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          單片機AT89C5l的電動機軟啟動器

          作者: 時間:2011-05-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要:文章分析了MCS-51系列利用串行口進(jìn)行多機通信的基本原理,對利用多機通信方式實現(xiàn)交通燈控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制進(jìn)行了研究,設(shè)計了硬件電路圖及主、從機程序,并在Proteus軟件上進(jìn)行了仿真運行。
          關(guān)鍵詞:;多機通信;交通燈系統(tǒng);控制網(wǎng)絡(luò)

          由于微機技術(shù)的飛速發(fā)展和控制系統(tǒng)的復(fù)雜化,多機通信的應(yīng)用越來越廣泛,特別在一些對工業(yè)過程的控制中,多機通信已經(jīng)成為通信控制領(lǐng)域的主流通信方式。
          本文針對目前單片機書籍(包括教材)很少介紹多機通信的實現(xiàn)技術(shù)的情況,在交通燈控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計了一個交通燈控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),以此為實例給出了單片機多機通信的解決方案。

          1 單片機多機通信的基本原理
          計算機之間的通信除了點對點通信外,還有一機對多機或多機之間的通信,構(gòu)成計算機網(wǎng)絡(luò),其中主從式多機通信是比較常用的一種方式。在主從式多機通信系統(tǒng)中,只有一臺主機,但可以有多臺從機。主機發(fā)送的信息可以傳送到各個從機或指定從機,從機發(fā)送的信息只能為主機所接收,各從機之間不能直接通信。主機通常由PC機擔(dān)任,也可用單片機擔(dān)當(dāng)(本文研究的是用單片機作主機),從機通常為單片機。 MCS-51單片機串行口的方式2和方式3具有多機通信功能,可實現(xiàn)一臺主機和若干臺從機構(gòu)成總線式的多機分布式系統(tǒng),其連接方式如圖1所示。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/156274.htm

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          在多機通信中,可充分利用MCS-51單片機的多機通信控制位SM2。用作主機的單片機的SM2應(yīng)設(shè)定為0,作從機的SM2設(shè)定為1。主機發(fā)送并為從機接收的數(shù)據(jù)有兩類:一類是地址,用于指示需要和主機通信的從機的地址,由串行數(shù)據(jù)第9位為“1”標(biāo)志;另一類是數(shù)據(jù),由串行數(shù)據(jù)第9位為“0”標(biāo)志。由于所有從機的SM2=1,故每個從機總能在RI=0時收到主機發(fā)來的地址(因為串行數(shù)據(jù)第9位為“1”),并進(jìn)入各自的中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序中,每臺從機把接收到的從機地址和它的本機地址(系統(tǒng)設(shè)計時分配)進(jìn)行比較。所有比較不相等的從機均從各自的中斷服務(wù)程序中退出(SM2仍為1),只有比較地址相等的從機才是被主機尋址通信的從機。被尋址從機在程序中使SM2=0,以便接收隨之而來的數(shù)據(jù)或命令(RB8=0)。上述過程進(jìn)一步歸結(jié)如下:
          (1)主機的SM2=0,所有從機的SM2=1,都處于監(jiān)聽狀態(tài)(只能接收地址幀),以便接收主機發(fā)來的地址。
          (2)主機給從機發(fā)送一幀地址信息時,其中的8位是地址,第9位為1表示是地址幀。
          (3)所有從機在SM2=1、RB8=1且RI=0時,接收到主機發(fā)來的從機地址幀后,進(jìn)行中斷處理,進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序,并和本機地址進(jìn)行比較以確認(rèn)是否為被尋址從機。
          (4)被尋址的從機通過指令清除SM2,使SM2=0進(jìn)入接收數(shù)據(jù)狀態(tài),可以接收主機隨后發(fā)送的數(shù)據(jù)(包括命令),并向主機發(fā)回接收到的從機地址作為響應(yīng)信號,供主機核對,實現(xiàn)主機與被尋址從機的雙機通信;未被尋址從機保持SM2=1,并退出中斷服務(wù)程序。
          (5)完成主機和被尋址從機之間的數(shù)據(jù)通信,被尋址從機在通信完成后重新使SM2=1,并退出中斷服務(wù)程序,恢復(fù)到監(jiān)聽狀態(tài),等待下次通信。

          2 交通燈控制網(wǎng)絡(luò)硬件電路設(shè)計
          2.1 硬件電路
          城市交通控制系統(tǒng)是一個聯(lián)動的系統(tǒng),所有路口的交通燈控制系統(tǒng)由一臺中心主機控制,當(dāng)某一路口將出現(xiàn)緊急情況時(如交通管制、交通堵塞、路段維修等),單擊中心主機的對應(yīng)按鈕即可使該路口的所有紅燈亮,禁止所有普通車輛通行。本文利用Proteus軟件仿真設(shè)計了
          一臺主機控制兩臺從機的主從式多機系統(tǒng),實施時可以擴展到253臺主機,硬件電路如圖2所示。單片機U1為主機,U2、U3為從機,代表兩個路口的控制機,S1、S2為按鈕,分別與U1的P1.1、P1.0連接,當(dāng)按下時分別控制兩個路口的交通信號燈為所有紅燈亮,表示該路口出現(xiàn)緊急情況。與主機U1相連的兩個BCD數(shù)碼管用于顯示從機接收到的響應(yīng)幀,即出現(xiàn)緊急情況的路口地址號,如果接收到的響應(yīng)幀傳送出現(xiàn)錯誤,與主機發(fā)出的地址號不同時,這兩個數(shù)碼管顯示FF,當(dāng)S1和S2沒有按下時,這兩個數(shù)碼管也顯示FF。

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          由于串行口通信時傳輸?shù)?ldquo;0”或者“1”是通過相對于“地”的電壓區(qū)分的,因此使用串行口通信時,必須將主、從機的“地”線相連以使其具有相同的電壓參考點。

          2.2 通信協(xié)議
          多機通信是一個復(fù)雜的通信過程,必須有通信協(xié)議來保證多機通信的可操作性和操作秩序,實現(xiàn)收/發(fā)雙方的響應(yīng)與協(xié)調(diào)。這些通信協(xié)議,至少應(yīng)包括從機的地址、主機的控制命令、從機的響應(yīng)幀格式和數(shù)據(jù)通信格式等的約定,本文建立交通燈控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信協(xié)議如表1所示。

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          3 軟件程序的設(shè)計
          3.1 主機程序設(shè)計
          主機主要負(fù)責(zé)呼叫從機,發(fā)送控制命令以及從機響應(yīng)幀的接收,數(shù)據(jù)的顯示等功能。為了保證主、從機之間握手的成功,主機采用查詢方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù),串行口的工作方式設(shè)置為方式2,SMOD=0。其流程圖如圖3所示。
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          3.2 從機程序設(shè)計
          從機循環(huán)運行交通燈控制程序,交通燈控制程序利用定時器/計數(shù)器0實現(xiàn)定時,為了能正常和主機通信,從機的串行口也工作于方式2,SMOD=0,以保持和主機相同的波特率。由于主機呼叫從機時發(fā)送的地址幀與命令幀沒有重復(fù),為了使程序簡單,本文針對從機接收到主機發(fā)來的數(shù)據(jù)后不通過第九位數(shù)據(jù)來判斷是地址幀還是命令幀。對接收到的數(shù)據(jù)如果與本機地址相等則表明是地址幀,立即向主機發(fā)送自己的地址作為響應(yīng)信號;如果是命令則按命令執(zhí)行相關(guān)操作(所有路口紅機亮或恢復(fù)交通燈信號);如果既不與本機地址相等也不是兩個命令之一,則認(rèn)為該數(shù)據(jù)不是發(fā)送給本機的,該機繼續(xù)監(jiān)聽,從機U2串行口接收和發(fā)送數(shù)據(jù)中斷服務(wù)程序清單如下:
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          4 結(jié)束語
          單片機利用串行口進(jìn)行多機通信是一個比較復(fù)雜的過程,因此大多數(shù)單片機書籍沒有對這方面的內(nèi)容進(jìn)行介紹,或者沒有提供實例,本文對MCS-51單片機的多機通信進(jìn)行一定的探討,利用單片機多機通信對城市交通燈控制系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集中控制,是一個很好的實例,通過Proteus仿真運行(其運行情況如圖3所示),此方案切實可行。

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          電動機相關(guān)文章:電動機工作原理設(shè)計




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