基于51單片機(jī)的溫室測(cè)試系統(tǒng)

　　2.2.1 通道的分配

　　七路環(huán)境因子的測(cè)量信號(hào)各占一個(gè)通道。通道分配如表5所列。

　　2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路

　　MC14433采用8位數(shù)據(jù)輸出，轉(zhuǎn)換精度為1/2000，相當(dāng)于11位二進(jìn)制A/D轉(zhuǎn)換器的精度。它還具有抗干擾性好、自動(dòng)校零、自動(dòng)極性輸山、自動(dòng)量程控制信號(hào)輸出、單基準(zhǔn)電壓、外接元件少等特點(diǎn)。MC14433的引腳及外接元件如圖3所示。

　　MC14433的轉(zhuǎn)換速度較慢，不宜用查詢方式。系統(tǒng)采用如圖3中所示的中斷方式。每次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC都輸出一個(gè)正脈沖，其寬度為0.5個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘振蕩周期，如圖3所示。將EOC端接入89C51的外部中斷1引腳，利用EOC脈沖的下降沿觸發(fā)中斷。單片機(jī)處理中斷服務(wù)程序，接收數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)分時(shí)輸出 BCD碼的QO-Q3和DSi-DS;與89C51的PI口相連。

　　2.4 擴(kuò)展電路與地址分配

　　2.4.1 擴(kuò)展電路

　　89C51芯片上帶有擴(kuò)展功能引腳。

　　-EA/VPP端：系統(tǒng)中該引腳接+5V高電平，程序計(jì)數(shù)器PC先訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)PC值超過(guò)OFFFH(4k)時(shí)，轉(zhuǎn)向

　　執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。

　　-PSEN端：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。本系統(tǒng)未擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器，此引腳空。

　　ALE/-PROD端：系統(tǒng)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)ALE輸出鎖存信號(hào)。

　　89C51內(nèi)部有128個(gè)字節(jié)的RAM存儲(chǔ)器。存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理時(shí)，僅靠片內(nèi)的RAM是不夠的，還需要利用89C51的擴(kuò)展功能擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有靜態(tài)SRAM和動(dòng)態(tài)DRAM。由于DRAM需要不斷刷新，設(shè)計(jì)時(shí)要增加刷新電路，電路復(fù)雜，可靠性差。因此SRAM在單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中應(yīng)用更普遍。

　　系統(tǒng)采用常用的2KX8位SRAM6116。它采用CMOS工藝制造，單一+5V電源，典型存取時(shí)間200ns。與89C51硬件連接如圖4所示。74LS373是帶三態(tài)門的8D鎖存器，用作地址鎖存器。

　　2.4.2 端口及地址分配

　　端口及地址分配如表6所列。

　　根據(jù)以上端口分配，可以確定外設(shè)地址為：

　　多路開(kāi)關(guān)CD4051：XO-X7對(duì)應(yīng)BOH-B7H;B8H-BFH全不通;

　　外部擴(kuò)展RAM：0800-OFFFH，共2k;

　　執(zhí)行信號(hào)輸出依靠P2.5線選鎖存器74LS373，后將控制字從PO口輸山到74LS373來(lái)完成。

　　2.5 執(zhí)行信號(hào)輸出

　　本系統(tǒng)的執(zhí)行信號(hào)輸出電路為試驗(yàn)性的仿真電路。系統(tǒng)模擬八路執(zhí)行信號(hào)，針對(duì)七路環(huán)境因子信號(hào)的監(jiān)視情況，主控機(jī)發(fā)出控制指令，控制單片機(jī)開(kāi)啟一路或多路執(zhí)行信號(hào)電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境因子狀態(tài)的調(diào)控。執(zhí)行輸出電路由控制字鎖存器、發(fā)光二極管、電阻組成。各路執(zhí)行信號(hào)所代表的執(zhí)行機(jī)構(gòu)或系統(tǒng)如表7所列。

　　2.6 通信方式

　　本系統(tǒng)是溫室群的監(jiān)控系統(tǒng)，它是由多臺(tái)前沿機(jī)和主控機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)組成的。因此系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視、環(huán)境控制等都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以，前沿機(jī)的通信電路是系統(tǒng)重要組成部分。

　　溫室群環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求不高，傳輸?shù)男畔⒘恳膊惶?，因此串行異步通訊可以滿足其通訊需求，并且具有線路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)采異步通訊。溫室群環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)要求遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送，對(duì)數(shù)據(jù)傳送速率要求不太高并要有一定的抗干擾能力，因此RS-422最適合系統(tǒng)的要求。適當(dāng)降低傳輸速率，如9600bit/s，可以使傳送距離達(dá)到1200m以上，完全滿足系統(tǒng)要求。主控機(jī)口通信采用主機(jī)板上空閑的標(biāo)準(zhǔn)25芯COM2 口，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后掛接RS-422總線。使用這種轉(zhuǎn)換器時(shí)可以使用與RS-232相同的通訊軟件而無(wú)需進(jìn)行修改。其引腳定義如表8所列。

　　本系統(tǒng)采用RS-422與TTL電平轉(zhuǎn)換常用芯片：傳輸線驅(qū)動(dòng)器SN75174;傳輸線接收器SN75175，SN75174是一具有三態(tài)輸出的單片四差分線驅(qū)動(dòng)器。SN75175是具有三態(tài)輸山的單片四差分接收器。它們的設(shè)計(jì)符合EIA標(biāo)準(zhǔn)RS-422規(guī)范，適用于噪聲環(huán)境中總線線路較長(zhǎng)的多點(diǎn)傳輸。芯片采用+5V電源，與其他芯片一致。通信線路采用標(biāo)準(zhǔn)RS-422九芯插接件。電路如圖5所示。

　　2.7 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)

　　本系統(tǒng)采用總線型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。總線型拓樸結(jié)構(gòu)如圖6所示。在總線型控制網(wǎng)絡(luò)中，主控站通過(guò)總線來(lái)訪問(wèn)各個(gè)前沿機(jī)。只有主控站有權(quán)控制總線，而各前沿機(jī)則不可以，并且各個(gè)前沿機(jī)之間不能直接進(jìn)行通信。這種拓樸結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：數(shù)字化的數(shù)據(jù)通過(guò)串行輸入/輸出總線進(jìn)行傳送;通訊協(xié)議采用RS232，RS422，RS485等;系統(tǒng)擴(kuò)展較為靈活：通信速率較低。