一種基于以太網(wǎng)的嵌入式數字監控系統

　　3.3 驅動(dòng)電機電路

　　3.3.1 驅動(dòng)電路

　　單片機本身具備一定的驅動(dòng)能力,其I/O口的電流在l0m A左右,像驅動(dòng)發(fā)光二極管之類(lèi)的器件并不需要特殊的驅動(dòng)電路,但是對于直流電機這類(lèi)負載較大的器件,單片機無(wú)法為其提供較大的電流,尤其在直流電機剛啟動(dòng)時(shí),電機的啟動(dòng)電流往往會(huì )達到其正常工作電流的數倍,所以,這一類(lèi)的器件就需要專(zhuān)門(mén)的驅動(dòng)電路完成對其的驅動(dòng),而單片機只是完成對其控制方面的工作。驅動(dòng)電路的基本功能是要有足夠的電流驅動(dòng)電機轉動(dòng)。原理圖如圖3所示。
 

　　3.3.2 光耦合器

　　光耦合器是把發(fā)光器件和光敏器件組裝在一起,通過(guò)光線(xiàn)實(shí)現藕合,構成電-光-電的轉換器件。光耦合器可用于較遠距離的信號隔離傳送?？梢云鸬礁綦x兩個(gè)系統地線(xiàn)的作用,是兩個(gè)系統的電源相互獨立,消除地電位不同所產(chǎn)生的影響,具有很強的抑制噪聲干擾的能力。    還可以作為信號隔離轉換、脈沖系統間的電平匹配、強電與弱電之間隔離、高壓開(kāi)關(guān)等。光耦合器的應用時(shí)系統具有較高的電氣隔離和抗干擾能力。

　　4 監控系統軟件設計

　　4.1 現場(chǎng)控制卡的軟件開(kāi)發(fā)

　　本系統的控制軟件就是用在C語(yǔ)言程序中嵌入用匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的功能模塊的方法開(kāi)發(fā)的。設計用到的工具是KEIL公司的MCS-51系列單片機集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。它的功能非常強大,實(shí)現從文本代碼編輯到生成可用于燒到目標ROM的二進(jìn)制或者HEX格式的文件的所有功能。集合了文本編輯器、C語(yǔ)言編譯器、匯編編譯器、連接定位器、目標處理器模擬仿真器以及庫文件管理器等51開(kāi)發(fā)工具套件。軟件開(kāi)發(fā)采用項目管理方式,多個(gè)模塊(多個(gè)文件、放在一個(gè)項目當中,管理方便。

　　軟件的流程圖如圖4所示。
 

　　4.2 現場(chǎng)控制卡和網(wǎng)絡(luò )通訊卡間的通信

　　通過(guò)并口擴展,系統采用兩個(gè)8位并口分別用作數據的輸入與輸出,并采用一個(gè)8位并口用作聯(lián)絡(luò )信息的傳送,該并口的高4位和低4位分別用于聯(lián)絡(luò )信號的輸入和輸出。通信采用的是查詢(xún)法,通過(guò)查詢(xún)聯(lián)絡(luò )信息的狀態(tài)來(lái)指導完成整個(gè)通信過(guò)程。這些聯(lián)絡(luò )信息分別與系統內的三種內部通信相對應,包括配置信息的傳輸、控制信息的傳輸和環(huán)境信息的傳輸。

　　4.2.1 配置信息的傳輸

　　配置信息的傳輸主要是在系統剛啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行,由網(wǎng)絡(luò )通訊卡發(fā)起。首先由網(wǎng)絡(luò )通訊卡將第一個(gè)字節的配置信息輸出到網(wǎng)絡(luò )通訊卡的輸出并口上,并同時(shí)輸出"發(fā)送配置信息"(0001)的聯(lián)絡(luò )信號。數據采集卡以一定的頻率掃描聯(lián)絡(luò )信號輸入口,收到"發(fā)送配置信息"的聯(lián)絡(luò )信號后,馬上讀取相應的數據輸入口,獲得第一個(gè)字節的配置信息,并發(fā)出"收到配置信息"(0010)的聯(lián)絡(luò )信號,完成第一個(gè)字節的傳送。接著(zhù),網(wǎng)絡(luò )通訊卡與現場(chǎng)控制卡繼續以幾乎相同的方法傳送第二個(gè)字節的配置信息,稍有不同的只是把聯(lián)絡(luò )信號"發(fā)送配置信息"和"收到配置信息"都按位取反,即第二次通信的聯(lián)絡(luò )信號變?yōu)?quot;發(fā)送配置信息"(1110)和"收到配置信息"(1101),直到數據傳送完畢,雙方以"傳輸結束"(1111)的聯(lián)絡(luò )信息結束本次通信。通過(guò)這種方法,網(wǎng)絡(luò )通訊卡和現場(chǎng)控制卡只要分別輸出一次聯(lián)絡(luò )信號,就可以傳送一個(gè)字節的數據,協(xié)議簡(jiǎn)單,數據傳輸快捷。

　　4.2.2 控制信息的傳輸

　　控制信息的傳輸同樣是由網(wǎng)絡(luò )通訊卡發(fā)起的。當網(wǎng)絡(luò )通訊卡從數據采集卡上獲取到報警信息或是處于監控中心的用戶(hù)有需求時(shí),從上位機發(fā)送控制命令以后,網(wǎng)絡(luò )通訊卡將一個(gè)字節的控制信息輸出到相應的并口上,并通過(guò)其輸出聯(lián)絡(luò )線(xiàn)輸出"發(fā)送控制信息"(0100)的聯(lián)絡(luò )信息,現場(chǎng)控制卡收到"發(fā)送控制信息"的聯(lián)絡(luò )信息以后,馬上讀取相應的數據,并發(fā)送"收到控制信息"(1000)?，F場(chǎng)控制卡收到該信號以后,以"傳輸結束(1111)"結束本次通訊。

　　4.2.3 環(huán)境信息的傳輸

　　環(huán)境信息的傳輸由網(wǎng)絡(luò )通訊卡發(fā)起,并不斷地循環(huán)進(jìn)行。首先,網(wǎng)絡(luò )通訊卡將所要讀取環(huán)境信息的編號通過(guò)數據并口輸出,并輸出聯(lián)絡(luò )信號"環(huán)境信息查詢(xún)"(1100)。數據采集卡收到該信號后,通過(guò)數據輸入并口獲得網(wǎng)絡(luò )通訊卡要查詢(xún)的環(huán)境信息的通道編號,把相應的環(huán)境信息數據通過(guò)數據輸出并口輸出,同時(shí)輸出聯(lián)絡(luò )信號"環(huán)境信息送到"(1010)。網(wǎng)絡(luò )通訊卡收到該信號后,就可以繼續查詢(xún)下一個(gè)環(huán)境信息了。

　　4.3 監控數據庫

　　目前用于數據庫開(kāi)發(fā)的開(kāi)發(fā)環(huán)境有很多,例如:Delphi, Visual Basic, PowerBuilder和SQL Server等。隨著(zhù)Visual C++的數據庫開(kāi)發(fā)功能的不斷加強,它作為一種方便易用的開(kāi)發(fā)工具在實(shí)際開(kāi)發(fā)中被廣泛應用。 本系統監控數據庫設計便采用的是Visual C++,其界面包括系統登錄、軟件主界面、用戶(hù)信息管理和工作人員信息管理、環(huán)境信息和報警信息管理和監控器配置信息管理。

　　5 本文作者創(chuàng )新點(diǎn)

　　本文實(shí)現了一整套比較完整的嵌入式監控系統。文中介紹了整個(gè)系統的解決方案,現場(chǎng)控制卡的硬件設計、軟件設計,以及現場(chǎng)控制卡與網(wǎng)絡(luò )通訊卡之間的通信。本系統與一般監控系統相比,主要特點(diǎn)是現場(chǎng)監控設備能直接上網(wǎng),而系統又利用了Ethernet:作為監控信息的網(wǎng)絡(luò )傳輸信道,并采用了廉價(jià)的51系列單片機作為現場(chǎng)監控設備的MCU,以及使用了源代碼公開(kāi)的μC/OS-Ⅱ實(shí)時(shí)內核最為現場(chǎng)監控設備的軟件平臺,使系統具備了較高的性?xún)r(jià)比。

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　　作者簡(jiǎn)介:
　　唐蘋(píng) (1975.6- ), 女,重慶人, 漢, 重慶警官職業(yè)學(xué)院, 偵查系講師, 碩士, 研究興趣: 計算機網(wǎng)絡(luò )