当前位置:首页 > 单片机 > 单片机
[导读]1. 引言随着生活水平的不断提高,人们对居住环境的要求也大大提高,对信息服务和安全防范的要求尤为突出.如何利用计算机和通信技术在智能化小区家庭智能管理系统中,对住户家庭水表、电表、煤气表的自动计量以及火

1. 引言

随着生活水平的不断提高,人们对居住环境的要求也大大提高,对信息服务和安全防范的要求尤为突出.如何利用计算机和通信技术在智能化小区家庭智能管理系统中,对住户家庭水表、电表、煤气表的自动计量以及火灾、煤气泄漏、入室盗窃等警情的实时监控已经成为信息产业的热点技术.利用CAN总线技术虽然有其开放式、数字化、多点通信等诸多优点,但将其用于智能住宅小区,却因其成本偏高,目前在我国还难以推广.为此,作者开发出一种设备简单,成本低廉,便于维护经济型智能小区家庭管理系统,能有效地实现三表自动采集计费,防盗、防灾、自动报警和远程监控等功能.利用单片机进行实时采集,并将采集的数据通过串行口传给PC机,PC机完成数据的运算、存储、和打印。硬件通过PIC16FXX单片机实现,软件由VC++6.0实现.

2. 系统结构

系统是由一台PC机(上位机)和多台PIC单片机(下位机,作为终端控制器)构成分布式控制系统,PC机COM口带多个终端控制器,终端控制器地址设为 1-N。PC机采用巡查工作方式自动查询小区内所有终端控制器的报警状态,及时对各种报警信号做出响应,并通过有效手段(语音提示、电子地图标识等)向监控中心工作人员提供报警业主家庭有关地址、电话等详细信息,以便及时处理;同时通过抄表工作方式完成自动抄表以及报表输出等任务.终端控制器采集用户煤气表、电表、水表脉冲数据,实现3表自动计数;同时采集现场的防盗、防灾等信息,有意外事件发生时可自动启动报警器报警.PC机与终端控制器采用总线式网络结构相连,采用RS—485接口总线通信;RS485接口总线利用平衡发送和差分接收方式实现通信.,以半双工工作方式工作,最大传输距离可达 1200m,波特率在1200和38400b/s间可设置,RS485网络采用一对有补偿的双绞线。终端控制器采用PIC16FXX单片机,片中串行口加 MAX487转换器,选用在多点总线传输线中双向数据通信应用网络广泛使用的MAX487收发器,其特点是具有限斜率的驱动器,即驱动器发送数字信号,其沿边斜率是受限制的,这使电磁干扰(EMI)减至最小,并减少因电缆终端不匹配而产生的影响.接口接线简单,维护方便,保证了抄表的可靠性和监控的实时性.

3. 终端控制器硬件设计

为了简化硬件结构,将三表设计成脉冲表,报警探头为脉冲输出,从而避免了在控制器主板上使用A/D转换接口.本系统对表脉冲安排4路输入通道,利用单片机 PIC16FXX的PORTA端口输入,表脉冲和报警脉冲信号分别通过斯密特触发器波形整形和74LS244缓冲器进入CPU,在一定的采样周期内,CPU轮流查询用户表和报警的输入端口状态,并进行数据分析处理,存到EEPROM 24C16相应的存储区,等待中央计算机的查询和抄写.再安排4路输入通道用于对设防、撤防、解警和求助操作的遥控处理.串行接口器件LCD液晶显示器可显示表数据和有关报警状态等信息,所采用的液晶显示模块,内置显示RAM和驱动控制器,通过4线与单片机相连. 8KB串行EEPROM 24C16,用以存储用户各表的数据信息、报警状态信息和采集监控终端地址以及有关初始化信息.每个用户的采集监控终端设置不同的地址,从而保证采集数据的正确无误.

终端控制器工作过程如下:上电复位自检后,开始运行,指示灯闪烁表示程序开始正常工作,初始化LCD,脉冲表,密码,报警状态,键盘,串口。然后进入主程序循环,首先记录报警状态,脉冲表数据,然后将上述两种数据存入24C16中,查询键盘,通过串口响应PC机通信命令与PC机之间进行数据传输。

4. 系统通信

通信的发起方总是主机开始,由PC机控制通讯的主动性,单片机在通讯过程中处于被动地位。由于各分机共享同一频率,为避免冲突,PC机通过巡查分机的工作方式查询各单片机是否有信息要上报给PC机。

为了保证PC机与多台单片机之间能够准确、可靠的通信,确定一个明确而合理的通讯协议是关键。包括对数据格式、通讯方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定。

为区分不同的分机,必须为每一个分机分配一个唯一的地址,此地址唯一区别各单片机。数据格式采用数据包的形式,一次传输一组数据,数据包格式如下所示:


  
    起始标志位:1个字节  数据长度:1个字节
    分机地址:1个字节  数据内容:n个字节
    和检验:2个字节   命令/数据:1个字节
    结束标志位:1个字节


    主机向单个单片机传数据时,首先,上位机顺次发送起始标志位,目的地址位,数据,生成检验位,结束标志位,上位机发送后每个下位机都产生中断把上位机数据包都接收下来,当接收到结束标志字符时,表示接受到一帧完整的数据包,然后对数据解包,把接收到的目的地和本机地址进行比较,如果不是则马上跳出中断服务程序,相同的话则表示要和本下位机进行通讯。主机发完信息后便等待该分机的接收应答。当接收数据包完成后,接受方也生成相应的检验和,如果接受方生成的检验和与接收到的检验和一致,则表明这次通讯成功,下位机根据接收到的内容给上位机发送相应的反馈信息。如果不一致,则表明此次通讯失败,下位机给上位机发送失败信息,要求上位机重新发送。
    由于系统采用上位机巡查下位机的工作方式,单片机在通信过程中处于被动地位,只能其被轮询到的时候才能给上位机发送数据,否则即使信息要上报主机时,也必须处于等待。上位机从第一分机依次查询下位机,给巡查到的下位机发送查询命令,询问该单片机是否有信息要上报给上位机。被轮询的单片机如果没有信息要上报给上位机的话就给上位机发送无上报要求的指令,上位机接受到此指令后便轮询下一地址的分机;若分机有数据需上报便回发一个有上报要求给主机,主机收到后便等待分机上报数据,有上报数据的分机组织好数据后上报给主机,然后等待主机的接收应答。主机收到分机上报的数据后进行检查,若正确接收发正确接收应答,否则发错误接收应答。当接收错误后,主机等待分机再次上报数据,分机收到接收错误应答后再次发送数据。
    信号传输中接受与发送都采用中断方式,多机通信从机中断服务程序如图3所示。

5.PC机通信程序设计

上位机的软件是基于VC++6.0实现的,其中的重点和难点是进行实时的串行通讯。应用VC++编写串行通信程序,通常可归纳为如下四种方法:一是利用 Windows API通信函数;二是使用Microsoft提供的Microsoft Communications Control控件(简称MSComm);三是利用第三方编写的通信类(如MuMega Technologies公司提供的Cserial类);四是在VC++中用端口操作指令直接对串行端口编程,实现串行通信。本系统中采用的是 MSComm控件,它是通过串行端口发送和接收数据,为应用程序提供串行通信功能,使用非常方便。

6.小结

本系统提出的通讯硬件和通讯协议已经在实际中使用,截止目前运行正常。这说明这种通讯方案在PC机和多台单片机的数据通讯中快速、准确、可靠的。
 
参考文献:
[1] 李朝青,PC机及单片机数据通讯技术[M],北京:北京航空航天大学出版社,2000
[2] 阳宪惠,现场总线技术及其应用[M],北京:清华大学出版社,1999
[3] 王仲文,精通串行口通讯[M],北京:电子工业出版社,1995
 

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

为增进大家对监控系统的认识,本文将对监控系统的分类、监控系统的一些优势予以介绍。

关键字: 监控系统 指数 无线监控系统

为增进大家对监控系统的认识,本文将对监控系统的产生背景、监控系统对设备的要求予以介绍。

关键字: 监控系统 指数 红外摄像

为增进大家对监控设备的认识,本文将对监控设备以及忘记监控设备登录密码的解决方法予以介绍。

关键字: 监控设备 指数 监控系统

电动汽车充电站监控系统的设计是为了确保充电站的安全运行和高效管理。随着电动汽车的普及和充电桩网络的扩大,充电站的数量和规模不断增加,因此需要一种可靠的监控系统来实时监测充电设备的运行状态、充电桩的使用情况以及安全问题。下...

关键字: 电动汽车 充电站 监控系统

随着科技的发展,汽车已经成为人们日常出行的主要交通工具。然而,汽车盗窃案件屡见不鲜,给车主带来巨大的经济损失。为了提高汽车的安全性能,汽车防盗监控系统应运而生。本文将基于应用技术,探讨如何实现汽车防盗监控系统的设计。

关键字: 汽车 交通工具 监控系统

Pic单片机和51单片机是两种应用广泛的微控制器,它们各自具有不同的特点和优势,选择哪种单片机取决于具体应用需求。下面将对Pic单片机和51单片机进行详细的介绍和对比。

关键字: PIC单片机 51单片机 单片机

摘要:论述了固体声监控系统在磨削工件和砂轮修整中的作用。加工时,通过分析固体声曲线,可以了解磨削状态,有效提高产品质量:在砂轮修整时,观察砂轮修整的固体声曲线的接触点,可以优化金刚滚轮的损耗比参数,减少砂轮修整报警故障。

关键字: 损耗比 固体声 监控系统

随着当代科技的日益发展,数量巨大的各类设备的电源维护管理需要投入大量的人力、物力,像通信/ 电力设施所处环境越来越复杂,人烟稀少、交通不便、危险度高等都增大了维护的难度和费用。这对电源设备的监控管理提出了更高的要求。电源...

关键字: Cortex-M3 监控系统

PIC单片机是基于RISC系统结构的单片机,最初的设计是支持PDP(编程数据处理器)计算机。大量的操作可以用来控制外围设备。PIC单片机比微控制器具有更快的程序执行能力。它是由微芯片技术公司于1889年发明的,是一种8位...

关键字: PIC单片机 定时器 中断

在通讯、电力领域,要求的直流电源系统输出的电流电压各不相同。对于大容量电源系统,往往采用多个同一电压等级的小容量电源模块并联的方法来实现,但如果并联的电源模块太多,就不利于均流和可靠性,因此用户迫切要求大容量电源模块的出...

关键字: PIC单片机 开关电源 UPS
关闭
关闭