基于51單片機的溫室測試系統

　　2.2.1 通道的分配

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

　　2.3 A/D轉換電路

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

　　MC14433的轉換速度較慢，不宜用查詢(xún)方式。系統采用如圖3中所示的中斷方式。每次A/D轉換結束，EOC都輸出一個(gè)正脈沖，其寬度為0.5個(gè)內部時(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。單片機處理中斷服務(wù)程序，接收數據。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 擴展電路與地址分配

　　2.4.1 擴展電路

　　89C51芯片上帶有擴展功能引腳。

　　-EA/VPP端：系統中該引腳接+5V高電平，程序計數器PC先訪(fǎng)問(wèn)內部程序存儲器，當PC值超過(guò)OFFFH(4k)時(shí)，轉向

　　執行外部程序存儲器內的程序。

　　-PSEN端：外部程序存儲器讀選通信號。本系統未擴展外部程序存儲器，此引腳空。

　　ALE/-PROD端：系統擴展外部存儲器時(shí)ALE輸出鎖存信號。

　　89C51內部有128個(gè)字節的RAM存儲器。存實(shí)時(shí)數據采集和處理時(shí)，僅靠片內的RAM是不夠的，還需要利用89C51的擴展功能擴展外部數據存儲器。常用的數據存儲器有靜態(tài)SRAM和動(dòng)態(tài)DRAM。由于DRAM需要不斷刷新，設計時(shí)要增加刷新電路，電路復雜，可靠性差。因此SRAM在單片機測控系統中應用更普遍。

　　系統采用常用的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(mén)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。

　　根據以上端口分配，可以確定外設地址為：

　　多路開(kāi)關(guān)CD4051：XO-X7對應BOH-B7H;B8H-BFH全不通;

　　外部擴展RAM：0800-OFFFH，共2k;

　　執行信號輸出依靠P2.5線(xiàn)選鎖存器74LS373，后將控制字從PO口輸山到74LS373來(lái)完成。

　　2.5 執行信號輸出

　　本系統的執行信號輸出電路為試驗性的仿真電路。系統模擬八路執行信號，針對七路環(huán)境因子信號的監視情況，主控機發(fā)出控制指令，控制單片機開(kāi)啟一路或多路執行信號電路，以實(shí)現對環(huán)境因子狀態(tài)的調控。執行輸出電路由控制字鎖存器、發(fā)光二極管、電阻組成。各路執行信號所代表的執行機構或系統如表7所列。

　　2.6 通信方式

　　本系統是溫室群的監控系統，它是由多臺前沿機和主控機構成的網(wǎng)絡(luò )組成的。因此系統的狀態(tài)監視、環(huán)境控制等都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通信來(lái)實(shí)現的。所以，前沿機的通信電路是系統重要組成部分。

　　溫室群環(huán)境監控系統的實(shí)時(shí)性要求不高，傳輸的信息量也不太大，因此串行異步通訊可以滿(mǎn)足其通訊需求，并且具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現的優(yōu)點(diǎn)。本系統采異步通訊。溫室群環(huán)境監控系統要求遠距離數據傳送，對數據傳送速率要求不太高并要有一定的抗干擾能力，因此RS-422最適合系統的要求。適當降低傳輸速率，如9600bit/s，可以使傳送距離達到1200m以上，完全滿(mǎn)足系統要求。主控機口通信采用主機板上空閑的標準25芯COM2 口，進(jìn)行電平轉換后掛接RS-422總線(xiàn)。使用這種轉換器時(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。

　　本系統采用RS-422與TTL電平轉換常用芯片：傳輸線(xiàn)驅動(dòng)器SN75174;傳輸線(xiàn)接收器SN75175，SN75174是一具有三態(tài)輸出的單片四差分線(xiàn)驅動(dòng)器。SN75175是具有三態(tài)輸山的單片四差分接收器。它們的設計符合EIA標準RS-422規范，適用于噪聲環(huán)境中總線(xiàn)線(xiàn)路較長(cháng)的多點(diǎn)傳輸。芯片采用+5V電源，與其他芯片一致。通信線(xiàn)路采用標準RS-422九芯插接件。電路如圖5所示。

　　2.7 監控網(wǎng)絡(luò )

　　本系統采用總線(xiàn)型監控網(wǎng)絡(luò )?？偩€(xiàn)型拓樸結構如圖6所示。在總線(xiàn)型控制網(wǎng)絡(luò )中，主控站通過(guò)總線(xiàn)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)各個(gè)前沿機。只有主控站有權控制總線(xiàn)，而各前沿機則不可以，并且各個(gè)前沿機之間不能直接進(jìn)行通信。這種拓樸結構的特點(diǎn)是：數字化的數據通過(guò)串行輸入/輸出總線(xiàn)進(jìn)行傳送;通訊協(xié)議采用RS232，RS422，RS485等;系統擴展較為靈活：通信速率較低。