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基于A(yíng)VR單片機的有害氣體紅外檢測及語(yǔ)音警示系統的設計
作者：
時(shí)間：2013-12-09
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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本系統采用的是串行數據通信方式，接口為RS-232串口，實(shí)驗證明這種通信方式簡(jiǎn)單易行，符合本系統要求。本系統采用的是半雙工配置，它要求下位機和主機控制器雙方都具有獨立的發(fā)送和接收能力。
接收／發(fā)送時(shí)鐘用來(lái)控制通信設備接收／發(fā)送字符數據速度，該時(shí)鐘信號通常由微機內部的時(shí)鐘電路產(chǎn)生。接收數據時(shí)，接收器在接收時(shí)鐘的上升沿對接收數據采樣，進(jìn)行數據位檢測。發(fā)送數據時(shí)，發(fā)送器在發(fā)送時(shí)鐘的下降沿將移位寄存器的數據串行移位輸出。
接收／發(fā)送時(shí)鐘頻率與波特率有如下關(guān)系：
式中：Fe為接收／發(fā)送時(shí)鐘頻率；n為頻率系數，n=1，16，64；vc為收／發(fā)波特率。
接收／發(fā)送時(shí)鐘的周期Tc與發(fā)送的數據位寬Td之間的關(guān)系是：
式中：n=1，16，64。
若取n=16，那么異步傳送接收數據實(shí)現同步的過(guò)程如下：接收器在每一個(gè)接收時(shí)鐘的上升沿采樣接收數據線(xiàn)，當發(fā)現接收數據線(xiàn)出現低電平時(shí)就認為是起始位的開(kāi)始，以后若在連續的8個(gè)時(shí)鐘周期(因n=16，故Td=16Tc)內檢測到接收數據線(xiàn)仍保持為低電平，則確定它為起始位(不是干擾信號)。通過(guò)這種方法，不僅能夠排除接收線(xiàn)上的噪聲干擾，識別假起始位，而且能夠相當精確地確定起始位的中間點(diǎn)，從而提供一個(gè)準確的時(shí)間基準。從這個(gè)基準算起，每隔16Tc采樣一次數據線(xiàn)，作為輸入數據。一般來(lái)說(shuō)，從接收數據線(xiàn)上檢測到一個(gè)下降沿開(kāi)始，若其低電平能保持nTc／2(半位時(shí)間)，則確定為起始位，其后每間隔nTc時(shí)間(一個(gè)數據位時(shí)間)在每個(gè)數據位的中間點(diǎn)采樣。
2通信軟件設計
系統通信軟件由下位機、主機控制器通信軟件和上位機監控軟件3部分組成。下位機通信軟件功能主要是接收主機控制器發(fā)送過(guò)來(lái)的信號，針對各下位機地址發(fā)送應答信號，再根據主機控制器發(fā)來(lái)的控制信號做出相應的反應，隨后發(fā)送主機控制器所需數據。其通信功能使用了單片機的串行中斷和查詢(xún)收發(fā)狀態(tài)標志位的方法實(shí)現。下位機平時(shí)對各監控點(diǎn)進(jìn)行數據采集并定時(shí)存儲，當有串行中斷時(shí)執行串行中斷服務(wù)程序，判別是否為本機的地址信息，地址信息與本機地址相符時(shí)，轉為接收控制命令，并執行相應的操作；地址信息與本站地址不符時(shí)則退出中斷。下位機通信流程圖如圖4所示。
主機控制器的通信軟件實(shí)現功能主要包括呼叫各從機(下位機)，并向各從機發(fā)送查詢(xún)控制命令。其工作過(guò)程為：控制器發(fā)送需呼叫的從機的地址，然后等待接收從機的應答信號，若應答信號正確即發(fā)送控制命令，若應答信號不正確則重新發(fā)送需呼叫的地址，并等待接收應答信號，接收到應答信號后接收下位機發(fā)送的數據，存儲在相對應的數據存儲區并在LCD(液晶顯示器)顯示屏中顯示出來(lái)。對同一從機多次呼叫而規定時(shí)間內無(wú)應答信號或應答信號不正確，則提示錯誤信息。圖5為主機控制器通信流程圖。
上位機監控軟件由Visual C++編寫(xiě)，具有良好的可視效果，功能包括數據查詢(xún)、數據存儲、串口通信設置、視頻監控、圖表顯示(單機、多機)等。上位機的數據來(lái)自主機控制器，其通過(guò)RS-232串口網(wǎng)絡(luò )傳送給上位機，它的接口與RS-485網(wǎng)絡(luò )的接口是并行的，標準接口有25條線(xiàn)、4條數據線(xiàn)、11條控制線(xiàn)、3條定時(shí)線(xiàn)、7條備用和未定義線(xiàn)，但常用的只有9根。
3結束語(yǔ)
針對該系統，除了可以使用自己設計的上位機軟件進(jìn)行調試，還可以利用一個(gè)簡(jiǎn)單的串口調試器來(lái)實(shí)現。該系統覆蓋了單片機技術(shù)及一部分模擬、數字電路的知識，系統具有一定的操控性、工作穩定、實(shí)現容易、成本低，具有很高的使用價(jià)值，在系統建成后，運行結果表明系統工作穩定可靠，在工業(yè)控制領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的前景。
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