大氣環(huán)境與污染

大氣環(huán)境與污染2

數(shù)據(jù)傳輸功能在監(jiān)控系統(tǒng)中占有十分重要的地位。其作用是將傳感器檢測(cè)所得的電信號(hào)（檢測(cè)對(duì)象的反應(yīng)量），由井下傳送道地面中心站進(jìn)行集中處理，要求傳輸距離遠(yuǎn)）不中斷）準(zhǔn)確性高。因此，必須了解單片機(jī)的通信。礦用傳感器輸出的電信號(hào)可分為連續(xù)變化的模擬量信號(hào)和階越變化的開(kāi)關(guān)量信號(hào)兩大類。從廣義上講，開(kāi)關(guān)量信號(hào)是一種簡(jiǎn)單的數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)可通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)也可以通過(guò)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（D/A轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換程模擬信號(hào)。按照系統(tǒng)所傳輸信號(hào)的不同，礦用監(jiān)控系統(tǒng)可分為兩類：模擬傳輸系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)。前言謝謝欣賞2019-7-52數(shù)據(jù)傳輸功能在監(jiān)控系統(tǒng)中占有十分重要的地位。其作用3

數(shù)字傳輸系統(tǒng)與模擬傳輸系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）抗干擾能力強(qiáng)；（2）傳輸中的差錯(cuò)可以設(shè)法控制，以改善傳輸質(zhì)量；（3）可以傳遞各種信息，使傳輸系統(tǒng)變得通用）靈活；（4）便于用計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理。由于井下電磁干擾嚴(yán)重及傳感器種類繁多等因素，數(shù)字傳輸在礦井監(jiān)控信息傳輸系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，所以必須了解并熟練掌握單片機(jī)通信。謝謝欣賞2019-7-53數(shù)字傳輸系統(tǒng)與模擬傳輸系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：謝謝4一、任務(wù)分析二、任務(wù)演示三、相關(guān)知識(shí)四、任務(wù)布置謝謝欣賞2019-7-54一、任務(wù)分析二、任務(wù)演示三、相關(guān)知識(shí)四、任務(wù)布置謝謝欣賞25一、任務(wù)分析

（一）單片機(jī)單機(jī)的通信異步串行通信通常以字符（或者字節(jié)）為單位組成字符幀傳送。字符幀由發(fā)送端一幀一幀地傳送，接收端通過(guò)傳輸線一幀一幀地接收。在方式0中波特率由晶體振蕩器的頻率決定，與T1無(wú)關(guān)，所以無(wú)需對(duì)T1進(jìn)行設(shè)置。本設(shè)計(jì)中波特率不倍增，所以無(wú)需對(duì)PCON進(jìn)行設(shè)置(因單片機(jī)復(fù)位時(shí)波特率倍增位SMOD已置成0)。采用串行通信方式0，所以SCON設(shè)置為00H。字符幀由三個(gè)部分組成，分別是起始位）數(shù)據(jù)位和停止位，如圖9-1所示：返回謝謝欣賞2019-7-55一、任務(wù)分析（一）單片機(jī)單機(jī)的通信返回謝謝欣賞2016

起始位位于字符幀的開(kāi)頭，占一位，為0(低電平)，表示發(fā)送端開(kāi)始發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)位緊跟起始位后，低位在前，高位在后，根據(jù)串行通信工作方式的不同，數(shù)據(jù)位可為8位或9位。停止位位于字符幀的末尾，占一位，為1(高電平)，表示一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。1、串行接收在串行接收數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)CPU允許接收(即串行口控制寄存器SCON中的REN位為1)時(shí)，外部數(shù)據(jù)通過(guò)引腳RXD(P3.0)串行輸入，數(shù)據(jù)低位在前，高位在后，一幀數(shù)據(jù)接收完畢，再并行送入接收緩沖器SBUF中，同時(shí)由硬件將接收中斷標(biāo)志位RI置“1”。謝謝欣賞2019-7-56起始位位于字符幀的開(kāi)頭，占一位，為0(低電平)，表72、串行發(fā)送在串行發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將發(fā)送數(shù)據(jù)并行寫入發(fā)送緩沖器SBUF中，同時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)由TXD(P3.1)引腳串行發(fā)送，當(dāng)一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢(即發(fā)送緩沖器空)，由硬件自動(dòng)將發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位TI置“1”。

3、數(shù)據(jù)傳送速率串行通信的速率用波特率來(lái)表示，所謂波特率就是指一秒鐘傳送數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)。每秒鐘傳送一個(gè)數(shù)據(jù)位就是1波特，即1波特＝1bps（位/秒）。時(shí)鐘頻率高，則波特率高，通信速度就快；反之，時(shí)鐘頻率低，波特率就低，通信速度就慢。

謝謝欣賞2019-7-572、串行發(fā)送謝謝欣賞2019-7-584、串行通信控制串行通信主要是由串行口控制寄存器SCON控制，其主要用于串行通信的工作方式)控制，多機(jī)通信時(shí)傳送數(shù)據(jù)或地址的控制，是否允許接收數(shù)據(jù)控制，串行數(shù)據(jù)接收或發(fā)送完畢控制等。（二）單片機(jī)的多機(jī)通信使甲）乙雙方能夠進(jìn)行通信。要求：將甲機(jī)內(nèi)部RAM20H～27H單元的數(shù)據(jù)發(fā)送給乙機(jī)。返回謝謝欣賞2019-7-584、串行通信控制（二）單片機(jī)的多機(jī)通信返回謝謝欣賞9返回

二、任務(wù)演示謝謝欣賞2019-7-59返回二、任務(wù)演示謝謝欣賞2019-7-510位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位符號(hào)SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI（一）單片機(jī)的單機(jī)通信

1、串行通信控制（1）串行口控制寄存器SCONSCON是51系列單片機(jī)的一個(gè)可位尋址的專用寄存器，用于串行通信方式選擇，接收和發(fā)送控制，串行口狀態(tài)指示等。單元地址為98H，位地址為98H～9FH。寄存器的內(nèi)容及位地址見(jiàn)表9-2。表9-2SCON寄存器返回

三）相關(guān)知識(shí)謝謝欣賞2019-7-510位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH11

（2）SM0、SM1——串行口工作方式選擇位。這兩位用于選擇串行口的4種工作方式，其狀態(tài)組合和對(duì)應(yīng)工作方式見(jiàn)表9-3。表9-3串行口工作方式選擇SM0SM1方式功能說(shuō)明波特率00方式08位同步移位寄存器fosc/1201方式110位UART由T1的溢出率確定10方式211位UARTfosc/64或者fosc/3211方式311位UART由T1的溢出率確定

（3）SM2、TB8、RB8——多機(jī)通信控制位在方式2和方式3時(shí)，TB8是發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位，RB8是接收數(shù)據(jù)的第9位，由用戶用指令進(jìn)行置“1”或清“0”，TB8和RB8是對(duì)應(yīng)的，在發(fā)送端發(fā)的TB8位就是接收端接收的RB8位。

謝謝欣賞2019-7-511（2）SM0、SM1——串行口工作方式選擇位。SM12

方式2和方式3用于多機(jī)通信時(shí)，在發(fā)送端若TB8=1，則表示發(fā)送的為地址幀；若TB8=0則表示發(fā)送的為數(shù)據(jù)幀。接收端若SM2＝1，表示地址接收狀態(tài)，若接收到的RB8=1，即接收的為地址幀時(shí)，將接收到的地址送入接收SBUF中，并置位RI產(chǎn)生中斷請(qǐng)求；若RB8=0，即接收到的為數(shù)據(jù)幀，RI不置“1”，同時(shí)將接收到的數(shù)據(jù)幀丟棄。若SM2＝0，表示數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，則不論RB8=1或RB8=0，都將接收到的數(shù)據(jù)送入接收SBUF中，并產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。在方式2和方式3用于雙機(jī)通信時(shí)，TB8）RB8可作奇偶校驗(yàn)位用。在方式1中，當(dāng)SM2=0時(shí)，RB8為接收到的停止位；當(dāng)SM2=1，則只有接收到有效停止位時(shí)，RI才置“1”。而串行口工作在方式0中，SM2必須置“0”，不用TB8和RB8位。謝謝欣賞2019-7-512方式2和方式3用于多機(jī)通信時(shí)，在發(fā)送端若TB8=1，13

（4）REN——允許接收位由指令置“1”或清“0”，REN＝1時(shí)，允許接收數(shù)據(jù)；REN＝0時(shí)，禁止接收數(shù)據(jù)。（5）TI——發(fā)送中斷標(biāo)志位在方式0時(shí)，發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)后，該位由硬件置“1”。在其他方式下，在發(fā)送停止位之初，由硬件置“1”。因此，TI＝1表示幀發(fā)送結(jié)束，其狀態(tài)既可供軟件查詢使用，也可用于請(qǐng)求中斷。TI在查詢方式或中斷方式下都必須由指令清“0”。（6）RI——接收中斷標(biāo)志位在方式0時(shí)，接收完第8位數(shù)據(jù)后，該位由硬件置“1”。在其他方式下，在接收停止位的中間，該位由硬件置“1”。因此，RI＝1表示幀接收結(jié)束，其狀態(tài)既可供軟件查詢使用，也可用于請(qǐng)求中斷。同樣，RI在查詢方式或中斷方式下都必須由指令清“0”。

謝謝欣賞2019-7-513（4）REN——允許接收位謝謝欣賞2019-7-514

（7）電源控制寄存器PCONPCON不可位尋址，字節(jié)地址為87H。PCON主要是為CHMOS型51系列單片機(jī)的電源控制而設(shè)置的專用寄存器，其各控制位的符號(hào)見(jiàn)表9-4。位序D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

位符號(hào)SMOD－－－GF1

GF0

PDIDL

與串行通信有關(guān)的只有D7位（SMOD），該位為波特率倍增位。當(dāng)SMOD=1時(shí)，串行口波特率增加一倍；當(dāng)SMOD=0時(shí)，串行口波特率為設(shè)定值。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，SMOD=0。

GF1、GF0、PD和IDL位為電源控制位，其中GF1和GF0為通用標(biāo)志位，由指令置“1”或清“0”。PD和IDL位為低功耗方式控制位，其中PD位為掉電方式控制位，PD=1時(shí)，進(jìn)入掉電工作方式；IDL位為待機(jī)方式控制位，IDL=1時(shí)，進(jìn)入待機(jī)工作方式表9-4PCON寄存器謝謝欣賞2019-7-514（7）電源控制寄存器PCON位序D7D6D5152、工作方式

51系列單片機(jī)串行通信有4種工作方式，由SCON中的SM0和SM1位確定。方式0

串行口工作在方式0時(shí)，作同步移位寄存器使用，以8位數(shù)據(jù)為一幀，無(wú)起始位和停止位。串行數(shù)據(jù)由RXD（P3.0）端輸入或輸出端，同步移位脈沖由TXD（P3.1）端輸出。這種工作方式常用于擴(kuò)展I/O口中，外接移位寄存器(并入串出移位寄存器74LS165或串入并出移位寄存器74LS164)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行輸入或輸出。工作在方式0時(shí)，波特率固定為fosc/12，即每個(gè)機(jī)器周期輸入或輸出一位數(shù)據(jù)。謝謝欣賞2019-7-5152、工作方式謝謝欣賞2019-7-516

（1）數(shù)據(jù)發(fā)送當(dāng)數(shù)據(jù)寫入SBUF后，從RXD端輸出，在移位脈沖的控制下，逐位移入74LS164，74LS164完成數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換。當(dāng)8位數(shù)據(jù)全部輸出后，由硬件將TI置“1”，發(fā)出中斷請(qǐng)求。數(shù)據(jù)由74LS164并行輸出，其接口電路如圖9-5所示，RXD端接74LS164的串行輸入端A）B，TXD接74LS164的時(shí)鐘脈沖輸入端CLK，P1.0接74LS164的清零端。由該圖可知通過(guò)外接74LS164，串行口能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸出。圖9-5方式0外接移位寄存器輸出謝謝欣賞2019-7-516（1）數(shù)據(jù)發(fā)送圖9-5方式0外接移位寄存器輸出17

（2）數(shù)據(jù)接收要實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)，必須首先把SCON中的允許接收位REN置“1”。當(dāng)REN為1時(shí)，數(shù)據(jù)在移位脈沖的控制下，從RXD端輸入。當(dāng)接收完8位數(shù)據(jù)時(shí)，將接收中斷標(biāo)志位RI置“1”，發(fā)出中斷請(qǐng)求。數(shù)據(jù)由74LS165并行輸入，其接口電路如圖9-6所示。RXD接74LS165的數(shù)據(jù)輸出端Q，TXD接74LS165的時(shí)鐘脈沖輸入端CLK，P1.0接移位/置數(shù)端。由該電路可知，通過(guò)外接74LS165，串行口能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入。方式0外接移位寄存器輸入謝謝欣賞2019-7-517（2）數(shù)據(jù)接收方式0外接移位寄存器輸入謝謝欣賞18

方式1

方式1為10位異步串行通信方式。其幀格式為1個(gè)起始位）8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位，其波特率可調(diào)。（1）數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)寫入SBUF后，就啟動(dòng)發(fā)送器開(kāi)始發(fā)送，此時(shí)由硬件加入起始位和停止位，構(gòu)成一幀數(shù)據(jù)，由TXD串行輸出。發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，將TI置“1”，通知CPU可以進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)的發(fā)送。（2）數(shù)據(jù)接收

REN=1且接收到起始位后，就開(kāi)始接收一幀數(shù)據(jù)。當(dāng)停止位到來(lái)后，把停止位送入RB8中，并置位RI，通知CPU接收到一個(gè)數(shù)據(jù)，將其從SBUF中取走。謝謝欣賞2019-7-518方式1謝謝欣賞2019-7-519（3）波特率確定工作在方式1時(shí)，其波特率是可變的，波特率的計(jì)算公式為：

其中，SMOD為PCON寄存器的最高位，其值為1或0。當(dāng)定時(shí)器1作波特率發(fā)生器使用時(shí)，選用工作方式2（即自動(dòng)重裝初值方式），可以避免因程序反復(fù)裝入定時(shí)初值所引起的定時(shí)誤差，使波特率更加穩(wěn)定。設(shè)T1初值為X，則溢出周期為：謝謝欣賞2019-7-519（3）波特率確定工作在方式1時(shí)，其波特率是可變的，波特率20溢出率為溢出周期的倒數(shù)，則波特率的計(jì)算公式為：T1的初值為：謝謝欣賞2019-7-520溢出率為溢出周期的倒數(shù)，則波特率的計(jì)算公式為：T1的初21

方式2

方式2為11位異步串行通信方式。其幀格式為1個(gè)起始位）9個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位。與方式1相比增加了一個(gè)第9位數(shù)據(jù)位（D8），其功能由用戶確定，是一個(gè)可編程位。謝謝欣賞2019-7-521方式2謝謝欣賞2019-7-522

（1）數(shù)據(jù)發(fā)送發(fā)送前先根據(jù)通信協(xié)議用指令設(shè)置好SCON中的TB8(發(fā)送端發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，雙機(jī)通信時(shí)作奇偶校驗(yàn)位；多機(jī)通信時(shí)作地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位，TB8為1時(shí)發(fā)送的為地址，TB8為0時(shí)發(fā)送的為數(shù)據(jù))。然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)(D0~D7)寫入SBUF中，而D8位的內(nèi)容則由硬件電路從TB8中直接送到發(fā)送移位寄存器的第9位，并以此來(lái)啟動(dòng)串行發(fā)送。一幀發(fā)送完畢，將TI位置“1”，其他過(guò)程與方式1相同。謝謝欣賞2019-7-522（1）數(shù)據(jù)發(fā)送謝謝欣賞2019-7-523

（2）數(shù)據(jù)接收方式2的接收過(guò)程也與方式1基本類似，所不同的只在第9位數(shù)據(jù)上，串行口把接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，而把第9位數(shù)據(jù)送入RB8。在接收前先將REN位置“1”，將RI位清“0”。然后根據(jù)SM2的狀態(tài)和接收到的RB8的狀態(tài)決定串行口在數(shù)據(jù)到來(lái)后是否使RI置“1”，如RI置“1”則接收數(shù)據(jù)，否則不接收數(shù)據(jù)。當(dāng)SM2=0時(shí)，單片機(jī)處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，不管RB8為0還是為1，RI均置“1”，此時(shí)串行口將接收發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)。當(dāng)SM2=1時(shí)，單片機(jī)處于地址接收狀態(tài)。如接收到的RB8為1時(shí)，表示接收到的為地址，此時(shí)RI置“1”，串行口接收發(fā)來(lái)的地址；如接收到的RB8為0時(shí)，表示接收到的為數(shù)據(jù)，因本機(jī)當(dāng)前處于地址接收狀態(tài)，所以該數(shù)據(jù)不能被接收，RI不置“1”，此數(shù)據(jù)為發(fā)送給其他單片機(jī)的數(shù)據(jù)。謝謝欣賞2019-7-523（2）數(shù)據(jù)接收謝謝欣賞2019-7-524（3）波特率確定

方式2的波特率是固定的，由晶振頻率及SMOD的值確定。當(dāng)SMOD為0時(shí)，波特率為晶振頻率1/32，即fosc/32；當(dāng)SMOD為1時(shí)，波特率為晶振頻率的1/64，即fosc/64。用公式表示為：

方式3

方式3同方式2相似，只不過(guò)方式3的波特率是可變的，由用戶來(lái)確定。其波特率的確定同方式1。謝謝欣賞2019-7-524（3）波特率確定方式2的波特率是固定的，由晶振頻25（二）多機(jī)通信MCS-51串行口的方式2和方式3有一個(gè)專門的應(yīng)用領(lǐng)域，即多機(jī)通信。這一功能通常采用主從式多機(jī)通信方式，在這種方式中，用一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)從機(jī)。主機(jī)發(fā)送的信息可以傳送到各個(gè)從機(jī)或指定的從機(jī)，各從機(jī)發(fā)送的信息只能被主機(jī)接收，從機(jī)與從機(jī)之間不能進(jìn)行通信。圖9-7是多機(jī)通信的一種連接示意圖。圖9-7多機(jī)通信連接示意圖謝謝欣賞2019-7-525（二）多機(jī)通信圖9-7多機(jī)通信連接示意圖謝謝欣賞2026

多機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)，主要依靠主）從機(jī)之間正確地設(shè)置與判斷SM2和發(fā)送或接收的第9位數(shù)據(jù)來(lái)（TB8或RB8）完成的。我們首先將上述二者的作用總結(jié)如下：在單片機(jī)串行口以方式2或方式3接收時(shí)，一方面，若SM2=1，表示置多機(jī)通信功能位，這時(shí)有兩種情況：（1）接收到第9位數(shù)據(jù)為1。此時(shí)數(shù)據(jù)裝入SBUF，并置RI=1，向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求；（2）接收到第9位數(shù)據(jù)為0。此時(shí)不產(chǎn)生中斷，信息將被丟失，不能接收。另一方面，若SM2=0，則接收到的第9位信息無(wú)論是1還是0，都產(chǎn)生RI=1的中斷標(biāo)志，接收的數(shù)據(jù)裝入SBUF。根據(jù)這個(gè)功能，就可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信。謝謝欣賞2019-7-526多機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)，主要依靠主）從機(jī)之間正確地設(shè)置與判斷27

在編程前，首先要給各從機(jī)定義地址編號(hào)，如分別為00H）01H）02H等。在主機(jī)想發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)塊給某個(gè)從機(jī)時(shí)，它必須先送出一個(gè)地址字節(jié)，以辨認(rèn)從機(jī)。編程實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信的過(guò)程如下：1、主機(jī)發(fā)送一幀地址信息，與所需的從機(jī)聯(lián)絡(luò)。主機(jī)應(yīng)置TB8為1，表示發(fā)送的是地址幀。例如：

MOVSCON，#0D8H；設(shè)串行口為方式3，TB8=1，允許接收。2、所有從機(jī)初始化設(shè)置SM2=1，處于準(zhǔn)備接收一幀地址信息的狀態(tài)。例如：

MOVSCON，#0F0H；設(shè)串行口為方式3，SM2=1，允許接收。謝謝欣賞2019-7-527在編程前，首先要給各從機(jī)定義地址編號(hào)，如分別為00H）283、各從機(jī)接收到地址信息，因?yàn)镽B8=1，則置中斷標(biāo)志RI。中斷后，首先判斷主機(jī)送過(guò)來(lái)的地址信息與自己的地址是否相符。對(duì)于地址相符的從機(jī)，置SM2=0，以接收主機(jī)隨后發(fā)來(lái)的所有信息。對(duì)于地址不相符的從機(jī)，保持SM2=1的狀態(tài)，對(duì)主機(jī)隨后發(fā)來(lái)的信息不理睬，直到發(fā)送新的一幀地址信息。

4、主機(jī)發(fā)送控制指令和數(shù)據(jù)信息給被尋址的從機(jī)。其中主機(jī)置TB8為0，表示發(fā)送的是數(shù)據(jù)或控制指令。對(duì)于沒(méi)選中的從機(jī)，因?yàn)镾M2=1，RB8=0，所以不會(huì)產(chǎn)生中斷，對(duì)主機(jī)發(fā)送的信息不接收。對(duì)于多機(jī)通信的編程，本書將不再列出，有興趣的讀者可自行編寫。謝謝欣賞2019-7-5283、各從機(jī)接收到地址信息，因?yàn)镽B8=1，則置中斷標(biāo)29（三）PC機(jī)和單片機(jī)之間的通信在數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制應(yīng)用領(lǐng)域，通常需要一臺(tái)PC機(jī)，由它來(lái)管理一臺(tái)或若干臺(tái)以單片機(jī)為核心的智能測(cè)量控制儀表。這時(shí)，也就是要實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和單片機(jī)之間的通信。本節(jié)介紹PC機(jī)和單片機(jī)的通信接口設(shè)計(jì)和軟件編程。

1、接口設(shè)計(jì)

PC機(jī)與單片機(jī)之間可以由RS-232C）RS-422或RS-423等接口相連，關(guān)于這些標(biāo)準(zhǔn)接口的特征我們已經(jīng)在前面的篇幅中介紹過(guò)。謝謝欣賞2019-7-529（三）PC機(jī)和單片機(jī)之間的通信謝謝欣賞2019-7-530

在PC機(jī)系統(tǒng)內(nèi)都裝有異步通信適配器，利用它可以實(shí)現(xiàn)異步串行通信。該適配器的核心元件是可編程的Intel8250芯片，它使PC機(jī)有能力與其他具有標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C接口的計(jì)算機(jī)或設(shè)備進(jìn)行通信。而MCS-51單片機(jī)本身具有一個(gè)全雙工的串行口，因此只要配以電平轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)電路）隔離電路就可組成一個(gè)簡(jiǎn)單可行的通信接口。同樣，PC機(jī)和單片機(jī)之間的通信也分為雙機(jī)通信和多機(jī)通信。PC機(jī)和單片機(jī)最簡(jiǎn)單的連接是零調(diào)制三線經(jīng)濟(jì)型。這是進(jìn)行全雙工通信所必須的最少線路。因?yàn)镸CS-51單片機(jī)輸入）輸出電平為TTL電平，而PC機(jī)配置的是RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口，二者的電氣規(guī)范不同，所以要加電平轉(zhuǎn)換電路。常用的有MC1488）MC1489和MAX232，圖9-8給出了采用MAX232芯片的PC機(jī)和單片機(jī)串行通信接口電路,與PC機(jī)相連采用9芯標(biāo)準(zhǔn)插座。謝謝欣賞2019-7-530在PC機(jī)系統(tǒng)內(nèi)都裝有異步通信適配器，利用它31圖9-8PC機(jī)和單片機(jī)串行通信接口謝謝欣賞2019-7-531圖9-8PC機(jī)和單片機(jī)串行通信接口謝謝欣賞2322、軟件編程這里，我們列舉一個(gè)實(shí)用的通信測(cè)試軟件，其功能為：將PC機(jī)鍵盤的輸入發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)收到PC機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)后，回送同一數(shù)據(jù)給PC機(jī)，并在屏幕上顯示出來(lái)。只要屏幕上顯示的字符與所鍵入的字符相同，說(shuō)明二者之間的通信正常。通信雙方約定：波特率為2400；信息格式為8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位。謝謝欣賞2019-7-5322、軟件編程謝謝欣賞2019-7-533MCS-51通過(guò)中斷方式接收PC機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并回送。單片機(jī)串行口工作在方式1，晶振為6MHz，波特率2400，定時(shí)器T1按方式2工作，經(jīng)計(jì)算定時(shí)器預(yù)置值為0F3H，SMOD=1。程序參考如下：

ORG0000HLJMPCSH；轉(zhuǎn)初始化程序

ORG0023HLJMPINTS；轉(zhuǎn)串行口中斷程序

ORG0050HCSH：MOVTMOD，#20H；設(shè)置定時(shí)器1為方式2謝謝欣賞2019-7-533MCS-51通過(guò)中斷方式接收PC機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并回送34MOVTL1，#0F3H；設(shè)置預(yù)置值

MOVTH1，#0F3HSETBTR1；啟動(dòng)定時(shí)器1MOVSCON#50H；串行口初始化

MOVPCON#80HSETBEA；允許串行口中斷

SETBESLJMPMAIN；轉(zhuǎn)主程序（主程序略）

……INTS：CLREA；關(guān)中斷

CLRRI；清串行口中斷標(biāo)志

PUSHDPL；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)謝謝欣賞2019-7-534MOVTL1，#0F35PUSHDPHPUSHA；

MOVA，SBUF；接收PC機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)

MOVSBUF，A；將數(shù)據(jù)回送給PC機(jī)

WAIT：JNBTI，WAIT；等待發(fā)送

CLRTIPOPA；發(fā)送完，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)

POPDPHPOPDPLSETBEA；開(kāi)中斷

RETI；返回謝謝欣賞2019-7-535PUSHDPH謝謝363、PC機(jī)通信程序

PC機(jī)方面的通信程序可以用匯編語(yǔ)言編寫，也可以用其它高級(jí)語(yǔ)言例如VC）VB來(lái)編寫。這里只介紹用匯編語(yǔ)言編寫的程序。參考程序如下：

stackSegmentparastack‘code’Db256dup(0)StackendsCodeSegmentparapublic‘code’StartprocfarAssumecs:code,ss:stack謝謝欣賞2019-7-5363、PC機(jī)通信程序謝謝欣賞2019-7-537PUSHDSMOVAX,0PUSHAXCLIINPUT:MOVAL,80H；置DLAB=1MOVDX,3FBH；寫入通信線控制寄存器

OUTDX,ALMOVAL,30H；置產(chǎn)生2400波特率除數(shù)低位

MOVDX,3F8HOUTDX,AL；寫入除數(shù)鎖存器低位

MOVAL,00H；置產(chǎn)生2400波特率除數(shù)高位

MOVDX,3F9HOUTDX,AL；寫入除數(shù)鎖存器高位謝謝欣賞2019-7-537PUSHDS謝謝欣賞238MOVAL,03H；設(shè)置數(shù)據(jù)格式

MOVDX,3FBH；寫入通信線路控制寄存器

OUTDX,ALMOVAL,00H；禁止所有中斷

MOVDX,3F9HOUTDX,ALWAIT1:MOVDX,3FDH；發(fā)送保持寄存器不空則循環(huán)等待

INAL,DXTESTAL,20HJZWAIT1謝謝欣賞2019-7-538MOVAL,03H39WAIT2:MOVAH,1；檢查鍵盤緩沖區(qū)，無(wú)字符則循環(huán)等待

INT16HJZWAIT2MOVAH,0；若有，則取鍵盤字符

INT16HSEND:MOVDX,3F8H；發(fā)送鍵入的字符

OUTDX,ALRECE:MOVDX,3FDH；檢查接收數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好

INAL,DXTESTAL,01HJZRECE謝謝欣賞2019-7-539WAIT2:MOVAH,1；40TESTAL,1AH；判斷接收到的數(shù)據(jù)是否出錯(cuò)

JNZERRORMOVDX,3F8HINAL,DX；讀取數(shù)據(jù)

ANDAL,7EH；去掉無(wú)效位

PUSHAXMOVBX,0；顯示接收字符

MOVAH,14INT10HPOPAXCMPAL,0DH；接到的字符若不是回車則返回

JNZWAIT1MOVAL,0AH；是回車則回車換行謝謝欣賞2019-7-540TESTAL,1AH；判41MOVBX,0MOVAH,14HINT10HJMPWAIT1ERROR:MOVDX,3F8H；讀接收寄存器，清除錯(cuò)誤字符

INAL,DXMOVAL,’?’；顯示‘？’號(hào)

MOVBX,0MOVAH,14HINT10H

JMPWAIT1；繼續(xù)循環(huán)

StartendsCodeendsendstart謝謝欣賞2019-7-541MOVBX,042

（四）干擾的來(lái)源及排除由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境惡劣，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)易受各種干擾侵襲，它直接影響到系統(tǒng)的可靠性。因此，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)）使用和維護(hù)人員關(guān)注的重要課題。各種應(yīng)用系統(tǒng)所處環(huán)境不同，所面臨的干擾源也不相同，因而采取的抗干擾措施也不盡相同。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，主要考慮以下幾方面的問(wèn)題。

1、抑制電源的干擾。對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)危害最嚴(yán)重的干擾來(lái)源于電源污染。由于任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻和分布電容）分布電感等，正是這些因素產(chǎn)生了電源的噪聲干擾。解決問(wèn)題的方法是：采用交流穩(wěn)壓器來(lái)保證供電的穩(wěn)定性，防止電源系統(tǒng)的過(guò)壓和欠壓；利用低通濾波器濾去高次諧波以改善電源波形；采用隔離變壓器）雙層屏蔽(初）次級(jí)屏蔽)措施來(lái)減少分布電容，提高系統(tǒng)抗共模干擾能力，在有條件的情況下，還可采用分散獨(dú)立功能塊供電和干擾抑制器等，抑制來(lái)自電源的干擾。謝謝欣賞2019-7-542（四）干擾的來(lái)源及排除謝謝欣賞2019-7-5432、抑制來(lái)自傳感器。各功能模塊部分的干擾模擬電路通過(guò)隔離放大器進(jìn)行隔離、數(shù)字電路通過(guò)光電耦合器進(jìn)行隔離、模擬地和數(shù)字地分開(kāi)、采用提高電路共模抑制比等措施可以有效地抑制來(lái)自傳感器、各功能模塊部分的干擾。

3、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_。在應(yīng)用系統(tǒng)的長(zhǎng)線數(shù)據(jù)傳輸中，采用雙絞線作為傳輸線，能有效地抑制共模噪聲及電磁場(chǎng)干擾。但必須注意對(duì)傳輸線進(jìn)行阻抗匹配，以免產(chǎn)生反射，使信號(hào)失真。

4、抑制空間的電磁干擾。來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的電磁場(chǎng)在線路、導(dǎo)線、殼體上產(chǎn)生輻射、吸收與調(diào)制，抗干擾設(shè)計(jì)主要考慮地線設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的屏蔽與布局設(shè)計(jì)。

5、地線的設(shè)計(jì)。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，地線大致分為系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地、、數(shù)字地、模擬地等。在設(shè)計(jì)時(shí)，數(shù)字地和模擬地要分開(kāi)，分別與電源端地線相連；當(dāng)系統(tǒng)工作頻率小于1MHz時(shí)，屏蔽線應(yīng)采用單點(diǎn)接地；當(dāng)系統(tǒng)工作頻率在1～10MHz時(shí)，屏蔽線應(yīng)采用多點(diǎn)接地。

謝謝欣賞2019-7-5432、抑制來(lái)自傳感器。各功能模塊部分的干擾模擬電路通過(guò)隔446、印刷電路板設(shè)計(jì)在印刷電路板中，要嚴(yán)格將強(qiáng)、弱電路分開(kāi)，盡量不要把它們?cè)O(shè)計(jì)在一塊印刷電路板上}電源線的走向應(yīng)盡量與數(shù)據(jù)傳遞方向一致；接地線應(yīng)盡量加粗．在印刷電路板的各個(gè)關(guān)鍵部位應(yīng)配置去藕濾波電容。

7、電平匹配在電路設(shè)計(jì)時(shí)，要注意電平匹配。如TTL“1”電平是2．4～5V，“0”電平是0～0.4V；而CMOS輸入“1”電平是4.99～5V，“0”電平是0～0.01V。因此，當(dāng)CMOS器件接受TTL輸出時(shí)，其輸入端就要加電平轉(zhuǎn)換器或上拉電阻，否則，CMOS器件就會(huì)處于不確定狀態(tài)。CMOS電路中不使用的輸入端不允許浮空，否則會(huì)引起邏輯電平不正常，且易接受外界干擾產(chǎn)生誤動(dòng)作。在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況，將多余的輸入端與正電源或地相連接。

8、總線驅(qū)動(dòng)單片機(jī)在進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，不應(yīng)超過(guò)單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，否則將會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)工作不正常。如果要超負(fù)載驅(qū)動(dòng)，則應(yīng)加上總線驅(qū)動(dòng)器，如使用74LS245等增強(qiáng)單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力。謝謝欣賞2019-7-5446、印刷電路板設(shè)計(jì)在印刷電路板中，要嚴(yán)格將459、軟件的抗干擾設(shè)計(jì)。軟件的抗干擾設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。在許多情況下，應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾不可能完全依靠硬件來(lái)解決。而對(duì)軟件采取抗干擾設(shè)計(jì)，往往成本低、見(jiàn)效快，起到事半功倍的效果。在實(shí)際情況中，針對(duì)不同的干擾后果，采取不同的軟件對(duì)策。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，為了消除傳感器通道中的干擾信號(hào)，可采用軟件數(shù)字濾波，如算術(shù)平均值法、比較舍取法、中值法、一階遞推數(shù)字濾波法等；在開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)中，為防止干擾進(jìn)入系統(tǒng)．造成各種控制條件、數(shù)據(jù)控制失誤，可采取軟件冗余、設(shè)置當(dāng)前輸出狀態(tài)寄存單元、自檢程序等措施；為防止PC失控，造成程序“亂飛”，可設(shè)置軟件“監(jiān)視跟蹤定時(shí)器”來(lái)監(jiān)視程序運(yùn)行狀態(tài)，也可在非程序區(qū)設(shè)置軟件陷阱，強(qiáng)行使程序回復(fù)到復(fù)位狀態(tài)。用硬件設(shè)置Watchdog電路強(qiáng)制系統(tǒng)返回也是一種常用的方法。返回謝謝欣賞2019-7-5459、軟件的抗干擾設(shè)計(jì)。軟件的抗干擾設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)46

（五）礦井監(jiān)控信息傳輸基本概念

1、摸擬傳輸與數(shù)字傳輸?shù)V用傳感器輸出的電信號(hào)可分為連續(xù)變化的模擬量信號(hào)和階躍變化的開(kāi)關(guān)量信號(hào)兩大類。從廣義上講，開(kāi)關(guān)量信號(hào)是一種簡(jiǎn)單的數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)可通過(guò)模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)也可以通過(guò)數(shù)生扮模擬轉(zhuǎn)換器（D/A轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。按照系統(tǒng)所傳輸?shù)男盘?hào)的不同，礦井監(jiān)控信息傳輸系統(tǒng)可分為兩類。模擬傳輸系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)。謝謝欣賞2019-7-546（五）礦井監(jiān)控信息傳輸基本概念謝謝欣賞20147

數(shù)字傳輸系統(tǒng)與模擬傳輸系統(tǒng)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①抗干擾能力強(qiáng)；劇專輸中的差錯(cuò)可以設(shè)法控制，改善傳輸質(zhì)量；③可以傳遞各種消息，使傳輸系統(tǒng)變得通用）靈活；④便于用計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理。但數(shù)字傳輸?shù)纳鲜鰞?yōu)點(diǎn)都是用比模擬傳輸占據(jù)更寬的傳輸頻帶而換得的。由于井下電磁干擾嚴(yán)重，傳感器種類繁多等因素，數(shù)字傳輸在礦井監(jiān)控信息傳輸系統(tǒng)中得到了越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。謝謝欣賞2019-7-547數(shù)字傳輸系統(tǒng)與模擬傳輸系統(tǒng)相比，具有如下優(yōu)482、單向傳輸、半雙工及全雙工傳輸單向傳輸是指消息只能單方向進(jìn)行傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?，如圖9-10(a)所示。半又見(jiàn)工（單工）傳輸方式是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)的工作方式，如圖9-10(b）所示。全雙工傳輸是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸消息的工作方式，如圖9-10(c）所示。謝謝欣賞2019-7-5482、單向傳輸、半雙工及全雙工傳輸謝謝欣賞2049謝謝欣賞2019-7-549謝謝欣賞2019-7-5503、串行傳輸與并行傳輸串行傳輸是代表消息的各位數(shù)字信號(hào)序列按時(shí)間順序一個(gè)接一個(gè)地在信道中傳輸?shù)姆绞?，如圖9-11(a）所示。并行傳輸是將代表消息的