自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)(單片機(jī)類),自動(dòng),加料,控制系統(tǒng),單片機(jī)
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用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示
[作者：劉楚浩 *發(fā)表于《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》2002年第9期 ]
摘 要：文章介紹了用AT89S8252單片機(jī)的串行接口與智能溫度巡回檢測儀（XJ-08S）通過RS—485總線相互通訊實(shí)現(xiàn)熱水溫度遠(yuǎn)程顯示的一種低成本解決方案，內(nèi)容涉及RS—485總線通訊、單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及鍵盤處理軟硬件設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
關(guān)鍵詞：單片機(jī) RS—485總線 數(shù)碼管顯示 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 鍵盤處理
一、前 言
目前檢測溫度一般采用熱電偶或熱敏電阻作為傳感器，這種傳感器至儀表之間一般都要用專用的溫度補(bǔ)償導(dǎo)線，而溫度補(bǔ)償導(dǎo)線價(jià)格很貴，并且線路太長也會(huì)影響測量精度。在實(shí)際應(yīng)用中往往需要對較遠(yuǎn)處（1KM左右）的溫度信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視。現(xiàn)有的解決方案有很多，例如：
1、 在現(xiàn)場用智能儀表對溫度信號(hào)進(jìn)行測量，用計(jì)算機(jī)作上位機(jī)與智能儀表進(jìn)行通訊來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測（采用這種方案要增加計(jì)算機(jī)設(shè)備及相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件）。
2、 NCU+DDC實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測。用兩個(gè)DDC，一個(gè)安裝在現(xiàn)場測量溫度，另一個(gè)安裝在監(jiān)視地，兩個(gè)DDC通過NCU進(jìn)行通訊從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測。
但以上方案都存在成本高的問題，有沒有低成本的解決方案呢？其實(shí)，在單片機(jī)應(yīng)用日益廣泛的今天，完全可以用單片機(jī)以極低的成本來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測。
二、問題的提出
我單位管理的鍋爐房同時(shí)給兩棟建筑物內(nèi)的兩家酒店供應(yīng)蒸汽，由安裝在兩棟建筑物地下室的熱交換器進(jìn)行熱交換后產(chǎn)生熱水送給客房。從鍋爐房至兩個(gè)熱交換站的距離分別約600米，值班人員要不停地奔波于兩個(gè)熱交換站與鍋爐房之間進(jìn)行設(shè)備巡視，檢查熱水溫度是否控制在規(guī)定的范圍，這樣不僅增加了值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也使鍋爐房經(jīng)常無人(因每班1人值班)。如果能在鍋爐房顯示兩個(gè)熱交換站內(nèi)各熱交換器的熱水溫度，則值班人員僅在熱水溫度異常時(shí)才需到各熱交換站檢查設(shè)備，這樣便可解決上述問題。我公司曾就此問題找專業(yè)公司作過方案，其報(bào)價(jià)在人民幣１０萬元左右，后因種種原因該項(xiàng)目未實(shí)施。經(jīng)過分析，本人發(fā)現(xiàn)可以用單片機(jī)+智能儀表以低成本實(shí)現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示，并且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)取得了成功，現(xiàn)將設(shè)計(jì)方案簡述如下：
三、控制要求及解決方案選擇
1、 兩個(gè)熱交換站分高低區(qū)共安裝有8個(gè)熱交換器，正常水溫在45oC至65oC之間；兩個(gè)熱交換站與鍋爐房的距離分別為500米和600米左右。
2、 要求在鍋爐房能以巡回及定點(diǎn)兩種方式顯示8個(gè)熱交換器的熱水溫度，巡回方式以3秒為周期輪流更新及顯示各熱交換器熱水溫度。定點(diǎn)方式時(shí)每按上鍵或下鍵一次則顯示上或下一個(gè)熱交換器熱水溫度，每3秒自動(dòng)更新數(shù)據(jù)一次。
3、 根據(jù)控制要求選擇單片機(jī)+智能儀表的解決方案：用帶通訊接口的智能儀表安裝在現(xiàn)場測量溫度，設(shè)計(jì)制作一個(gè)單片機(jī)裝置完成與智能儀表的通訊及數(shù)據(jù)顯示。
四、通訊協(xié)議、智能儀表選擇及其參數(shù)介紹
因熱水溫度信號(hào)變化較慢，因而對通信的速度要求不高，對于這種低速率遠(yuǎn)距離的通訊選用RS-485總線適宜。RS-485是EIA（美國電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）在1983年公布的新的平衡傳輸標(biāo)準(zhǔn)，是工業(yè)界使用最為廣泛的雙向、平衡傳輸線標(biāo)準(zhǔn)接口，它以半雙工方式通信，支持多點(diǎn)連接，傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器允許創(chuàng)建多達(dá)32個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，且其具有傳輸距離遠(yuǎn)（最大傳輸距離為1200M），傳輸速度快（1200M時(shí)為100KBPS）等優(yōu)點(diǎn)。其連接方法如下圖所示。
Ｄ
Ｔ
Ｒ
Ｒ
Ｔ
Ｄ
Ｄ－發(fā)送器
Ｒ－接收器
Ｔ－接收／發(fā)送器
120Ω
120Ω
為了滿足現(xiàn)場溫度檢測及與單片機(jī)裝置通訊的要求，必須選擇至少有5個(gè)溫度檢測點(diǎn)及具有RS—485通訊端口的智能儀表。經(jīng)過對市場上常用的溫度檢測儀進(jìn)行分析，選擇由重慶川儀十八廠生產(chǎn)的XJ-08S型巡回檢測儀作現(xiàn)場測量儀表。
（一）該儀表主要特點(diǎn)如下：
1、 多量程方式，熱電偶、熱電阻，1-5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)混合輸入，可通過鍵盤進(jìn)行設(shè)置；
2、 最多8個(gè)測量通道（能測量8個(gè)溫度信號(hào)）；
3、 采用RS-485通訊標(biāo)準(zhǔn)，可將各通道最新數(shù)據(jù)向上位機(jī)傳送。
重要的是，該儀表的說明書詳細(xì)介紹了與該儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的命令及格式，其通訊協(xié)議也相對較簡單，這給我們用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示降減低了難度（雖然有RS-485端口的儀表很多，但大多沒有通訊命令的詳細(xì)說明，給我們用單片機(jī)編程增加了難度）。
（二）XJ-08S巡回檢測儀通訊協(xié)議
1、通訊口設(shè)置
l 通訊方式：RS-485標(biāo)準(zhǔn)電平
l 同步方式：起停同步方式
l 波特率：9600BPS
l 通訊距離：不大于1200M
l 通訊線：二線
l 數(shù)據(jù)代碼：ASCII碼
l 數(shù)據(jù)格式：每字符10位，1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位
2、 數(shù)據(jù)傳輸格式
l 地址：2字節(jié)（高字節(jié)在前，低字節(jié)在后）；
l 數(shù)據(jù)：按地址順序，儀表數(shù)據(jù)傳輸格式為十六進(jìn)制2字節(jié)定點(diǎn)數(shù)；
2字節(jié)定點(diǎn)數(shù)=低字節(jié)高4位（ASCII碼）+低字節(jié)低4位（ASCII碼）
高字節(jié)高4位（ASCII碼）+高字節(jié)低4位（ASCII碼）
若數(shù)據(jù)為負(fù)數(shù)，則采用補(bǔ)碼方式傳輸；
l 在傳輸實(shí)時(shí)測量值時(shí)，傳輸完2字節(jié)定點(diǎn)數(shù)后，緊接著又傳輸2字節(jié)定點(diǎn)數(shù)，其中高字節(jié)低4位為小數(shù)點(diǎn)位數(shù)。
例 ：（50.0）10 表示為 46 34 30 31 30 30 30 31
低字節(jié) 高字節(jié) 小數(shù)位數(shù)
3、 儀表通訊格式：
@ DE 幀類型 幀數(shù)據(jù) CRC CR
l @ ：通訊起始符
l DE ：儀表設(shè)備號(hào)（地址）
l 幀類型 ：操作命令
l 幀數(shù)據(jù) ：各種操作命令所對應(yīng)的命令及數(shù)據(jù)
l CRC ：校驗(yàn)字節(jié)（除@外CRC之前的其他幾個(gè)字節(jié)的異或值）
l CR ：結(jié)束符（回車符）
4、應(yīng)用中用到的命令及數(shù)據(jù)格式：
l 讀儀表全部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)命令幀 @ DE RD CRC CR
l 命令回送幀 正確 @DE RD 幀數(shù)據(jù) CRC CR
錯(cuò)誤 @DE * * CRC CR
例：讀28號(hào)儀表的全部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)
命令：’@1CRD64’,0D(ASCII碼40 31 43 52 44 36 34 0d)
錯(cuò)誤返回碼 ‘@1C**72’,0D(ASCII碼40 31 43 2A 2A 37 32 0D)
正確返回?cái)?shù)據(jù)’@ 1C RD XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX
第0通道 第1通道 第2通道
XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX
第3通道 第4通道 第5通道 第6通道
XXXX XXXX XX’,0D
第7通道 校驗(yàn)
五、單片機(jī)選擇及硬件電路設(shè)計(jì)
1、 選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S8252-24PC單片機(jī)，其主要參數(shù)及特點(diǎn)如下：
l 與MCS-51產(chǎn)品兼容（其引腳圖見原理圖）
l 具有8K字節(jié)可擦寫的FLASH內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，可擦寫1000次；2K字節(jié)EEPROM，可擦寫100，000次，SPI口（用PC機(jī)的并口連接５條線即可通過SPI口下載程序，下載軟件可從網(wǎng)上下載，這樣可節(jié)省購買編程器的費(fèi)用；）。
注：筆者現(xiàn)已制作成了ISP2000三合一燒寫器，詳情見http://www.mcudiy.com
l 256字節(jié)RAM，32根可編程I/O線，可編程串行口，內(nèi)置看門狗。
與看門狗有關(guān)的特殊功能寄存器WMCON 地址= 96H，與看門狗有關(guān)的控制位為96h第0、1、5、6、7位，第5、6、7位用于設(shè)置看門狗定時(shí)時(shí)間（具體見第5頁表格），本應(yīng)用中第5、6、7位均置1，設(shè)置看門狗溢出時(shí)間為2048ms，第0位為看門狗使能控制位，該位置1將使能看門狗，其第1位為復(fù)用位，向第1位寫1將復(fù)位看門狗定時(shí)器，具體操作如下：
a,使能看門狗，并將其溢出時(shí)間設(shè)定為2048ms：ORL 96H, #0E1H;
b,看門狗定時(shí)器清0：ORL 96H, #2
2、按鍵設(shè)計(jì)：
為方便使用，設(shè)計(jì)了三個(gè)按鍵，分別為巡回/定點(diǎn)切換鍵、上鍵、下鍵。切換鍵用于巡檢與定點(diǎn)模式的切換，上鍵向上切換通道，下鍵向下切換通道；其中巡檢/定點(diǎn)切換鍵通過外部中斷1以中斷方式工作，中斷程序?qū)⒀不?定點(diǎn)標(biāo)志取反后直接跳到主程序中巡回/定點(diǎn)標(biāo)志判斷程序前運(yùn)行，由判斷程序完成巡回/定點(diǎn)的切換。按鍵信號(hào)由單片機(jī)P3.3，P3.4，P3.5引腳輸入。
3、顯示電路設(shè)計(jì)
為方便觀察，選用三個(gè)二位共陽級(jí)8段數(shù)碼顯示管（TOD5201AE）動(dòng)態(tài)顯示，一位顯示儀表地址（從A至F），一位顯示通道號(hào)（從0至7通道），其余四位用來顯示實(shí)時(shí)溫度值；用單片機(jī)P1口驅(qū)動(dòng)一片74HC244以吸收電流的方式控制段碼，用單片機(jī)P0.0至P0.5引腳驅(qū)動(dòng)六個(gè)ＰＮＰ三極管（9012）控制位選。
4、電源選用5V/1A市售成品開關(guān)電源。
巡回/定點(diǎn)
下
儀表
地址
通道號(hào)
實(shí)時(shí)溫度
巡回/定點(diǎn)
下
儀表
地址
通道號(hào)
實(shí)時(shí)溫度
A B Gnd
上
熱水溫度遠(yuǎn)程顯示器
A B Gnd
120Ω
XJ-08S 巡回檢測儀A
A B Gnd
120Ω
XJ-08S 巡回檢測儀B
5、 根據(jù)智能儀表通訊協(xié)議的要求，串行口定義為方式1工作，一幀10位：1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、一個(gè)停止位；用一片75176完成數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，由于RS-485為半雙工，故用單片機(jī)P3.2引腳控制發(fā)送與接收的切換；兩個(gè)智能儀表處于RS-485總線的兩個(gè)端點(diǎn)，為提高可靠性，在RS-485總線的兩個(gè)端點(diǎn)上分別并聯(lián)一個(gè)120Ω、1/4W終端電阻。
l 系統(tǒng)方框圖如右示：
l 單片機(jī)裝置電原理圖見下頁：
7 6 5 定時(shí)值
0 0 0 16ms
0 0 1 32ms
0 1 0 64ms
0 1 1 128ms
1 0 0 256ms
1 0 1 512ms
1 1 0 1024ms
1 1 1 2048ms
看門狗溢出時(shí)間表
6
六、單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)說明及程序流程圖
為方便調(diào)試，采用模塊化編程，共分1個(gè)主模塊及5個(gè)子模塊，各模塊功能說明及流程圖如下（源程序見附錄）：
1、 主模塊（rand_main.a51）
上電后程序顯示初始化標(biāo)志并等待3秒，然后進(jìn)入巡回模式，自動(dòng)檢測地址為A（10）至F（15）的智能儀表，對在線的儀表及已使用通道以3秒為周期自動(dòng)巡回讀取實(shí)時(shí)溫度并送數(shù)碼管顯示，儀表未在線或未用通道則自動(dòng)跳過；定點(diǎn)模式時(shí)根據(jù)上、下按鍵情況自動(dòng)向前或向后移動(dòng)一個(gè)通道后等待下一次按鍵（向上至最高通道號(hào)時(shí)跳到上一個(gè)儀表的最低在用通道，向下至最低通道號(hào)時(shí)跳到下一個(gè)儀表的最高在用通道）；等待期間以3秒為周期讀取當(dāng)前儀表當(dāng)前通道實(shí)時(shí)溫度并送數(shù)碼管顯示，另外，為了區(qū)分巡回、定點(diǎn)工作模式，定點(diǎn)工作模式時(shí)最低位數(shù)碼管以約0.5Hz的頻率閃爍顯示。當(dāng)檢測到巡回/定點(diǎn)切換鍵按下時(shí)自動(dòng)在巡回及定點(diǎn)模式間轉(zhuǎn)換，當(dāng)檢測到溫度值低于－199.9度時(shí)顯示-199.9度。
主模塊流程圖見下頁：
YD_N100=儀表地址
TD_N=通道號(hào)
Y
N
開始
上電初始化
置SP
巡回/定點(diǎn)標(biāo)志=1?
#0ah=>yd_n100,#0=>td_n
清閃爍、調(diào)用命令發(fā)送模塊
接收正確嗎?
調(diào)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序
正常嗎?
Y
N
送顯示并延時(shí)3秒
Td_n+1=>td_n
Td_n=8?
Y
N
0=>Td_n
N
Y
Yd_n100+1=>yd_n100
Yd_n100=10h?
0ah=>yd_n100
start
Td_n=0?
開外部中斷1并置最低位閃爍
清軟硬看門狗
2秒定時(shí)到？
下鍵？
上鍵？
N
N
N
Y
Y
Y
調(diào)用命令發(fā)送程序
調(diào)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序
正確嗎？
正確嗎？
送顯示
Y
N
N
Y
7=>td_n
Yd_n100-1=>yd_100
Yd_n100=9?
0fh=>yd_100
N
N
Y
Y
Td_n-1=>td_n
調(diào)用命令發(fā)送程序
正確嗎？
正確嗎？
調(diào)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序
N
Y
Y
N
送顯示、置2S定時(shí)初值
上鍵處理流程與下鍵相似，此處從略。
N
Y
2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子模塊（rand_data.a51）
功能： 本模塊先將ASCII碼轉(zhuǎn)換成BIN碼，然后將BIN碼轉(zhuǎn)換成BCD碼并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可直接顯示的格式
入口： a=通道號(hào)
出口: r1=個(gè)位,r2=十位,r3=百位,r4=千位（顯示數(shù)據(jù)）
a=非0表示該通道未用
注：本子模塊中直接將小數(shù)點(diǎn)信息加到相應(yīng)位數(shù)據(jù)上，如需在某位顯示小數(shù)點(diǎn)，則將該位數(shù)據(jù)加10H，顯示子模塊根據(jù)此信息顯示小數(shù)點(diǎn)。
各子程序功能介紹：
l bcd2_bcd1：將r3,r4中的4位bcd碼由低至高分別存入r1,r2,r3,r4中；
l ascii4_bcd3：將(r0)為首地址的４字節(jié)ascii碼轉(zhuǎn)換成bcd碼并將bcd碼由低至高依次存放在r3,r4,r5中，r3,r4中各存放2位bcd碼，r5中存放一位bcd碼；
l bin_bcd：將r1,r2中的bin碼轉(zhuǎn)換成bcd碼并將bcd碼由低至高依次存放在r3,r4,r5中，r3,r4中各存放2位bcd碼，r5中存放一位bcd碼；
l ascii4_bin2：將(r0)為首地址的４字節(jié)ascii碼轉(zhuǎn)換成2位bin碼存放在r1（低字節(jié)）,r2(高字節(jié)）中；
注：[（r0）指r0中內(nèi)容]
l ascii_bin：將（r0）為地址的一位ascii碼轉(zhuǎn)換成bin碼存Ａ中。
（高級(jí)子程序調(diào)用低級(jí)子程序以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的功能，源程序中對各子程序有較詳細(xì)的注釋，故此處僅畫出主流程圖）
開始
計(jì)算通道數(shù)據(jù)首地址
調(diào)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序
還原小數(shù)位數(shù)存R6
BCD碼超過5位嗎？
該通道數(shù)據(jù)為0X0ffff嗎？
返回該通道未用信息
Y
Y
N
N
退出
轉(zhuǎn)換成可顯示數(shù)據(jù)存R1-R4
有效位前的零消除處理
返回?cái)?shù)據(jù)正確信息
負(fù)數(shù)處理，當(dāng)數(shù)據(jù)小于-199.9時(shí)顯示-199.9
3、顯示、軟件看門狗、20ms定時(shí)器子程序（rand_disp.a51）
功能： 通過定時(shí)器0以1MS為周期動(dòng)態(tài)顯示緩沖區(qū)中的內(nèi)容；同時(shí)完成20ms定時(shí)器及軟件看門狗計(jì)數(shù)；當(dāng)軟件看門狗定時(shí)器溢出時(shí)自動(dòng)復(fù)位。
入口: 以disp_buf為首地址依次存放從個(gè)位至十萬位待顯示數(shù)據(jù)，以disp_wc為首地址（位地址）依次存放個(gè)位至千位閃爍控制位信息，為'0'常亮,為'1'閃爍.
T0中斷入口
保護(hù)現(xiàn)場
顯示碼表地址=>dptr
Disp_s_c取反
Disp_c+1=>disp_c
Disp_c=>R0
Disp_s-1=>disp_s,Disp_s=0?
Y
N
個(gè)位數(shù)據(jù)及閃爍信息=>A,C
a
閃閃爍
N
R0=1?
Y
十位數(shù)據(jù)及閃爍信息=>A,C
a
閃閃爍
百位數(shù)據(jù)及閃爍信息=>A,C
a
閃閃爍
千位數(shù)據(jù)及閃爍信息=>A,C
a
閃閃爍
萬位數(shù)據(jù)=>A
a
閃閃爍
十萬位數(shù)據(jù)=>A
a
閃閃爍
百萬位數(shù)據(jù)=>A （未用）
a
閃閃爍
千萬位數(shù)據(jù)=>A （未用）
a
閃閃爍
N
R0=2?
Y
N
R0=3?
Y
N
R0=4?
Y
N
R0=5?
Y
N
R0=6?
Y
N
R0=7?
Y
N
R0=8?
Y
Disp_s：閃爍控制計(jì)數(shù)器
Disp_s_c：閃爍控制標(biāo)志
Disp_c：顯示控制計(jì)數(shù)器
出口: wdt中存放軟件看門狗計(jì)數(shù)值，time_20ms中存放20ms的計(jì)數(shù)值。Wdt溢出時(shí)跳至程序存儲(chǔ)器0000Ｈ單元
輸出處理
a
閃閃爍
Disp_c=10?
N
Y
0=>disp_c
20ms計(jì)數(shù)處理
軟看門狗計(jì)數(shù)溢出
Y
N
跳至0000H
a
閃閃爍
恢復(fù)現(xiàn)場
閃閃爍
T0中斷返回
l 將定時(shí)器0設(shè)定為模式1定時(shí)工作，每ms產(chǎn)生一次中斷，即顯示一位，每10ms 6位數(shù)據(jù)輪流顯示1ms；為進(jìn)一步提高可靠性，在該模塊中設(shè)計(jì)了軟件看門狗，實(shí)現(xiàn)方法見源程序。
模塊流程圖如本頁所示：
４、命令發(fā)送及接收控制子模塊（rand_send.a51）
功能： 發(fā)送命令緩沖區(qū)中命令并等待接收完畢,然后檢查接收到的數(shù)據(jù),接收錯(cuò)誤則重發(fā)命令,達(dá)到設(shè)定的次數(shù)仍錯(cuò)則存入錯(cuò)誤碼后退出.
入口: A=儀表地址
開始
清除命令及接收緩沖區(qū)
設(shè)置允許錯(cuò)誤次數(shù)
計(jì)算儀表命令偏移地址，取出命令及送入命令緩沖區(qū)
校驗(yàn)通過？
Y
N
發(fā)送命令
在80ms內(nèi)檢測到正在接收標(biāo)志？
Y
N
在200ms內(nèi)檢測到接收結(jié)束標(biāo)志？
Y
N
接收到命令錯(cuò)信息？
Y
N
返回命令錯(cuò)信息
允許錯(cuò)誤次數(shù)-1
允許錯(cuò)誤次數(shù)=0？
Y
N
緩沖區(qū)結(jié)束標(biāo)志符正確？
Y
N
清正在接收標(biāo)志
返回錯(cuò)誤信息
校驗(yàn)接收緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)
返回正確信息
退出
返回校驗(yàn)錯(cuò)信息
出口: A=0 表示接收正確 1 表示校驗(yàn)錯(cuò) '*'表示命令錯(cuò) 'N'表示無回應(yīng)
模塊流程圖如下：
５、串行接收子模塊（rand_rec.a51）
功能： 串行接收模塊通過中斷自動(dòng)執(zhí)行，程序檢測到@時(shí)置ri_f標(biāo)志并開始接收，檢測到回車符時(shí)清ri_f后退出,接收到的數(shù)據(jù)存放在以rec_buf為首地址的緩沖區(qū)中。
外部中斷1入口
斷
按鍵釋放？
N
Y
延時(shí)40ms去抖
延時(shí)40ms去抖
清看門狗定時(shí)器
關(guān)中斷
巡回/定點(diǎn)標(biāo)志取反
跳至主程序start處
斷
串行中斷入口
斷
接收中斷？
接收緩沖區(qū)首地址=>rec_buf_z
Y
RI_F：正在接收標(biāo)志
REC_BUF_Z：接收指針
中斷返回
斷返
N
RI_F=0?
接收到@?
1=>RI_F
數(shù)據(jù)存入接收緩沖區(qū)
接收到0dh?
Y
Y
Y
N
N
N
0=>RI_F
接收緩沖區(qū)溢出？
Y
N
0=>RI_F
保護(hù)現(xiàn)場
恢復(fù)現(xiàn)場
清RI
串行中斷（rand_rec.a51）流程圖 巡回/定點(diǎn)鍵中斷(rand_key.a51)流程圖
６、巡回／定點(diǎn)轉(zhuǎn)換檢測模塊（rand_key.a51）
功能： 模塊通過外部中斷１自動(dòng)執(zhí)行，檢測到巡回／定點(diǎn)按鍵后先延時(shí)去抖動(dòng)，并等待按鍵釋放后將巡回／定點(diǎn)標(biāo)志位取反，然后自動(dòng)跳至主模塊中start處，并不返回原中斷點(diǎn)。
模塊流程圖如見本頁：
七、調(diào)測及運(yùn)行情況介紹
1、 調(diào)試步驟：
l 硬件連接：將各芯片插在面包板上并用導(dǎo)線按原理圖連接
l 軟件開發(fā)環(huán)境：Keil uVision2 for Windows ，該軟件的模擬調(diào)試器支持C語言及匯編語言源代碼調(diào)試，其匯編程序支持宏匯編及模塊化編程，使用方便。
l 首先在模擬調(diào)試器中調(diào)試各子模塊，各子模塊調(diào)試正常后再將各子模塊及主模塊全部匯編連接成目標(biāo)文件，最后將目標(biāo)代碼下載到單片機(jī)中并連接智能儀表進(jìn)行統(tǒng)調(diào)。
2、 該系統(tǒng)軟件部分除報(bào)警子模塊外已全部開發(fā)完成并實(shí)際測試通過，測試時(shí)用一對長度約1100M的0.5mm2 普通電話線作為單片機(jī)裝置與兩個(gè)智能儀表的通訊線，經(jīng)過一個(gè)多星期的連續(xù)運(yùn)行觀察，運(yùn)行可靠穩(wěn)定，完全滿足使用要求。
[注：報(bào)警子模塊的開發(fā)及硬件制版工作正在進(jìn)行中。]
八、結(jié)束語
用單片機(jī)+智能儀表構(gòu)成的溫度遠(yuǎn)程顯示系統(tǒng)總造價(jià)約人民幣7000元（兩塊智能儀表+溫度傳感器約3500元，通訊電纜約2000元，單片機(jī)裝置及施工費(fèi)用約1500元），與采用其它方案的系統(tǒng)比較造價(jià)較低，其硬件及軟件的設(shè)計(jì)、制作都較簡單，有一定的電子及單片機(jī)知識(shí)便可完成。同時(shí)對該裝置軟件稍加修改即可與其他帶有RS-485通訊端口的儀器儀表通訊（如變頻器、電路傳感器等），實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測量、監(jiān)視及控制。
與發(fā)達(dá)國家相比，我國單片機(jī)應(yīng)用的普及程度較低。通過該實(shí)例說明，我們完全可以把我們學(xué)到的單片機(jī)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中，直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。
九、參考資料
<<單片機(jī)高級(jí)語言C51Windows環(huán)境編程與應(yīng)用>> 電子工業(yè)出版社
徐愛鈞 彭秀華 編著
<
> 電子工業(yè)出版社
余永權(quán) 主編
<<標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊高速CMOS電路>> 電子工業(yè)出版社
<> ATMEL公司
<> 重慶川儀十八廠
<<工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成原理>> 清華大學(xué)出版社
孫廷才 王杰 孫中健 編著
<<電子技術(shù)>>2001年11期
十、附錄（源程序）
１、主模塊（rand_main.a51）
;------------1--------rand_main.a51----------------
name rand_main
EXTRN CODE(I_T0,send_order,rec_si,ascii_bcd,key)
extrn data (DISP_buf,disp_wc,time_20ms,wdt)
extrn idata (rec_buf)
public TH0_H,TL0_L,START,ri_f,wdt_time,key_work,key_f
prog SEGMENT CODE ;定義代碼段
byte_buff segment data ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段1
byte_buffI segment idata ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段2
bit_buff segment data bitaddressable ;定義位數(shù)據(jù)段
bit_flag segment bit
stack segment idata ;定義堆棧數(shù)據(jù)段
rseg stack ;為堆棧保留20個(gè)字節(jié)
ds 20
CSEG AT 00H ;定義絕對代碼段
USING 0 ;選擇工作寄存器組第0組
lJMP rand ;復(fù)位時(shí)程序執(zhí)行執(zhí)行點(diǎn)
CSEG AT 03H ;外部中斷0
RETI
CSEG AT 0BH ;定時(shí)器0中斷
lJMP I_T0
CSEG AT 13H ;外部中斷1
ljmp key
RETI
CSEG AT 1BH ;定時(shí)器1中斷
RETI
CSEG AT 23H ;串行中斷
ljmp rec_si
RSEG BYTE_BUFF
td_temp: ds 1
TD_n: DS 1 ;通道號(hào)
YD_n100: ds 1 ;儀表地址
;----------------------------------
rseg bit_flag
key_work:dbit 1
ri_f: dbit 1 ;串行口正在接收標(biāo)志
;----主程序
RSEG prog
;------------------------------符號(hào)定義
key_f equ p3.3
key_up equ p3.4
key_down equ p3.5
wdt_time equ 100 ;軟件看門狗定時(shí)器計(jì)數(shù)值
scon_c equ 01010000b ;串行口設(shè)置為10位UART,允許接收
th1_h equ 0fdh ;晶振為11.0592M,波特率為9600時(shí)初值
tmod_n equ 21h ;設(shè)置定時(shí)器（T1作為波特率發(fā)生器工作在模式2，T0為模式1）
ie_n equ 82h ;設(shè)置串行,定時(shí)器0中斷
ip_n equ 12h ;設(shè)置串行,定時(shí)器0中斷為高級(jí)中斷
TH0_H EQU 0FCH
TL0_L EQU 06BH ;設(shè)定定時(shí)器0為1MS中斷初值
;------------------初始化代碼
clear_wdt macro ;清硬看門狗宏定義
orl 96h,#2
ENDM
rand: ORL 96H,#0E1H ;啟動(dòng)硬件看門狗
mov p0,#0ffh
mov r0,#20h
mov a,#0
start_300:mov @r0,a
inc r0
cjne r0,#128,start_300
setb key_work ;置巡回／定點(diǎn)標(biāo)志
mov p3,#0ffh
mov p2,#0ffh
mov disp_wc,#0 ;初始化閃爍控制位
mov ip,#ip_n ;設(shè)置串行,定時(shí)器0中斷為高級(jí)中斷
mov scon,#scon_c
MOV TMOD,#tmod_n
MOV TH0,#TH0_H ;設(shè)定定時(shí)器初值
MOV TL0,#TL0_L
mov th1,#th1_h
mov tl1,#th1_h
mov ie,#ie_n
mov pcon,#0
SETB tr1
SETB TR0
;-------顯示初始化提示
acall chuhao
CLEAR_WDT
start: clr ea
mov sp,#stack-1
setb ea
clr ri_f ;清接收中標(biāo)志
clr p3.2 ;置75176為接收狀態(tài)
jnb key_work,db_work
;-----------------------------------
setb ex1
mov yd_n100,#0ah
mov td_n,#0
s_0: anl disp_wc,#0f0h
mov wdt,#0 ;清看門狗定時(shí)器
clear_wdt
mov a,yd_n100
lcall send_order
JNZ s_1
mov disp_buf+5,yd_n100
mov a,td_n
lcall ascii_bcd
jnz s_2
mov disp_buf+4,td_n
acall mov_to_disp
mov wdt,#0
clear_wdt
mov a,#75
add a,time_20ms
cjne a,time_20ms,$
mov wdt,#0
clear_wdt
mov a,#75
add a,time_20ms
cjne a,time_20ms,$
s_2: inc td_n
mov a,td_n
cjne a,#8,s_0
mov td_n,#0
s_1: inc yd_n100
MOV A,YD_N100
cjne a,#10h,s_0
mov yd_n100,#0ah
ajmp s_0
;-----------------------------
db_work:setb ex1
orl disp_wc,#01h
d_3: mov wdt,#0 ;清看門狗定時(shí)器
clear_wdt
jb key_up,d_4
mov a,#2
add a,time_20ms
cjne a,time_20ms,$
jb key_up,d_4
d_5: mov wdt,#0
clear_wdt
jnb key_up,d_5 ;等待向上鍵松開
;------------------------------------------------
d_53: mov a,td_n
cjne a,#7,d_50
mov td_n,#0
d_52: inc yd_n100
mov a,yd_n100
cjne a,#10h,d_51
mov yd_n100,#0ah
ajmp d_51
d_50: inc td_n
d_51: mov a,yd_n100
lcall send_order
JNZ d_52
mov disp_buf+5,yd_n100
mov a,td_n
lcall ascii_bcd
jnz d_53
mov disp_buf+4,td_n
acall mov_to_disp
mov a,#100 ;2秒鐘定時(shí)設(shè)定
add a,time_20ms
ajmp d_3
;------------------------------------------------
d_4: jb key_down,d_10
mov a,#2
add a,time_20ms
cjne a,time_20ms,$
jb key_down,d_3
d_6: mov wdt,#0
clear_wdt
jnb key_down,d_6 ;等待向下鍵松開
;-----------------------------------------------
d_43: mov a,td_n
cjne a,#0,d_40
mov td_n,#7
d_42: dec yd_n100
mov a,yd_n100
cjne a,#9h,d_41
mov yd_n100,#0fh
ajmp d_41
d_40: dec td_n
d_41: mov a,yd_n100
lcall send_order
JNZ d_42
mov disp_buf+5,yd_n100
mov a,td_n
lcall ascii_bcd
jnz d_43
mov disp_buf+4,td_n
acall mov_to_disp
mov a,#100 ;2秒鐘定時(shí)設(shè)定
add a,time_20ms
ajmp d_3
;----------------------------------
d_10: cjne a,time_20ms,d_30
mov a,yd_n100
lcall send_order
jnz d_30
mov a,td_n
lcall ascii_bcd
jnz d_30
acall mov_to_disp
mov a,#100
add a,time_20ms
d_30:ajmp d_3
;----------------------------------
mov_to_disp:mov disp_buf,r1
mov disp_buf+1,r2
mov disp_buf+2,r3
mov disp_buf+3,r4
ret
chuhao: mov r1,#1eh ;初始化等待提示
mov r2,#22h
mov r3,#21h
mov r4,#1fh
mov disp_buf+4,#21h
mov disp_buf+5,#20h
acall mov_to_disp
mov a,#75
add a,time_20ms
cjne a,time_20ms,$
mov wdt,#0
clear_wdt
mov a,#75
add a,time_20ms
cjne a,time_20ms,$
ret
end
２、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子模塊（rand_data.a51）
;-----------2-------rand_data.a51----------------
name rand_data
extrn idata (rec_buf)
public ascii_bcd
prog SEGMENT CODE ;定義代碼段
byte_buff segment data ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段1
byte_buffI segment idata ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段2
bit_buff segment data bitaddressable ;定義位尋址區(qū)字節(jié)數(shù)據(jù)段
rseg prog
using 0
;-------------------------------------
ASCII_BCD:mov b,#8 ;計(jì)算該通道數(shù)據(jù)偏移首地址
mul ab
add a,#5
mov r0,#rec_buf
add a,r0
mov b,a
mov r0,a
acall ascii4_bcd3
mov a,b ;還原小數(shù)位數(shù)
add a,#7
mov r0,a
acall ascii_bin
mov r6,a ;小數(shù)位數(shù)暫存在R6中
mov a,r5
jz asc_oK
mov a,dpl
cpl a
clr c
inc a
mov dpl,a
mov a,dph
cpl a
addc a,#0
mov dph,a
jnz asc_b
asc_0: mov a,dpl
dec a
jnz asc_b
mov r1,#0fh
mov r2,#0fh
mov r3,#0fh
mov r4,#0fh
mov a,#0fh
ajmp asc_out
asc_b: mov r1,dpl ;為負(fù)數(shù)處理
mov r2,dph
acall bin_bcd
mov a,b ;還原小數(shù)位數(shù)
add a,#7
mov r0,a
acall ascii_bin
mov r6,a ;小數(shù)位數(shù)暫存r6
acall bcd2_bcd1
mov a,r4
dec a
jnz asc_100 ;數(shù)據(jù)小于-199.9時(shí)顯示-199.9
mov r4,#23h
ajmp asc_sw
asc_100:mov r4,#23h
mov r3,#9
mov r2,#19h
mov r1,#9
ajmp asc_sw_1
asc_ok: acall bcd2_bcd1 ;正常數(shù)據(jù)處理程序
asc_sw: mov a,r4 ;清除有效位前面的0
jnz asc_sw_1
mov r4,#1ch
mov a,r3
jnz asc_sw_1
mov r3,#1ch
asc_sw_1:clr a
asc_out:ret
;------------每字節(jié)兩位BCD碼轉(zhuǎn)換為每字節(jié)一位BCD碼子程序
;入口：r3=個(gè)位及十位BCD碼,r4=百位及千位BCD碼,r6=小數(shù)位數(shù)
;出口：r1=個(gè)位BCD碼,r2=十位BCD碼,r3=百位BCD碼,r4=千位BCD碼
bcd2_bcd1:mov a,r3 ;個(gè)位及十位BCD數(shù)處理
anl a,#0fh
mov r1,a
mov a,r3
anl a,#0f0h
swap a
mov r2,a
mov a,r4 ;百位及千位BCD數(shù)處理
anl a,#0fh
mov r3,a
mov a,r4
anl a,#0f0h
swap a
mov r4,a
mov a,r6 ;加入小數(shù)點(diǎn)信息
jz bcd2_out
add a,#ar1
mov r0,a
mov a,@r0
add a,#10h
mov @r0,a
bcd2_out:ret
;---------------ASCii4_BCD3轉(zhuǎn)換子程序
;入口：r0=四字節(jié)ASCII碼首地址
;出口：r5,r4,r3從高至低依次存放BCD碼（r3,r4各存2位，r5存1位）
ascii4_bcd3:acall ascii4_bin2
mov dpl,r1
mov dph,r2
acall bin_bcd
ret
;---------------BIN_BCD轉(zhuǎn)換子程序
;入口：r1=BIN低字節(jié),r2=BIN高字節(jié) 共2字節(jié)
;出口：r3=低2位BCD碼，r4=高2位BCD碼,r5=可能的最高位BCD碼
bin_bcd:PUSH ACC
PUSH PSW
mov r3,#0 ;BCD單元清0
mov r4,#0
mov r5,#0
mov r6,#16 ;設(shè)置二進(jìn)制數(shù)位數(shù)
clr c
bin_0: mov a,r1
rlc a
mov r1,a
mov a,r2
rlc a
mov r2,a
mov r0,#ar3
mov r7,#3 ;設(shè)置BCD字節(jié)數(shù)
bin_1: mov a,@r0
addc a,@r0
da a
mov @r0,a
inc r0
djnz r7,bin_1
djnz r6,bin_0
POP PSW
POP ACC
ret
;---------------ASCII4_BIN2轉(zhuǎn)換子程序
;入口：R0=ASCII碼首地址（共四字節(jié)ASCII碼）
;出口:r1=BIN碼低字節(jié)，R2=BIN碼高字節(jié)
ascii4_bin2:PUSH ACC
acall ascii_bin
anl a,#0fh
swap a
mov r1,a
inc r0
acall ascii_bin
anl a,#0fh
orl ar1,a
inc r0
acall ascii_bin
anl a,#0fh
swap a
mov r2,a
inc r0
acall ascii_bin
anl a,#0fh
orl ar2,a
POP ACC
ret
;---------------ASCII_BIN轉(zhuǎn)換子程序
;入口：R0=ASCII地址
;出口:A=BIN碼
ascii_bin:mov a,@r0
clr c
subb a,#3ah
jnc ascii_0
add a,#7
ascii_0:add a,#3
ret
end
３、顯示、軟件看門狗及20ms定時(shí)器子模塊（rand_disp.a51）
;--------3--------rand_disp.a51-------------------------
name rand_disp
extrn number(TH0_H,TL0_L,wdt_time)
PUBLIC I_T0,disp_buf,disp_wc,time_20ms,wdt
prog SEGMENT CODE ;定義代碼段
BYTE_BUFF segment data ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段1
byte_buffI segment idata ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段2
bit_buff segment data bitaddressable ;定義位數(shù)據(jù)段
RSEG BYTE_BUFF
wdt: ds 1
time_s_c: ds 1
time_20ms: ds 1
DISP_C: ds 11 ;顯示位
disp_buf data disp_c+1 ;個(gè)位緩沖區(qū)，此個(gè)位并非真正的個(gè)位，指最右一位，以下類推
disp_2 data disp_c+2 ;十個(gè)位緩沖區(qū)
disp_3 data disp_c+3 ;百位緩沖區(qū)
disp_4 data disp_c+4 ;千位緩沖區(qū)
disp_5 data disp_c+5 ;通道位緩沖區(qū)
disp_6 data disp_c+6 ;地址位緩沖區(qū)
disp_7 data disp_c+7 ;無
disp_8 data disp_c+8 ;無
disp_s data disp_c+9 ;閃爍計(jì)數(shù)器
rseg bit_buff
disp_wc: ds 1
disp_c_1 bit disp_wc.0 ;個(gè)位閃爍標(biāo)志位 1-閃爍
disp_c_2 bit disp_wc.1 ;十位閃爍標(biāo)志位
disp_c_3 bit disp_wc.2 ;百位閃爍標(biāo)志位
disp_c_4 bit disp_wc.3 ;千位閃爍標(biāo)志位
disp_s_c bit disp_wc.4 ;閃爍控制位 1-閃爍
RSEG PROG
using 0
dsb equ p3.4
cr_not equ p3.5
cp equ p3.6
I_T0: push acc
push ar0
push dph
push dpl
push psw
mov th0,#th0_h
mov tl0,#tl0_l
mov dptr,#tab
;---------------------------------------------
djnz disp_s,d_20
cpl disp_s_c
;---------------------------------------------
d_20: INC DISP_C
MOV R0,DISP_C
CJNE R0,#1,DISP2 ;r0=1顯示個(gè)位
mov c,disp_c_1
mov A,disp_buf
mov p1,#0FFH
mov p0,#0feh
ajmp d_10
DISP2: CJNE R0,#2,DISP3 ;顯示十位
setb p0.0
mov c,disp_c_2
mov A,disp_2
mov p1,#0FFH
mov p0,#0fdh
ajmp d_10
DISP3: CJNE R0,#3,DISP4 ;顯示百位
mov c,disp_c_3
mov A,disp_3
mov p1,#0FFH
mov p0,#0fbh
ajmp d_10
DISP4: CJNE R0,#4,DISP5 ;顯示千位
mov c,disp_c_4
mov A,disp_4
mov p1,#0FFH
mov p0,#0f7h
ajmp d_10
DISP5: CJNE R0,#5,DISP6 ;顯示通道號(hào)
mov A,disp_5
mov p1,#0FFH
mov p0,#0efh
ajmp d_10
DISP6: CJNE R0,#6,DISP7 ;顯示儀表地址
mov A,disp_6
mov p1,#0FFH
mov p0,#0dfh
ajmp d_10
DISP7: CJNE R0,#7,DISP8 ;無
mov A,disp_7
mov p1,#0FFH
mov p0,#0bfh
ajmp d_10
DISP8: CJNE R0,#8,d_10 ;無
mov A,disp_8
mov p1,#0FFH
mov p0,#7fh
d_10: acall disp_w
mov r0,disp_c
cjne r0,#10,d_12 ;若disp_c=10則清disp_c
mov disp_c,#0
inc time_s_c ;MS,S計(jì)數(shù)處理程序
mov a,time_s_c
cjne a,#2,d_12
mov time_s_c,#0
inc time_20ms
inc wdt ;軟看門狗處理程序
mov a,wdt
cjne a,#wdt_time,d_12
mov wdt,#0
mov a,#0
push acc
push acc
reti
;-----------------------
d_12: pop psw
pop dpl
pop dph
pop ar0
pop acc
RETI
disp_w: jnc d_0
jnb disp_s_c,d_0
mov p1,#0FFH
ajmp d_1
d_0: movc a,@a+dptr
cpl a
mov p1,a
D_1: ret
;---------------------------------------------------------
TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH
; 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
db 77H,7CH,39H,5EH,79H,71H
; A B C D E F
DB 0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH
; 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
db 40H,80H,00H,37h,5ch,1ch,58h,74h,0dch,46h
; - . 空 n o u c h a -1
; 1a 1b 1c 1d 1e 1f 20 21 22 23
END
４、命令發(fā)送及接收控制子模塊（rand_send.a51）
;----------4--------rand_send.a51----------------
name send_order
extrn idata (rec_buf) ;rec_buff 接收緩沖區(qū)
extrn data (time_20ms)
extrn bit (ri_f) ;ri_f 正在接收標(biāo)志
PUBLIC send_order
prog SEGMENT CODE ;定義代碼段
byte_buff segment data ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段1
byte_buffI segment idata ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段2
bit_buff segment data bitaddressable ;定義位數(shù)據(jù)段
rseg byte_buff
send_n:ds 1
order_buf:ds 10
rseg prog
dd_c equ 4 ;等待回應(yīng)20m數(shù)
cw_n equ 7 ;設(shè)置允許錯(cuò)誤次數(shù)
using 0
;---------------------清命令緩沖區(qū)
send_order:
mov dpl,#8
mov r0,#order_buf
send_0: mov @r0,#0
inc r0
djnz dpl,send_0
MOV DPL,#72 ;清接收緩沖區(qū)
MOV R0,#REC_BUF
SEND_A: MOV @R0,#0
INC R0
DJNZ DPL,SEND_A
;----------------------發(fā)送命令控制程序
mov send_n,#cw_n ;設(shè)置允許錯(cuò)誤次數(shù)
mov b,#10
clr c
subb a,b
mov b,#8
mul ab
mov dptr,#a_order
mov r0,#order_buf-1
mov r1