第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例課件

第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例11.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程11.2 液氧容器溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)11.3基于GSM/CDMA的防盜報(bào)警系統(tǒng)1第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例11.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程1．必須具備的知識(shí)和能力首先必須具有一定的硬件基礎(chǔ)知識(shí)需要有一定的動(dòng)手能力需要具備一定的軟件設(shè)計(jì)能力具有綜合運(yùn)用新知識(shí)和新技術(shù)的能力搜集、檢索、提煉有用知識(shí)和資料的能力必須了解生產(chǎn)工藝或制造工藝2第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例2．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的步驟系統(tǒng)的目標(biāo)任務(wù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)可靠性設(shè)計(jì)3第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例11.2 液氧容器溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)液氧容器溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用于液氧容器生產(chǎn)線。液氧容器生產(chǎn)線如圖11.2.1所示。每條生產(chǎn)線上放置40個(gè)液氧容器，液氧容器由不銹鋼材料制作，圓筒狀、兩層、中空結(jié)構(gòu)，用于存放液氧以備急需或高山應(yīng)用。液氧容器為了適應(yīng)高山環(huán)境，需要經(jīng)過抽真空及加溫處理。加溫處理對(duì)液氧容器的質(zhì)量和合格率有重要的影響，所以要求嚴(yán)格控制溫度的范圍，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制液氧容器的處理溫度，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和合格率。4第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例圖11.2.1液氧容器生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)5第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例11.2.1系統(tǒng)的目標(biāo)任務(wù)主控室計(jì)算機(jī)可以對(duì)液氧容器進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和控制，并繪制每點(diǎn)的溫控曲線；溫度控制范圍：30°～120°；溫度控制精度：±0.5°主控室距離控制現(xiàn)場(chǎng)最近的液氧容器15m，最遠(yuǎn)的液氧容器100m要求系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠，控制準(zhǔn)確6第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例11.2.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)控制器特點(diǎn)如下：當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)控制器可以繼續(xù)工作，不會(huì)影響控制功能；溫度控制器有三種工作狀態(tài)：導(dǎo)通、截止、控制；具體工作方式由計(jì)算機(jī)設(shè)置。當(dāng)某一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制器出現(xiàn)故障時(shí)，可以立即利用備用的現(xiàn)場(chǎng)控制器替換，不會(huì)影響其它液氧容器的控制，保證控制質(zhì)量。7第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例現(xiàn)場(chǎng)控制器完成的功能采集現(xiàn)場(chǎng)溫度并傳輸給計(jì)算機(jī)，根據(jù)設(shè)定溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，滿足控制要求與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，并按照命令進(jìn)行相應(yīng)的操作顯示當(dāng)前的溫度測(cè)量值、設(shè)定值、控制參數(shù)鍵盤可以輸入設(shè)置參數(shù)以及溫度的設(shè)置值8第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例計(jì)算機(jī)軟件完成的功能采集測(cè)量溫度值，繪制、打印實(shí)時(shí)曲線進(jìn)行上、下限溫度報(bào)警與現(xiàn)場(chǎng)控制器進(jìn)行通訊，顯示控制器狀態(tài)9第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例11.2.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖及工作原理10第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例各部分功能計(jì)算機(jī)：用于運(yùn)行監(jiān)控、顯示等程序。顯示器采用觸模屏，方便現(xiàn)場(chǎng)工人操作。觸摸屏采用壓阻式，四線連接方式?？梢栽谟?jì)算機(jī)上對(duì)各個(gè)工位進(jìn)行分別設(shè)置和控制?，F(xiàn)場(chǎng)控制器：用于采集、顯示、控制現(xiàn)場(chǎng)溫度，兩個(gè)工位一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制器。將其溫度信號(hào)數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)控制器與上位機(jī)間的通訊方式：RS－485半雙工串行通訊。11第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例各部分功能RS－232至RS－485轉(zhuǎn)換器：用于完成RS－232信號(hào)到RS－485信號(hào)的雙向轉(zhuǎn)換。加熱棒：每個(gè)工位一個(gè)加熱棒，用于液氧容器的加熱。溫度傳感器：每個(gè)工位一個(gè)傳感器，用于檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度信號(hào)。電源供電系統(tǒng)：提供計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)溫度控制器以及加熱棒的的供電電源。12第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例工作原理現(xiàn)場(chǎng)溫度采集控制器通過傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)溫度，根據(jù)輸入的控制參數(shù)和一定的算法計(jì)算輸出值，傳輸給固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱棒的溫度控制?，F(xiàn)場(chǎng)溫度采集控制器與計(jì)算機(jī)之間通過RS-485總線通訊?，F(xiàn)場(chǎng)控制器有兩種數(shù)據(jù)輸入的方法一是通過鍵盤，二是通過計(jì)算機(jī)通訊傳輸信息。數(shù)碼管用于顯示溫度以及各種狀態(tài)信息。13第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例11.2.4硬件設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定工作時(shí)固態(tài)繼電器的電壓、電流確定固態(tài)繼電器的額定電壓或電流。確定固態(tài)繼電器的類型確定輸入控制信號(hào)根據(jù)上述步驟確定固態(tài)繼電器指標(biāo)如下：直流固態(tài)繼電器，額定電壓大于72V，輸入控制信號(hào)5V。通過網(wǎng)絡(luò)、書刊等渠道搜集固態(tài)繼電器生產(chǎn)廠家的資料，從中尋找滿足要求的產(chǎn)品，再根據(jù)價(jià)格要求、貨源情況、技術(shù)服務(wù)、熟悉程度等最終確定固態(tài)繼電器型號(hào)。固態(tài)繼電器選擇北京科通的JGX-3A型號(hào)固態(tài)繼電器，其指標(biāo)如下：直流固態(tài)繼電器，輸入控制信號(hào)3～36V，額定電壓80V、額定電流3A。14第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例現(xiàn)場(chǎng)溫度采集控制器硬件原理圖15第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例圖11.2.4主程序流程圖16第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例11.2.5軟件設(shè)計(jì)主程序模塊初始化模塊鍵盤輸入模塊溫度采集模塊顯示模塊算法計(jì)算數(shù)據(jù)處理模塊固態(tài)繼電器控制模塊EEPROM讀寫模塊通訊模塊看門狗模塊17第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例1．串口通訊協(xié)議規(guī)定如下(1)通訊測(cè)試并取得控制器地址（CommunicationTest） 格式： @<CR> 應(yīng)答： !(addr)(#)addr格式：“0001”-“FFFF”4位16進(jìn)制數(shù)，為每臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)溫度采集控制器的地址。(2)讀入溫度數(shù)據(jù)（ReadAnalogData）格式： $（Addr）（R）(1)<CR>讀第一通道格式： $（Addr）（R）(2)<CR>讀第二通道應(yīng)答： >(addr)(2)(1)（TemperatureData）(#)，其中2表示第2條協(xié)議。18第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例2．全局變量及函數(shù)定義#include<at89S52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintintdatareal_temp[2],period; /*全局變量定義*/uchartime1,time2，period /*全局變量定義,通道1、2的定時(shí)中斷計(jì)數(shù),周期中斷次數(shù)*/ucharopen[2],P[ch],r_char,r_byte,r_buffer[14]; sbitrelay_1=P2^2;sbitrelay_2=P2^3;ucharbdataflag;sbitcomm_flag=flag^0; /*通訊標(biāo)志*19第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例3．主程序清單voidmain(void){ comm_flag=0； /*清標(biāo)志位*/ initialize(); /*初始化子程序*/ while(self_flag==self_check();) /*self_flag=0:自檢正常；self_flag=1:自檢錯(cuò)誤*/ err_dispose(0); /*錯(cuò)誤處理子程序*/ display(0); /*調(diào)顯示子程序*/ while(1) { dog_feed(); /*喂狗子程序*/ if(ch1_ds18==read_temp(1)) err_dispose(1); display(1); /*通道1溫度顯示*/ control(1); /*通道1溫度控制*/ if(ch2_ds18==read_temp(2)) err_dispose(2);display(2); /*通道2溫度顯示*/control(2); /*通道2溫度控制*/ if(comm_flag) {comm_dispose();} /*通訊處理模塊*/}}20第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例11.3基于GSM/CDMA的防盜報(bào)警系統(tǒng)GSM/CDMA技術(shù)應(yīng)用于汽車防盜定位系統(tǒng)是我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展的充分體現(xiàn)，本防盜報(bào)警系統(tǒng)基于GSM/CDMA模塊，采用組合式的構(gòu)造方法。傳統(tǒng)的汽車防盜系統(tǒng)報(bào)警范圍僅為100-200米，當(dāng)車主離開報(bào)警范圍就無法接收?qǐng)?bào)警信號(hào)，而且汽車一旦失竊無法及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，這給犯罪分子提供了可乘之機(jī)?；贕SM/CDMA技術(shù)的汽車防盜定位系統(tǒng)，可以將汽車的報(bào)警信號(hào)以撥打報(bào)警電話和發(fā)送SMS短信的方式傳輸?shù)饺魏蜧SM/CDMA網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋的地方。21第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例11.3.1系統(tǒng)的目標(biāo)任務(wù)主控器對(duì)GSM/CDMA模塊具有實(shí)時(shí)控制性確保GSM/CDMA工作的穩(wěn)定性要求系統(tǒng)的抗干擾性和報(bào)警功能齊全用戶可以對(duì)報(bào)警器進(jìn)行實(shí)時(shí)管理報(bào)警系統(tǒng)具有靈活性，降低產(chǎn)品成本22第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例11.3.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)主控器能及時(shí)地對(duì)GSM/CDMA模塊收到的短信息采取相應(yīng)的處理，保證了系統(tǒng)的抗干擾性系統(tǒng)采用輪詢握手的方式保證模塊能夠正常工作，避免系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)用戶可以直接使用自己的手機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，如設(shè)防，撤防，修改密碼，查詢狀態(tài)等系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程性，不受距離的影響多路傳感器和繼電器輸出保證了系統(tǒng)報(bào)警檢測(cè)方位的齊全和遇警處理強(qiáng)大功能加設(shè)匪警按鈕，遇匪可以直接向家人或者110報(bào)警，確保車主的安全23第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖及工作原理

控制主機(jī)主控機(jī)核心為８９S５2單片機(jī)，主控機(jī)負(fù)責(zé)接收傳感器的報(bào)警信號(hào)向繼電器和蜂鳴器發(fā)出動(dòng)作控制命令。主控機(jī)和GSM/CDMAMODEM之間通過USB或者RS232串口進(jìn)行雙向通信，接收來自GSM/CDMAMODEM的控制信息，根據(jù)車主的控制命令進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)置，當(dāng)接到傳感器的報(bào)警信號(hào)后主控機(jī)要控制SM/CDMAMODEM撥打設(shè)定的電話號(hào)碼或發(fā)送短信。2．GSM/CDMAMODEM（手機(jī)）主要負(fù)責(zé)向主控機(jī)傳送控制信息、向主控機(jī)指定的電話號(hào)碼發(fā)送報(bào)警信息。3．繼電器、蜂鳴器繼電器在主控機(jī)的控制下執(zhí)行鎖死車門，切斷電路、油路等保護(hù)動(dòng)作，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音。4.報(bào)警傳感器可以選配紅外報(bào)警探測(cè)器、振動(dòng)傳感器等，本系統(tǒng)最多允許接入４路報(bào)警傳感器。24第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例圖11.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖報(bào)警傳感器主控機(jī)繼電器組蜂鳴器GSM/CDMAMODEM移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)控制或接警電話25第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例圖11.3.2系統(tǒng)原理圖（部分）繼電器1繼電器2繼電器2MAX23226第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例程序流程及軟件設(shè)計(jì)

常用的AT指令A(yù)TD撥號(hào)ATH掛機(jī)ATA接電話ATDL重?fù)苌弦淮坞娫捥?hào)碼AT+CSMS選擇短信息服務(wù)AT+CPMS選擇短信息內(nèi)存AT+CMGF選擇短信息格式AT+CSCA短信息中心地址AT+CNMI顯示新收到的短信息AT+CMGR讀短信息AT+CMGS發(fā)送短信息AT+CMGL列出SIM卡中短信息27第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例子程序?設(shè)置短信息格式子程序：用來進(jìn)行單片機(jī)GSM/CDMA模塊的握手過程和設(shè)置GSM/CDMA模塊的發(fā)送短信息的格式查已讀短信子程序：一般用于系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)，設(shè)置系統(tǒng)密碼查未讀短信子程序：系統(tǒng)工作期間，用戶通過短信管理系統(tǒng)，主要功能是先檢測(cè)密碼，密碼正確后，判斷用戶的指令，進(jìn)行修改密碼，撤防，設(shè)防，查詢狀態(tài)等功能發(fā)送匪警短信息子程序：執(zhí)行發(fā)送匪警短信息功能報(bào)警子程序：執(zhí)行控制報(bào)警喇叭，撥號(hào)，發(fā)送短信息報(bào)警28第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例1．系統(tǒng)主程序ORG0000HSJMPSTARTORG0050HSTART:NOPCLEAR:MOV@R0,A；系統(tǒng)緩沖一小段時(shí)間 DJNZR0,CLEAR MOV89H,#20H；波特率發(fā)生器T1工作在模式2上 MOV98H,#50H；串行口控制，工作方式1+允許接收 MOV8DH,#253；定時(shí)器1中高8為放計(jì)數(shù)初值，或0FDH MOV8BH,#253；定時(shí)器1中低8位用于計(jì)數(shù)，（可不寫） SETB0AFH；中斷總允許EA SETB0ACH；串行口中斷允許ES MOV88H,#00H ；包括TR1，此處為了加強(qiáng)可靠性88H,TCON SETB8EH ；定時(shí)器1開始工作 MOVR6,#11H ；設(shè)防，11為設(shè)防標(biāo)記MAIN:NOP SETB0A0H SETB0A1H SETB0A2H SETB0A3H ；傳感器輸入端置1 NOP

29第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例程序清單 CLR0A4H；繼電器輸出端清零 CLR97H；匪警信號(hào)總線清零 SETB90HWRIT: JB90H,BB；判斷K1是否按下,如果沒有按下就等待 ACALLDELAY10；延時(shí)10毫秒消觸點(diǎn)抖動(dòng) JB90H,WRIT；去除干擾信號(hào) JNB90H,$；等待按鍵松開 ACALLFAS1；發(fā)送匪警短信息 NOP ACALLDELAY10 ACALLDELAY10 ACALLDELAY10NOP NOP30第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例程序清單BB: ACALLSZ；調(diào)用設(shè)置短信息格式 NOP NOP ACALLJS；查已讀短信 NOP NOP NOP ACALLDELAY10 NOP NOP ACALLJS1；查未讀短信 NOP NOP NOP ACALLDELAY10 ACALLDELAY10 ACALLDELAY10 ACALLDELAY10

31第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及舉例程序清單NOP NOP NOP CJNER6,#22H,CHAX；判斷是否撤防，22是撤防標(biāo)記 AJMPMAINCHAX: JNB0A0H,JJJ JNB0A1H,JJJ JNB0A2H,JJJJNB0A3H,JJJ；傳感器有報(bào)警信號(hào)，調(diào)用報(bào)警程序，采取報(bào)