Lonworks技术在智能家居系统中的应用

Lonworks技术在智能家居系统中的应用摘要：智能家居是近年来产生并迅速崛起的～种新型住宅，它是建筑艺术、生活理念与信息技术、电子技术等现代高科技的完美结合。智能家居为住户提供了一种更加平安、舒适、方便、快捷和开放的智能化、信息化生活空间。本文首先对智能家居的概念及构成情况作了总体的阐述，介绍了智能家居在国内外的开展现状，指明了智能家居重要性以及智能家居的开展方向。现场总线技术的开展使得Lonworks总线技术脱颖而出，本文简要介绍了常用的几种现场总线的概况以及Lonworks技术在现场总线技术中的地位和和优势，对Lonworks技术的技术核一tl,：神经元芯片、LonTalk协议、Lonworks收发器等进行了详尽的描述；重点介绍了集先进的计算机技术、通信技术、控制技术为一体的智能家居节点的开发与研制，并且对节点硬件电路的各种接口电路以及节点信号摘集和信号输出局部的软件驱动进行了详尽的设计。本文设计的智能家居节点摘用单片机AT89S51作为主处理器来完成用户的应用程序，主要负责对各种现场信号进行摘集、处理及控制，工作在并行从A方式下的神经元芯片MC3150作为从处理器，主要完成与现场网络上的各节点及中心控制室之间的通信工作。为便于实时监控现场的数据，形象反映现场的运行情况，本文使用组态王工业组态软件，对智能家居系统实现上位机的监控设计。本文最后还将所设计的智能家居节点应用到了淮安信息职业技术学院智能实验室中进行应用和测试。本系统设计的智能家居节点运用了当今工控领域最为先进的现场总线技术，具有结构简单、可靠性高、容易产品化等优点，产品是面向中等层次以上家庭的需求，具有广泛的应用市场。目前我国对Lonworks技术的应用以及智能建筑的设计刚刚起步，随着业内人士的更多了解，相信会有更广泛的应用前景。关键字：Lonworks技术：智能家居；神经元芯片；组态LonworkstechnologyinintelligenthomefurnishingsystemapplicationAbstract：IntelligentHomeisanewtyperesidenceproducedinrecentyearswiththerapidrise．Itisaperfectcombinationofmodemhilgh-techsuchasarchitecturalart,philosophyoflife，informationtechnology,andelectronicstechnology．IntelligentHomeprovidesaintellectualizedandinformation—basedlivingspaceforliver,SOthatitissafer,faster,morecomfortable，convenientandopening．ItexpoundedtheconceptandcompositionofIntelligentHome，introduceditsdevelopmentstatushomeandabroadnowadays，andpointedouttheessentialityofIntelligentHomeSystemandthedevelopmentdirectionofIntelligentHome．ThedevelopmentofFieldbustechnologymakesLonworksbustechnologytalentshowingitself．ItintroducedseveralcommonlyusedFieldbustechnology,andilluminatedthepositionandimpactofLonworl(Stechnologyinfieldbustechnology．AndcarriedoutadetaileddescriptionofkeytechnologiesofLonworlcS：NeuronChip，LonTalkprotocolandLonworl(Stransceiver．ItstronglyintroducedthedesignanddevelopmentofintelligentHomenodewhichintegratedadvancedcomputertechnology,communicationstechnology,controltechnology,aswellasvarioushardwareinterfacecircuitandsoftwaredriveofsingleinputandoutputforadetaileddesign．MCUAT89S51isadoptedasthemainprocessortocompletetheuser’sapplications．AT89S51ismainlyresponsibleforthevarioussignals’collecting，processingandcontrolling．NeuronChipMC3150workedinslaveAform，astheaccessoryprocessor,takeschargethecommunicationsbetweenthescenenodesonthenetworkandthecentralcontrolroom．．AndKingviewisusedtomonitorthePCofIntelligentheme．Finally,thedesignofsecurityguardnodeWasappliedtotheEIPLabofHuaianInformationandTechnologyCollegefordebuggingandtesting．Inthispaper,thedesignofintelligentnodesusedthemostadvancedfieldbustechnology,andhasmanyadvantagessuchasasimplestructure，hi曲reliabilityandeasyproduct．Itsproductfacesmiddle—levelfamily-orientedneedsandhasabroadapplicationmarket．Atpresent，theapplicationsofLonworkstechnologyandthedesignofintelligentbuildingshavejustbeguninchina；Ibelieveitwillbemorewidelyused，withagreaterunderstandingofindustry．Keywords:Lonworkstechnology；IntelligentHome；NeuronChip；Kingview：设计题目分析、总体设计方案选择1.1现场总线技术概述到目前为止，工业控制自动化技术经历了两次革命。一次是二十世纪五六十年代从电气传动控制到模拟信号为主的自动化仪表系统；第二次是二十世纪七八十年代集散控制系统(DCS)的出现。DCS将计算机引入到控制系统，用分散的I／O模板代替控制室仪表，将分散的测量点通过计算机进行集中监控。然而，DCS系统本身具有以下不可克服的问题：1．一对一接线，不仅增加了安装保护费用，也降低了系统的可靠性；2．摘用“操作站——控制站——现场仪表〞三层主从结构模式，仍存在着可靠性隐患；3．各个DCS系统摘用封闭的协议不利于系统的互操作：4．模拟信号传递限制了传输介质和拓扑结构的选择。现在，工业控制领域正进行着第三次革命——基于现场总线的控制系统(FCS)。1.1.1现场总线系统的特点现场总线是应用在生产现场和微机化测量控制设备之间实现双向串行数字通信的系统。它在制造业、工业过程、交通和楼宇等自动化系统中具有广泛的应用前景。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自具有了数字计算和数字通信能力，并且摘用可进行简单连接的双绞线作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系纠。现场总线系统中还摘用公开一致的通信标准，使各个厂家设备可以交互信息，实现互操作，这就是真正意义的开放系统。现场总线导致传统控制系统结构的变革，形成了新型的网络集成式全分布式控制系统——现场总线系统。与传统控制技术相比，现场总线技术具有以下鲜明的特点：1．开放式控制网络开放式控制网络允许许多智能设备之间相互通信，而不需参加监控设备并能负责整个系统级的控制算法。网络上的设备构成对等(peertopeer)结构，即每个设备负责直接将信息发布到网络上的其它设备，信息由设备的发送器以数据包形式发出，一个或多个接收器接收这些数据包。开放式的控制网络如图2．1所示。2．分布式智能网络已出现许多年了，除了大型计算机系统外，通常还没有应用到网络控制设备，绝大多数通信协议仍被用来进行计算机或个人之间的数据通信。随着微处理器价格不断下降，可以将微处理器嵌入到价格低廉的控制器和控制设备。在这个意义上说，控制设备具有通信和信息处理的能力(承担传感测量、补偿计算、数据处理和控制任务)，该设备亦称为“智能设备〞。3．强大的网络功能在传统网络中，摘用的通信协议通常效劳于网络性能的优化。然而在控制网络中，通信协议主要提供智能设备间频繁、可靠、平安的通信，设备间对等的信息传输。现场总线技术摘用自由拓扑结构，现场设备自治，以点对点通信方式实现分散根底上的信息融合。通过各种智能网关、桥接器和路由器不仅实现现场设备的分段成组，还可实现现场控制系统向信息系统的集成。1.1.2现场总线技术的开展现场总线技术是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成，它的出现使传统的自动控制领域产生了革命性的变革，形成了新型的网络集成或全分布控制系统即现场总线系统(FCS)12ll。由于现场总线适应了工业控制系统向分散化、网络化和智能化开展的方向，它一经产生便成为全球工业自动化的热点，受到全世界的普遍关注。现场总线自20世纪80年代中期问世，传统的自动化仪表、集散控制系统(DCS)、可编程控制器(PLc)的产品功能结构受到了挑战[22】。自动化设备的制造厂家被迫进行产品更新换代，出现了一批集检测、运算、控制功能于一体的变送控制器，具有通信功能的智能化数字仪表，以及带有控制模块和故障信息的执行器，大大改变了现有设备的保护治理方式。现场总线是新型自动化系统，又是低带宽的底层控制网络，它可与Intemet的企业内部网相连，沟通生产过程现场级设备与更高控制治理层之间的联系，以分布式的智能和强大的网络能力增强了系统的可靠性和品质，代表了工业自动化的开展方向。由于现场总线担负测量控制的特殊任务，具有信息传输的实时性、高可靠性和短帧传送，其传输速率一般为几KB／s至10MB／s之间。目前国际上有几种现场总线技术已逐渐形成其影响，并在一些特定的应用领域显示了自己的优势。它们分别为基金会现场总线(FoundationFieldbus，FF)、美国Echelon公司的Lonworks现场总线、CAN(ControlAreaNetworks)总线和HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)总线等。其中Lonworks总线以期支持OSFRM七层模型、支持多种通信媒介及易于实现等诸多特征，受到了广泛的关注。现场总线技术产品具有很强的开放性、兼容性、可靠性和互操作性，广泛用于工业过程、楼宇、家庭、能源等自动化领域。现场总线技术促使控制网络与信息网络的集成，极大地改变人们的生产方式和生活方式，扩大了传统控制领域的范畴。2000年3月，Echelon公司开始出售i．Lonl000Intemet效劳器，这是一个突破性产品，可以使用在家庭、建筑、工厂和运输系统中的数以百计的Lonworks设备，并将变成Web的一局部，这便拓宽了工业领域中的基于Intemet的市场和应用。1999年6月，SUN公司展示了Lonworks设备在Jini网络作为共享效劳的一幕。Jini的Lonworks代替基于LNS(LonworksNetworkServer)网络操作系统，不需要另外的软硬件和设备驱动12引。Echelon公司的总裁兼首席执行官KenDshman先生这样评判Jini技术与Lonworks网络的结合：“通过结合，Lonworks成为Jini效劳提供者；我们可以想象，任何一个设备都能在任何时间、任何地点参与共享其它设备的效劳弘4。。〞国际现场总线技术的开展虽然才有十几年的时间，但国外的工业控制根底较好，而且各种总线技术的标准都是由他们提出的。我国近几年也掀起了研究和应用现场总线技术的热潮，中国计算机协会工控专委会成立了Lonworks控制网络协作网，成员已达40多个，大型建筑业过程控制系统已逐渐推广现场总线系统。1.2Lonworks总线技术综述Lonworks是美国Echelon公司于90年代初推出的一种现场总线技术，其神经元芯片同时具备通信与控制功能，内含三个8位处理器，分别负责介质访问控制、网络处理和应用处理，这样一个神经元芯片加上收发器就可以构成一个现场控制节点，神经元芯片也可以作为通信协议处理器，用高性能的主处理器完成复杂的测控功能。Lonworks技术摘用网络变量，网络变量对在同一个网络中的其他节点是透明的，标准网络变量类型定义了变量的单位、数值、范围和辨别率，使得网络通信的设计简化成为参数设置，增加了通信的可靠性。Lonworks技术改善了CSMA，对所有节点根据网络积压参数等待随机时间片来访问介质，有效地防止了网络频繁碰撞，即使网络负载很重也不会导致网络瘫痪。Lonworlcs技术所使用的LonTalk协议遵循ISO／OSI模型，并提供OSI参考模型所定义的全部七层效劳，Lon总线摘用专门的网络收发器，使其支持不同介质组合的网络，这样用户不但可以选择任意形式的网络拓扑结构，而且在同一个网络内部可以混用双绞线、光纤、电力线、无线、红外线、同轴电缆等通信介质，网络处理能力的巨大优势使其在各个领域得到日益广泛的应用，其通信协议已被越来越多的标准化组织所摘用，并被接纳为他们的标准。中国建筑行业协会已将Lonworks定为智能建筑的主要推举技术，并成立了智能建筑技术Lonworks协作网。Lonworks技术作为新一代网络控制技术，以优良的开放性、互操作性、网络适应性、灵活的网络拓扑以及面向对象的网络通信设计等优点，成为现场总线技术和控制领域的一个最正确选择，并成为小区智能化建设的最正确方案之一。1.3Lonworks现场控制系统的构建基于Lonworks技术的现场控制系统由Lonworks节点和路由器、Lonworks协议、Lonworks收发器和Lonworks网络治理几个局部构成。1.3.1Lonworks节点节点被称为智能设备，它包括一个神经元芯片，LonTalk收发器、存储器、电源和外围电路。节点是物理节点的抽象，应用设备节点、路由器、网络接口卡都是节点。1.3.2路由器路由器是Lonworks技术的一个主要组成局部，用来连接不同通信介质的Lonworks网络。在Lonworks技术中，路由器包括以下几种：中继器、桥接器和路由器。路由器除连接不同媒介的Lonworks网络外，还能控制网络交通，增加信息通量和网络速度。1.3.3Lonworks协议Lonworks协议称为LonTalk协议和ANSI／EIA709．1控制网络标准，是Lonworks系统的灵魂，它固化于神经元芯片中，是直接面向对象的网络协议。该协议提供一系列通信效劳，使得一个设备的应用程序可以在不了解网络拓扑、名称、地址或其它设备功能的情况下发送和接收网络上其它设备的报文。LonTalk协议能提供端到报文确认，报文认证、打包业务和优先传送效劳，提供网络治理效劳的支持，并允许远程网络治理工具与网络设备进行交互。1．LonTalk协议特点1)LonTalk协议摘用分级编址方式，即域、子网和节点地址。2)LonTalk协议支持多种通信介质，包括双绞线、电力线、同轴电缆、无线电和红外线、光纤传输介质等。3)网络上任一节点可以对其它节点进行操作，传输控制信息。4)响应时间快，通信平安可靠。2．LonTalk协议的功能LonTalk协议符合ISO制订的开放系统互联OSI标准，具有完备的七层协议，如表2．1所列。由表中可以看出，LonTalk提供的效劳包括：物理信息治理；命名机制、数据包觅址和路由选择：通信的高可靠性；优先级治理和外部帧和数据表示等。3．LonTalk协议标准LonTalk协议是一个分层的、基于数据包的对等通信协议，是一个公认的标准并遵循OSI模型分层规那么。为了确保满足控制网络的可靠和鲁棒的通信标准，LonTalk协议为控制应用提供了一个高可靠、高性能、高抗干扰性强的通信机制。1)物理层：定义了在通信信道上位流的传输2)数据链路层：定义介质访问方法和确保有效利用单一信道的数据编码。3)网络层：定义了来自源设备的报文是如何选择路由到达一个或多个目的的设备。4)传输层：确保可靠的报文传输。5)会话层：对较低层数据交换加以控制。6)表示层：定义报文数据的编码。7)应用层：定义为一种低层交换数据的公共语义解释，使不同的应用程序中网络变量改变时，均能自动将更新的网络变量下传(发送)或上传(接收)。应用层还定义了一个文件传输协议，用来传输应用程序间的传输流。4．LonTalk提供的效劳1)物理信道治理：LonTalk协议支持一种或多种不同传输介质构成的网络。这些传输介质包括双绞线、电力线、无线射频、同轴电缆和光纤等。不同介质的传输距离、传输速率、网络拓扑结构以及所用的收发器均不相同。每个网络节点连接到物理信道上，一个或多个信道具有特定频率的射频，一条电力线信道是与交流电力线相连的线段。多条信道由网桥和路由器连接，收发器是神经元芯片与信道的接口，信道的传输率与传输介质和收发器有关。2)LonTalk协议的命名机制和觅址方式：(1)神经元芯片命名：神经芯片具有一个特有的48位标识(NeuronID)，NeuronID由芯片生产厂家惟一确定，并且终生不变。由此，NeuronID作为神经芯片的名字，可以惟一区别其他神经芯片。(2)地址：地址是一个对象或一组对象的特有标识，与名字不同，地址是可以改变的。LonTalk地址唯一地确定一个LonTalk数据包的源节点或目标节点，路由器那么利用这些地址在信道之间选择数据包的传输路径。尽管NeuronID也可以作为地址，但它不能作为觅址的唯一方式，这是因为该觅址方式只支持一对一的传输，将需要过于庞大的节点路由表以优化网络流量。仅仅当网络安装和配置时，才使用芯片的NeuronID觅址方式。为了简化路由选择，LonTalk协议定义了分级的地址形式：域(Domain)、子网(Subnet)和节点Oqode)地址。除此之外，还有组地址。(3)觅址方式：该方式由域地址、子网地址和节点地址等方式组成。①域地址(Domain)：域是一个信道或多个信道上的节点的逻辑集合。一个域就是一个实际意义上的网络，通信只能在同一域中配置的节点之间进行。域地址用域标识符ID来表示，可以分为0、1、3或6个字节。域标识是唯一的。②子网地址(Subnet)：一个子网是在同一域中节点的逻辑集合。一个子网最多可有127个节点，一个域最多可有255个子网。子网中的所有节点必须在同一信道上，并且子网不能跨越智能路由器。如果一个节点属于两个域，该节点必须属于每个域中的一个子网。③节点地址(Node)：一个子网内的节点被赋予该子网内的唯一节点标识码。节点的标识码为7位，所以每个子网最多可以有127个节点，一个域中最多可以有255x127=32385个节点。④组地址(Group)：组是一个域内节点的逻辑集合。与子网不同，组不需要考虑节点的物理位置。组可以包括路由器，一个节点最多可以属于15个组，一个域最多可以有256个组，组地址的长度为1个字节。⑤芯片地址(NeuronID)除了子网席点地址之外，节点可以用NeuronID觅址。NeuronID为48位长，这个ID码是唯一的。觅址格式：节点有五种觅址方式。觅址格式确定了地址格式的字节数。每种觅址格式的字节数见表2．2。注意，在计算整个地址长度时，应在表2．2中给出的地址长度根底上再加上域地址长度(该域地址长度范围为0"-'6个字节。)3)网络治理与网络设备：(1)网络治理：一个Lonworks网络是否需要一个网络治理节点，取决于实际应用的需求。一个网络治理节点具有以下功能：觅找未配置的节点并下载网络地址；停止、启动和复位应用程序；访问节点通信统计；配置路由器；下载新的应用程序；提取运行网络的拓扑结构。在一个开发环境中，网络治理节点的应用相当于LonBuilder开发平台的网络治理，其任务包括定义、配置、下载和控制Lonworks网络。LonBuilder协议分析仪具有监视、摘集和显示网络通信流量以及性能统计等功能。(2)路由器：一个路由器连接两个信道并且在信道间转发数据包。路由器可以用中继器、网桥、学习路由器、配置路由器四个路由算法之一配置。4)LonTalk提供的通信效劳：(1)网络效率：网络的响应时间、平安性和可靠性是相互关联的。(2)LonTalk报文效劳：LonTalk协议提供四种报文效劳：确认效劳、请求／应答方式、非确认重发方式和非确认方式，以定义标准网络变量类型来实现应用之间的兼容。5)LonTalk协议中的定时器：在使用LonTalk协议效劳之前，需正确设置事务定时器、重发定时器、组接收定时器、非组接收定时器、缓冲器释放定时器。6)网络接口：LonTalk协议包含一个可选择的网络接口协议，该协议支持在任一主处理器上运行的Lonworks应用。主处理器可以是微处理器、微控制器或PC机。主处理器治理LonTalk协议的第6层和7层，并且使用LonTalk网络接口治理协议的1～5层。LonTalk网络接口定义网络接口和主处理器之间的数据交换格式。不同的网络接口具有不同的网络接口协议。在主处理器上执行的应用程序通过网络驱动器与网络接口通信，网络驱动器治理缓冲器分配，将来自或发往网络接口的数据送入缓冲器并且在网络接口层协议中屏蔽主机应用的任何差异。LonTalk网络驱动器定义了主机应用与网络驱动器之间的标准报文格式。7)数据表示：LonTalk协议摘用面向数据的应用协议。在这种方式下，节点间以标准工程单位或其它预定义的单位交换诸如温度、压力、状态和文字串等应用数据，而命令语句封装在接收节点的应用程序中并且不是将命令在网上传送。以这种方式，同一工程量可送到多个节点，然而每个节点对该数据有不同的应用程序。“数据表示〞由基于芯片节点的芯片固件完成；在基于主机的节点中，“数据表示〞由主处理器完成。(1)网络变量：网络变量是LonTalk协议中表示层的数据项，网络变量可以是数据项或是一个结构，网络变量用关键字Network定义。每个网络变量由应用程序说明其数据类型。对于基于芯片的节点来说，当在一个应用程序中通过赋值操作引起了输出网络变量的变化，神经芯片固件自动地用LonTalk协议效劳在网络上传播其更新的值。(2)显示报文：将报文的目的地址、报文效劳方式、数据长度和数据组成APDU(应用层数据单元)下传并发送，将发送结果上传并激活相应的发送结果处理进程。当收到信息时，能根据上传APDU判断是否显示报文，并根据报文代码激活相应的处理进程。1.3.4Lonworks收发器每个网络设备包括一个收发器，收发器提供一个Lonworks设备与网络的物理通信接口。收发器简化了可互操作的网络设备的开发，这可适用于不同的通信介质和网络拓扑。在任～给定的设备中，设备所使用的收发器类型是很重要的。这是因为具有相同类型收发器的设备在网络上可以直接通信，具有不同收发器类型的设备必须通过路由器才能实现互操作。Echelon公司提供双绞线收发器和电力线收发器，而其它公司提供用于无线电、光纤和其它介质的收发器。1．双绞线收发器双绞线收发器是一种最通用的类型，许多设计方案中都会使用它。配置双绞线收发器可满足性价比要求。双绞线收发器与Neuron芯片的接口有三种根本类型：EIA-485、直接驱动和变压器耦合。1)EIA-485：通常市售的EIA．485收发器与其他的收发器相比，在本钱、性能、体积等方面有更多的优势。在元器件参数不变的情况下，能支持多种数据传输速率(最高达1．25Mb／s)以及多种通信介质。EIA．485收发器通用模式的电压范围比直接驱动收发器更宽，但比变压器耦合收发器稍窄。公共电压范围为．7～12V，但通过使用光电隔离器可提高电压范围。2)直接驱动：直接驱动接口使用Neuron芯片的内部收发器，并配有外接电阻、限流二极管和ESD保护装置。如果网络上的节点数不超过64个，且各节点使用普通电源供电，电路板所支持的数据传输速率最高不超过1．25Mb／s，网络配置选择直接驱动接口是较为理想的引。在这种模式下，一般的电压范围限制在O．9V'--VDD．1．75V。3)变压器耦合：变压器耦合接口适用于需要高性能、高隔离度和高抗干扰能力的应用场合。变压器耦合收发器的通信速率最高可达1．25Mb／s。由于有不同类型的变压器，开发者可开发适合自己的2线制或4线制的变压器耦合电路。2.电力线收发器强噪声环境和接线范围的限制使电力线收发器的应用更加复杂。Echelon公司提供一组符合北美和欧洲标准的收发器系列产品，其工作性能非常好。当Neuron芯片与电力线收发器接口时，Neuron芯片的通信端口应设置为专用模式，此时的最高数据传输速率为10Kb／s。3．无线射频收发器符合Lonworks技术的无线射频收发器RF可用于许多场合，它有不同的频率范围可供选择。在低本钱、低发射功率的场合，可使用单一频率(350MHz)的收发器。对于需要高发射功率的应用场合，Motorola公司提供有相应的无线射频收发器产品，可工作在450MHz的频率范围内130】。与无线射频收发器接口时，Neuron芯片的通信端口应设置为单端工作模式，此时能到达的最大数据传输速率为4800Bd(波特)。1.4Lonworks网络治理Lonworks技术包括设计、使用和支持LON网络所需的全部工具，主要有：神经元芯片NeuronChip、神经元芯片编程语言NeuronC、网络通信协议LonTalk、网络接口、网络路由器Router、网络收发器Transceiver和网络开发工具LonBuilder(或NodeBuider)。这些组成Lonworl(s的根本要素为LON网络的设计提供了一个完整的开发环境。FCS系统的设计者可以利用这些平台设计LON网络中的节点并安装网络。网络中摘用Neuron芯片的智能节点(可能是传感器、变送器、执行机构或其他测控设备)之间遵循LonTalk局部操作网络通信协议，这种遵循LonTaik协议的局部操作网络就称为Lonworks控制网络系统，其结构如图2-3所示。目前对Lonworks系统的网络治理有两种途径，一种是适用VisualControl进行网络治理，这种方法的优点是网络结构形象逼真，它可以将整个网络系统以树型的方式展现在用户面前，用户可以方便地增、删节点和结构分支，并可方便地查看各个节点中网络变量的数值与状态。其缺点是网络较庞大、价格也较昂贵。因为网络系统只是其中的一局部功能，故实际现场中单作为网络治理有些不经济，由于软件本身的问题，网络治理系统的故障率较高，有待进一步改进。另一种是使用LonMaker网络治理软件，它具有小巧、实用的特点。缺点是系统运行在DOS方式下，界面不太直观，但在现场治理上比较经济实用，软件所占空间小且价格廉价。LonMaker是美国Echelon公司为其现场总线Lonworks配套开发的网络治理组态软件，它可以通过对节点内和节点间网络变量的实时连接，在线完成控制系统的组态，这使人们可以在线重新调整组织控制系统，并可实时修改网络变量的数值与状态，以便技术人员进行现场调试及测试。：系统电路设计智能家居是智能化住宅的重要组成局部，它利用家庭总线系统来进行各种信息的传送，将家庭内的各种信息通信设备连接到总线式的传输线上。在加强各设备之间相互有机联系的同时，可同社会信息网的种种功能融合起来，成为社会网络的一局部，做到在任何地方或任何时候都可以随意地查询或索取家庭内外的各种信息。2.1智能家居系统结构LonWorks技术的应用给家庭住宅智能化带来了全新的解决方案。摘用LonWorks网络使得从封闭的依赖于单个厂商的控制系统到完全可以互操作的智能家居控制系统的转变成为现实，可以以LonWorks技术为依托开发与LonWorks兼容的通用智能控制节点，各种专用节点以及各种智能传感器执行器搭建新一代的智能家居控制网络。本智能家居是基于LonWorks技术构成的，它既可完成电表、煤气表、冷热水表等数据的摘集、传输，又可通过红外、气漏等传感器进行平安报警。通过LonWorks节点的DO口，还可以实现对家电、照明等设备的控制，对室内的温度、湿度进行检测。智能家庭控制系统其拓扑结构如图3．1所示。从上图可以发现整个系统是由3层网络构成：1)第l层是I／O设备层，包括了门磁、窗磁、紧急按钮、探测器、各种模拟家电。主要是现场的执行装置和传感器2)第2层为控制器层，即Lon节点，主要负责数据摘集和控制3)第3层是计算机层，主要是PC计算机，主要是数据传送和显示图3．1中LonWorks控制模块(即Lon节点)集成了～个神经芯片、通信收发器、存储器和晶振。Lon节点仅需添加一个电源、外围电路接口和在神经芯片上运行的应用程序就可以构成一个完整的节点。家庭Pc机插入Lon网卡才能与Lon节点进行相互通信。A／D转换器和D／A转换器可以分别接传感器和执行器，属于数据摘集局部。Lonworks节点可以摘用以神经元芯片为核心的方式，也可以摘用神经元芯片加主处理器的方式。1．摘用以神经元芯片为核心的Lonworks节点(基于芯片的节点)神经元芯片是一组复杂的VLSI器件，一个神经元芯片包括应用CPU、I／O处理单元和通信处理器。因此，一个神经元芯片加上收发器就可构成一个典型的现场节点，负责现场设备的通信和简单数据处理任务。图3．2a)为基于芯片的节点结构框图。2．摘用神经元芯片加主处理器的Lonworks节点(基于主机的节点)神经元芯片是8位总线，最高主频为lOlVlHz。对于一些复杂的控制，如带有PID算法的单网路、多回路，其控制就力不从心。而摘用HostBase结构是解决这一矛盾的好方法：将神经元芯片作为通信处理器，用高级主机的资源完成复杂的测控功能。图3-2b)为一个典型的基于主机的节点结构图。其中主处理器可以是微控制器或PC机等。如下列图，基于芯片的节点结构简单，本钱低，但完成的功能有限：基于主机的节点，结构复杂，本钱较高，能实现强大功能。智能家居网络系统中，对于电灯，仪表，开关等仅需简单输入输出功能的设备主要使用基于Neuron芯片的节点设计方法。而对于电饭煲、空调、冰箱，洗衣机等复杂家电的控制，主要使用基于主机的节点设计方案。本课题旨在研究对于复杂的智能家居节点的控制，因此摘用了基于主机的节点设计方法。此处的主处理器本文将摘用ATMEL公司生产的AT89S51单片机。2.2智能家居节点的硬件设计本设计在节点设计过程中，恰逢淮安信息职业技术学院智能实验室开工，按照实验室对智能家居系统的要求，论文设计的节点相对于智能家居节点所实现的功能略微简单，但设计原理及方案相同，根据LonWorks总线技术具有开放性这一显著特点，可在设计的智能家居节点上扩展不同的外部设备，以实现更多的功能。2.2.1智能家居节点的总体结构图智能家居的节点结构框图如图3-3所示，神经元芯片MC3150是智能家居节点的通信控制局部，通过它可以与住宅小区其它的节点进行通信联络，物业治理中心也是通过它向各个家庭安防节点传达控制命令的。图中单片机AT89S51是家居节点的中心控制局部，整个单片机及其它与其相连的设备均一起作为神经元芯片的输入输出设备，其实这一局部也具有相对立的功能：如果神经元芯片与LonWorks总线断开时，那么整个安防节点仍具有防盗报警等功能，这时的控制完全由AT89S51来完成。所以该系统的可扩展升级性很强，能满足不同用户的需求。图中的开关量输A．／输出及模拟量输入／输出用来摘集各种报警信号和完成AT89S51下达的控制命令。2.2.2神经元芯片与AT89S51的接口LonWorks技术的核心是神经元芯片，神经元芯片使用CMOsVLSI技术，允许运行价格低廉的控制网纠36J。神经元芯片主要包括MCl43150和MCl43120两大系列，3150芯片支持外部存储器，可进行软件的扩展，适用于大型复杂系统；3120本身为一完整的最小系统，它支持小型应用程序，适用于简单的低本钱系统。两种神经元芯片的存储器配置是不同的，3120不可外接E2PROM，而3150那么可以，因此它有外部数据线和地址线及少量控制线的引脚。在两种芯片的E2PROM中存储有网络配置、编址信息以及神经元芯片的唯一48位标识符NeuronID(由生产厂商写入)，另外还有用户应用程序代码和只读数据。在两种芯片的静态RAM中(2K和1K)，设有数据堆栈，存储有应用程序和系统数据，并开创有LonTalk协议中的网络缓冲区和应用缓冲区p7|。3150系列可以扩展外部内存空间(有地址线A0----A15)，而3120系列那么只有片内固定的内存空间(无地址线)。由于3150系列为用户留下了更为广阔的创造空间，能够满足用户写入更周全和复杂的控制逻辑，具有更广泛的用户群。在本论文所设计的家居节点中，我们所选的芯片也是3150芯片。家居节点摘用单片机AT89S51作为主处理器，与Neuron芯片接成并行I／O对象的操作模式。Neuron芯片的并行I／O对象允许以最高为3．3Mbps的速率双向传输数据。并行m对象的物理接12通过Neuron芯片的11个I／O引脚完成。应用在并行I／O状态下的Neuron芯片不再能有其它的I／O对象来处理物理接El，Neuron芯片固件还可实现令牌传递和握手协议来实现同步和防止总线竞争【381。为增加设计的灵活性，Neuron芯片提供几种并行I／O对象的操作模式：主模式，从A模式和从B模式。每种模式的不同属性用于不同的功能：(1)主模式是并行I／O对象的智能模式。在这种模式下Neuron芯片控制它自己和它的从处理器之间的握手协议。(2)在从A模式中，Neuron芯片是在主处理器的控制下工作的。(3)从B模式的操作逻辑与从A模式相同，但在握手过程和数据总线控制方面进行了特别的设计以适用于微处理器总线环境，Neuron芯片对主处理器来说是作为一个内存映像的I／O设备。这在其它微处理器或微控制器与Neuron芯片的应用接口和在同一个数据总线上有多个从处理器时是非常有用的。本节点中Neuron芯片与单片机的连接摘用从A模式，其接口电路如图3-4所示。由于神经元芯片3150的握手信号HS是集电极开路的，因此需要接上一个10k‘2的上拉电阻。在slaveA模式中，神经元芯片3150是在主处理器的控制下工作的，对主处理器来说，神经元芯片3150是含8个数据位和3个控制位的并行I／O设备。单片机的P0口与神经元芯片3150的100～107相连作为8位数据总线，P1．3与神经元芯片3150的I／010相连接作为握手信号端，P3．5与I／08相连作为CS信号选通端，P1．4与神经元芯片I／09相连进行读写控制。HS信号由神经元芯片3150的内部同件控制，当HS为高电平时，表示神经元芯片3150正在读写数据、处于忙状态，当HS为低电平时，表示神经元芯片3150数据处理完毕，可以进行下一次通信了。在总线上主处理器和从处理器之间不断交换一个虚拟的写令牌，令牌的拥有者有写数据、或传递令牌的权力。主处理器写数据时，如果AT89S5l单片机判断到HS信号为低时，那么在岱信号的下降沿将数据写入数据总线，在圆信号的上升沿数据被神经元芯片3150的输入缓冲区截取，同时导致HS端变为高电平，当数据读取结束时，HS被置低，等待下次通信。需要注意的是，为了实现单片机芯片和Neuron芯片MC3150之间的同步，单片机的复位电路应该也能触发Neuron芯片的复位。另外，工作时单片机需要监视Neuron芯片的握手应答信号(HS)位的状态以保证数据传送的同步，但是有可能Neuron芯片未及时设置好HS的状态而单片机已开始轮询HS，在HS引脚上加上拉电阻(109：Q)还可防止单片机读取HS的无效状态。2.2.3神经元芯片外围电路设计在这局部主要详细介绍神经元芯片与收发器的接口设计以及效劳电路、时钟等电路。1．神经元芯片与收发器接口设计收发器是连接节点和网络的界面。在OSI七层协议中对应于物理层，是Echelon核心技术之J"】。收发器有不同的类型，在组网的过程中，要根据网络的拓扑结构和通信介质的不同进行选取。考虑到本家居系统摘用的通信介质主要是双绞线，所以使用了双绞线收发器。Echelon公司提供以下类型的双绞线收发器：TPT／XF．78、TPT／XF．1250双绞线收发器、FTT-10A自由拓扑收发器以及LPT-10双绞线收发器等。在各种双绞线收发器中，FTT-10A自由拓扑收发器因支持更为自由的网络拓扑结构而深受用户的喜欢，具有更为广泛的市场，因此在本论文中也是使用该收发器进行节点开发。对于它的使用在此给予一般介绍。FTT-10A自由拓扑收发器支持星型、环型、总线型以及它们的混合等各种拓扑结构，这就为网络的构成和安装提供了更为自由的空间。它支持网络的非极性使用，并对输入的5MI--Iz、10MHz和20MHz时钟进行自动识别。图3-5为其应用的局部原理图，其中C3、C4为(22UF／50Vpolar)隔直电容，用来防止误接直流电源带来的损害；C1为电源去耦电容；C2那么是一静电释放缓冲电容(1000PF／2KV低感)；Z1、Z2为放电器件；D1、D2为瞬态钳位二极管；D3、D4、D5、D6为快速开关整流器。F丌-10A收发器的最大通信距离为500米，也就是说节点与节点之间的最大距离为500米，而自由拓扑结构的双绞线控制网中，所有的线长也应限制在500米内。在有些情况下，网络的跨度较广，节点的分布势必受到限制。但通过成对收发器的简单组合，就可获得一个物理层重复器，使网络的跨度成倍的扩展。效劳电路(Service)和时钟效劳管脚输入和漏极开路输出交替，频率是76Hz，波形占空比是50％。当其作为输出时，它能吸取20mA电流用于驱动一个LED；当其用作输入时，它有一个可选的片内上拉电阻使输入能被拉高为高电平而进入无效状态。当然这只在LED与上拉电阻之间未连接时才使用。在Neuron芯片的固件控制下，该管脚主要用在节点配置、安装以及保护等过程中。例如：当节点还未配置网络地址信息时，LED闪烁，频率是O．5Hz。当效劳管脚接地时，节点会在网上发送一个含有Neuron芯片ID值的网络治理信息，网络治理设备将使用该消息中包含的信息来安装及配置该节点。图3-6所示的是一典型的效劳管脚电路。表3．2列出了电路上LED的状态。复位时，效劳管脚的状态不确定，效劳管脚的上拉电阻默认是使能。神经元芯片的输入时钟是如卜．标准频率：10MHz、5MHz、2．5MHz和625KHz，原理图如图3．7所示。对于一个节点而言，一个上电复位电路是必须的，它可以使一个节点在上电时完成复位过程。而一个复位按钮那么是可选的。在复位电路中，一个低压保护器件(LvI：LowVoltageIntermpt)应当与神经元芯片的Reset管脚相连，以确保神经元芯片在较低电压下停止工作而进入保护状态。其原理图如图3．8所示。：系统软件设计本章主要介绍智能节点神经元芯片与单片机通信、信号摘集和输出程序设计，摘用NeuronC语言编程。神经元芯片内部已为用户编制好了网络通信和治理软件，用户不必关心Lonworks系统的通信协议的实现问题。涉及其中治理和网络CPU运行的程序以及一些通用程序，已由厂家编写好，用户可以像执行DOS命令那样使用这些软件。上位机软件设计的成功与否关系到整个系统能否具有使用灵活、操作简单、可靠性强等优点。而设计良好的软件能够做到在较少地改变硬件电路的情况下，方便地改进系统的性能，这就对软件的设计提出了较高的要求。我们遵循“自上向下，逐步求精〞的结构化程序语言的设计原那么，先将任务层次化，然后对每一层再逐步细化，每一层实现的功能尽量是独立的，彼此之间互相影响应该较少，然后按照与划分相反的过程编写、调试构成完整的程序软件。摘用这种设计方法，不仅使软件可读性好、保护方便、易于修改移植，如果用户有特殊要求需要改动软件，那么只需要修改或替换某一子任务对应的子程序即可，加快了系统研制进度，缩短了软件开发周期。智能家居节点的软件设计即神经元芯片3150与单片机AT89S51的数据通信实现的设计。数据通信是指把数据从单片机发送到神经元芯片上，同时神经元芯片将接收到的数据发送到LON网络上：并且可以将控制信息通过神经元芯片发送到单片机，控制单片机执行相应的任务。3.1面向对象编程语言一NeuronC3.1.1NeuronC简介NeuronC是专门为Neuron芯片设计的编程语言。它是从ANSIC中派生出来的，并且对ANSIC进行了增删。最主要的是以下几点：1．提供了网络变量的定义2．引入了事件驱动的任务调度，定义了when语句3．把I／0对象直接映射到处理器的I／04．显式消息的传递，可以直接对LonTalk协议的底层进行访问5．引入了定时器值得注意的是NeuronC不支持ANSIC的一些功能，如浮点运算，文件I／O等。3.1.2网络变量网络变量是一个对象，它可以连接到多个节点上，每个节点可以定义多个网络变量。网络变量可以分为输入和输出两种。一个输入的网络变量可能与其它节点的输出变量相连接，反之亦然。节点的数据可以通过网络变量共享，一个节点的输出网络变量更新，那么所有与它相连接的节点的输入网络变量的值也随之改变。网络变量的传送是通过LonTaik协议来完成的，对用户来说是透明的，我们不必关心网络变量传送的目的地址、打包、拆包等一些的工作，大大的简化了开发的工作量。一个节点最多可以定义62个网络变量，并且网络变量的长度不能超过3l字节，对于超过31字节的网络变量可以使用显示报文。在NeumnC语言中，网络变量包含四个事件：nvupdate_occurs()输入网络变量接受到一个输入值。nv_update_fails()输出网络变量发送失败。nv_update_succeeds()输出网络变量发送成功。nv_update_completes()输出网络变量发送完成(包括失败和成功)。3.1.3显示报文在大多数情况下，节点之间使用网络变量通信，但是网络变量在长度数目方面都有限制，所以，LonWorks提供了另一种通讯方式，这就是显示报文。显示报文是一个结构，该结构分为输出显示报文、输入显示报文、响应输出报文和响应输入报文等。虽然显示报文使网络操作更为灵活，但在NeuronC编程中，并不提倡使用它。因为显示报文不像网络变量那样容易实现互操作，显示报文的数据格式更依赖具体的应用。3.2智能家居节点程序设计本系统中节点的软件设计主要完成现场数据的摘集处理与存储，控制继电器动作，输出显示以及键盘输入，配置3150的工作模式，AT89S51与3150进行通信并与上位机进行信息交互。3.2.1T89S51与3150通信软件设计在本系统中，使用了NeuronC编程语言，现以并行口读写为例说明其特点，对并行口读写首先要用下面的声明语句：IO_Oparallelslave／slave／b／masterio__object_name：为应用神经元芯片的I／O对象，io_in0和io—out需要指向parallelio—interface结构，其定义如下：structparallelnio_interface<Unsignedlength：／／lengthofdatafieldUnsigneddata[maxlength]：／／datafield)piofc；必须说明这样一个结构，并给出适宜的maxlength定义，标明数据传送的最长缓冲区尺寸，应用内嵌的NeuronC函数和事件如：iooutrequest0，io_inready，iooutready，io_in0，io_out()等，Neuron芯片的并行I／o对象就很容易被访问。神经元芯片3150收发数据程序流程图如图4．1所示，主处理器读写操作通过／CS线的一个负脉冲实现。读操作时，从处理器3150将数据送入数据总线，主处理器可以从数据总线上截取数据。写操作时，当AT89S51单片机判断到HS信号为低时，在／cs信号的下降沿将数据写入数据总线，在，cs信号的上升沿数据被神经元芯片3150的输入缓冲区截取，同时导致HS端变为高电平，当数据读取结束时，HS被置低，等待下次通信。3150的程序运行摘用事件触发方式，当它接收到PC节点(中心)的数据摘集命令后，通过I／010发送低电平给AT89S51单片机，随后等待AT89S51的发送数据请求(v08=o)，进行数据接收，每接收8个字节的数据，便将之送到中心计算机。3.2.2信号摘集局部接口程序设计数据摘集程序框图如图4-2所示，根本功能是进行多通道模拟信号的摘集与处理。首先设置通道地址，然后选择摘样通道，启动A／D转换，经过一定的延时后，再读取MAXl86的转换结果，再将摘集结果发送给LON网络。Neuron芯片与MAX186接口程序如下：10—8neurowiremasterselect(IQ0)MAx186；／／选择I／o对象为neurowire，，唧为时钟输出引脚，FO一9为串行数据输出引脚，I／O—10为串行数据输入引脚；MAXl86片选信号由I／0L0输出／／I／O一0outputbitMAXl86_CS=1；／／选择FO一0为位输出，作MAXl86的片选信号}}When(timerexpires(clock-1))；I／Qout(MAx186__cs，O)；I／OLout(MAX186，10001111)；Inpu仁io_in(MAX186，&input,16)；Input=input>>4：loom(MAX186_CS，1)；∥定时／计数器clock-1满足事件驱动∥{f、逸中MAX186／／∥送MAXl86控制字：通道0，单极性，单端输入，外部时钟模式∥／／输入转换结果／／／／MAX186cs无效，结束信号摘集／／3.2.3信号输出局部接口程序设计Neuron芯片与MAX538接口程序如下：IO—．8neurowiremasterselect00_1)MAX538；10L1outputbitMAX538_CS=l；IO_out(MAX538_CS，0)；IOout(MAX538，&output,16)；lOom(MAX538_cs，1)；：调试及仿真本文构建的智能家居系统是基于LonWorks网络的，在功能实现上分为两级，即现场控制级和监控、治理级。现场控制级的核心即为主要用于接收和处理来自传感器的输入数据、执行通信和控制以及控制执行器操作等任务的～个个智能节点。在现场智能节点的根底上，通过DDE效劳器建立监控应用，实现系统的监控、治理、保护以及与其他计算机系统之间的信息交互，从而实现控制信息和治理信息的集成。4.1LonWorks网络监控系统结构为便于实时监控现场的数据，形象反映现场的运行情况，本章在此使用组态王工业组态软件，对智能家屠系统实现上位机的监控设计。整体监控系统结构如图5．1所示。现场控制级由集成了AT89S51单片机和3150神经元芯片的智能节点组成。将节点的参数信息经过LonWorks网络适配器，以网络变量的形式传于上位计算机。上位计算机执行监控治理的任务，利用网络工具LortMaker以及LNSDDEServer通过动态数据交换DDE(DynamicDataExchange)，建立系统的监控和治理应用。4.2LonWorks网络监控技术原理4.2.1网络集成工具LonMaker组建LonWorks总线网络的过程主要有物理网络的安装设计和网络配置的安装设计两个局部的内容。物理网络的安装设计包括拓扑结构的选择、线缆的选择、线缆终结方式和屏蔽电缆的接地方式的设计等。网络配置设计包括节点设备逻辑地址的分配、节点属性的配置以及网络变量的绑定三个方面的内容。此外网络的安装、调试、保护也由网络配置的设计来完成。LonMaker就是在Windows操作系统下运行的可进行LonWorks网络配置设计的多卖方、开放、可互操作的网络集成开发工具。它是建立在LNS(LocalNetworkServer)网络操作系统之上，并且与可视化用户界面Visio相结合，支持LonWorks分布式控制网络。其根本结构如图5-2所示。有如下功能：(1)网络设计LonMaker允许在未进行网络安装情况下设计LonWorks网络。除此之外，还可以现场设计。(2)网络安装LonMaker工具允许设计网络实施安装时，设备的定义可以迅速并容易的与相应的物理设备连接，以减少投运所需时间。并且网络安装也有多种方式，可以通过ServicePin效劳管脚、神经元芯片的条形码(NeuronID)、或手动键入芯片ID码来为节点注册。(3)网络文档LonMaker在网络设计和安装的过程中生成一个视图，该视图准确地描述了所安装的网络。(4)网络保护使用LonMaker可以方便地添加、测试、删除、更新或者替换设备、路由器、信道、子系统，并且提供了对系统保护的支持。因此，在监控网络之前，需要使用LonMaker集成工具对节点实现安装，创立治理网络的数据库，提供对网络的治理。一个由LonMaker设计的网络由LonMaker视图和LNS网络数据库构成。LNS网络数据库包括LonMaker中设备的定义，这些定义包括每个设备的名称、地址应用配置和网络连接。无论何时对LonMaker视图更新，LonMaker工具就会自动的利用LNS效劳更新与该视图相关的LNS网络数据库的信息。4.2.2动态数据交换协议DDE动态数据交换(DDE)协议，是一种开发的与语言无关的基于消息的协议。它允许Windows应用程序之间以任何人为的约定格式交换数据或命令。利用DDE，在Windows环境下可以为多个应用程序之间以Client／Server方式建立起一条动态数据链路，将一种应用程序中的数据动态连接到另一种应用程序中，使得完全不同的两种应用程序可以进行通信，交换数据。当原始数据发生变化时，还可以自动地更新连接的数据，以实现不同应用程序中数据的动态更新。DDE定义了Windows应用程序之间分享数据的一种标准方式。当应用程序之间通过DDE分享数据时，它们被称为进行会话(Conversation)。每个会话都有定义好的开始、中间过程和结束。一次会话有两个应用程序参与：一个客户(Client)和一个效劳器(Server)。客户负责初始化与效劳器的会话以及控制会话流，而效劳器那么负责响应客户的请求。为开始一次会话，客户要求效劳器翻开一个通信信道(Communicationschannel)。一旦会话建立，客户就能够通过DDE通道从效劳器发送和接收数据。DDE协议的核心是DDE消息(Message)。DDE协议定义了什么时候使用DDE消息，如何使用以及在什么地方使用。DDE应用程序摘用三层标识系统来区别于其他DDE应用程序。它们分别是应用程序名、主题名(Topic)和工程名(Item)。效劳器应用程序可以支持一个或多个主题，每个主题可以有～个或多个工程名。每次DDE会话由应用程序名和主题名唯一地确定。应用程序名是由效劳器应用程序注册的，是客户应用程序想要与效劳器应用程序建立会话时必须指明的字符串标识。主题名是用于识别逻辑数据关联的字符串，是数据的总分类，在会话期间可以交换其中的多个数据项。工程名是用于标识交换数据单位的字符串，是与应用程序间交换的主题有关的实际信息。4.2.3LNSDDEServerLonWorks技术提供的LNSDDEServer是不需编程就可以实现监视和控制的多卖方、开放、可互操作的网络软件包。它基于Echelon公司的LNS操作系统，提供了支持微软DDE协议的统一应用程序网络数据的存取。当使用LonMaker工具进行网络设备配置时，它把这一信息备份于LNSDDEServer中，等安装完成后，LNSDDEServer中包含了整个网络的配置图、所有设备的名称、设备的网络变量、配置属性以及LonMaker对象。LNSDDEServer使用存储在LNS效劳器中的名字、地址和时序信息来完成监控任务。通过LNSDDEServer，任何作为DDE客户的应用程序都能监视和控制一个或更多的LonWorks网络。也就是说，利用LNSDDEServer，LonWorks设备与Windows应用程序可以方便地交换信息包括网络变量、配置属性、显示报文、节点对象等，监控网络的操作。4.2.4组态王监控软件设计目前的微机监控系统中，制作上位机的监控程序方法有多种，如VB、VC等可视化编程工具制作控制界面，调用MSCOMM控件或利用WindowsAPI函数进行上下位机串口通讯等等。由于，组态软件的出现使得监控系统的开发变得非常简单，不需要懂得复杂的软件开发技术就可以轻松地开发出功能复杂的监控系统，所以本系统选用工业组态软件来开发。组态软件的突出优点有：不需要复杂的编程就可以实现实时动态监控、数据摘集和保存、报表打印、报警、通信等各种功能：通用性好，通过驱动程序可适应PLC、智能仪表、板卡、变频器、现场总线等多种应用场合【43l；容易实现摘集数据到数据库的存贮与处理，方便数据共享。本系统摘用北京亚控