 ：是 8031 單片機(jī)的時(shí)鐘引腳，兩引腳連接于單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)高增益反向放大器，用于與外部震蕩源一起構(gòu)成震蕩電路，其中 XTAL1 為該放大器的輸入引腳， XTAL2 為該放大器的輸出引腳。 2． Vss：接地端。 4．主電源引腳 1． Vcc： +5V 工作電壓。 (2)Vpp 功能：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器編程電壓。 3． /Vpp：內(nèi)部程序存儲(chǔ)器選擇 /編程電壓引腳，輸入。前面介紹的RD， WR 是用于讀 /寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的，而 PSEN 是用于讀程序代碼的，它在應(yīng)用系統(tǒng)中接程序存儲(chǔ)器的讀控制端。對(duì)于 EPROM 型單片機(jī)，在對(duì)片內(nèi)程序 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳輸入編程脈沖信號(hào)。 另外， ALE 信號(hào)還可作為應(yīng)用系統(tǒng)中頻率要求較低的其他部 件的時(shí)鐘信號(hào)，計(jì)數(shù)信號(hào)等（但要注意：若程序中執(zhí)行了 MOVX 指令， ALE 會(huì)出現(xiàn)不均勻的情況）。給應(yīng)用系統(tǒng)中的地址鎖存器提供鎖存控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)地址 /數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。 3．控制引腳 8031 單片機(jī)的控制引腳有一部分占用 P3 口線，前面已經(jīng)介紹，另一部分是單獨(dú)的引腳，介紹如下。 表 32 8031 單片機(jī)復(fù)位后內(nèi)部寄存器的內(nèi)容 寄存器 內(nèi)容 寄存器 內(nèi) 容 PC 0000H TMOD 00H I/O 口線 專 用 功 能 RxD(串行數(shù)據(jù)接收 ) TxD(串行數(shù)據(jù)發(fā)送 ) （外部中斷 0 請(qǐng)求輸入） （外部中斷 1 請(qǐng)求輸入） T0（定時(shí)器 0 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入） TI （定時(shí)器 1 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫信號(hào)） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào)） 傳感器標(biāo)定系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) １１ A 00H TCON 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P0～ P3 FFH SCON 00H IP xxx00000H SBUF 不定 IE 0xx00000H PCON 00H 另外，復(fù)位時(shí)， ALE和 配置為輸入狀態(tài)，即 ALE=1， =1。s 復(fù)位狀態(tài) 復(fù)位狀態(tài)就是單片機(jī)復(fù)位后內(nèi)部寄存器及引腳的初始數(shù)據(jù)或初始電平。 t= ～ =2181。在震蕩信號(hào)正常運(yùn)行情況下，只要 RST 引腳保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，系統(tǒng)就能復(fù)位。 表 31 P3口引 腳 專用功能 2 . 復(fù)位引腳 復(fù)位操作是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)常進(jìn)行的操作，即使其軟，硬件回到初始狀態(tài)，準(zhǔn)備工作。除基本輸入 /輸出功能外，每個(gè)引腳還有專用功能。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高 8 位地址；在對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，他接收高8 位地址。在EPROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收底 8位地址。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是數(shù)據(jù)總線和地址總線低 8位分時(shí)復(fù)用的接口；在 EPROM 編程是，他接收指令字節(jié)；在驗(yàn)證程序時(shí)，輸出指令字節(jié)，并要求外接上拉電阻。 8031 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 8031 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 3 個(gè)16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 2 個(gè)讀寫口線， 8031 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 3． 2． 1 8031 處理器 數(shù)據(jù)處理器采用 8031 單片機(jī)。 5. profibusdp 總線與單片機(jī) 8031 的連接電路圖 : 數(shù)據(jù)處理器 在本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采用了 8031 數(shù)據(jù)處理器芯片。為克服這些缺點(diǎn)，所以在單片機(jī)串 ,行通信系統(tǒng)中采用profibusdp 總線 通信方式。數(shù)據(jù)隔離器：數(shù)據(jù)隔離器采用芯片 74LS244 ， 74LS244 是一種三態(tài)輸出的八緩沖器和線驅(qū)動(dòng)器，主要用于三態(tài)輸出的存儲(chǔ)地址驅(qū)動(dòng)器、時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器和總線定向接收器和定向發(fā)送器等 3. Profibusdp 總線： 單片機(jī)帶有的一個(gè)全雙工串行通行口提高了單片機(jī)以及帶串行口的外設(shè)的數(shù)據(jù)交換能力。經(jīng)過預(yù)處理的數(shù)據(jù)，由串行口發(fā)送端 TXD 發(fā)出，在硬件上要用 A/D 轉(zhuǎn)換器 輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成 profibusdp總線信號(hào)規(guī)則進(jìn)行傳送。 3. 1. 2 硬件組成 如圖 33所示，數(shù)據(jù)采集處理 系統(tǒng)由： 單片機(jī) 數(shù)據(jù)處理單元，總線隔離器單元， A\D轉(zhuǎn)換器 ，數(shù)據(jù)采集單元組成。數(shù)據(jù)處理單元接收到采樣數(shù)據(jù)后，進(jìn)行相應(yīng)的處理，如工程量轉(zhuǎn)換，顯示，報(bào)警，定時(shí)將工程量測(cè)量值上傳給監(jiān)控計(jì)算機(jī)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況如測(cè)量值超過報(bào)警值或采樣系統(tǒng)出現(xiàn)故障等情況時(shí)，即刻上傳故障信息。由于各路數(shù)據(jù)收發(fā)獨(dú)立，且并行傳送時(shí)間短，由前端數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)處理單元的傳送時(shí)間主要取決于串行通信所用的時(shí)間，以 9600bps 傳送 7 個(gè) 字 節(jié) 數(shù) 據(jù) 的 時(shí) 間 7*10*1/9600=，各路傳送并行工作，主處理器幾乎可以同時(shí)獲取數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)采集器采樣間隔不低于 20ms 時(shí)，該方案的數(shù)據(jù)處理具有較好的實(shí)時(shí)性。 3． 1． 1 主從式結(jié)構(gòu) 分散采樣，集中處理 該方案較好地解決了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性問題 即主從式結(jié)構(gòu) 從機(jī)：工作在現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集單元仍然是以