第十一章单片机应用系统设计及举例课件

第十一章单片机应用系统设计及举例11.1 单片机应用系统的开发过程11.2 液氧容器温度控制系统设计11.3基于GSM/CDMA的防盗报警系统1第十一章单片机应用系统设计及举例11.1 单片机应用系统的开发过程1．必须具备的知识和能力首先必须具有一定的硬件基础知识需要有一定的动手能力需要具备一定的软件设计能力具有综合运用新知识和新技术的能力搜集、检索、提炼有用知识和资料的能力必须了解生产工艺或制造工艺2第十一章单片机应用系统设计及举例2．单片机应用系统开发的步骤系统的目标任务系统的总体设计系统的结构框图系统的硬件设计系统的软件设计系统的联机调试、运行和维护可靠性设计3第十一章单片机应用系统设计及举例11.2 液氧容器温度控制系统设计液氧容器温度控制系统应用于液氧容器生产线。液氧容器生产线如图11.2.1所示。每条生产线上放置40个液氧容器，液氧容器由不锈钢材料制作，圆筒状、两层、中空结构，用于存放液氧以备急需或高山应用。液氧容器为了适应高山环境，需要经过抽真空及加温处理。加温处理对液氧容器的质量和合格率有重要的影响，所以要求严格控制温度的范围，实现自动控制液氧容器的处理温度，提高产品的质量和合格率。4第十一章单片机应用系统设计及举例图11.2.1液氧容器生产线结构5第十一章单片机应用系统设计及举例11.2.1系统的目标任务主控室计算机可以对液氧容器进行实时采集和控制，并绘制每点的温控曲线；温度控制范围：30°～120°；温度控制精度：±0.5°主控室距离控制现场最近的液氧容器15m，最远的液氧容器100m要求系统工作稳定、可靠，控制准确6第十一章单片机应用系统设计及举例11.2.2系统的总体设计现场控制器特点如下：当计算机系统出现故障时，现场控制器可以继续工作，不会影响控制功能；温度控制器有三种工作状态：导通、截止、控制；具体工作方式由计算机设置。当某一台现场控制器出现故障时，可以立即利用备用的现场控制器替换，不会影响其它液氧容器的控制，保证控制质量。7第十一章单片机应用系统设计及举例现场控制器完成的功能采集现场温度并传输给计算机，根据设定温度进行实时控制，满足控制要求与计算机进行通讯，并按照命令进行相应的操作显示当前的温度测量值、设定值、控制参数键盘可以输入设置参数以及温度的设置值8第十一章单片机应用系统设计及举例计算机软件完成的功能采集测量温度值，绘制、打印实时曲线进行上、下限温度报警与现场控制器进行通讯，显示控制器状态9第十一章单片机应用系统设计及举例11.2.3系统的结构框图及工作原理10第十一章单片机应用系统设计及举例各部分功能计算机：用于运行监控、显示等程序。显示器采用触模屏，方便现场工人操作。触摸屏采用压阻式，四线连接方式。可以在计算机上对各个工位进行分别设置和控制。现场控制器：用于采集、显示、控制现场温度，两个工位一台现场控制器。将其温度信号数据上传给计算机。现场控制器与上位机间的通讯方式：RS－485半双工串行通讯。11第十一章单片机应用系统设计及举例各部分功能RS－232至RS－485转换器：用于完成RS－232信号到RS－485信号的双向转换。加热棒：每个工位一个加热棒，用于液氧容器的加热。温度传感器：每个工位一个传感器，用于检测现场温度信号。电源供电系统：提供计算机、现场温度控制器以及加热棒的的供电电源。12第十一章单片机应用系统设计及举例工作原理现场温度采集控制器通过传感器采集现场温度，根据输入的控制参数和一定的算法计算输出值，传输给固态继电器实现对加热棒的温度控制。现场温度采集控制器与计算机之间通过RS-485总线通讯。现场控制器有两种数据输入的方法一是通过键盘，二是通过计算机通讯传输信息。数码管用于显示温度以及各种状态信息。13第十一章单片机应用系统设计及举例11.2.4硬件设计根据现场情况确定工作时固态继电器的电压、电流确定固态继电器的额定电压或电流。确定固态继电器的类型确定输入控制信号根据上述步骤确定固态继电器指标如下：直流固态继电器，额定电压大于72V，输入控制信号5V。通过网络、书刊等渠道搜集固态继电器生产厂家的资料，从中寻找满足要求的产品，再根据价格要求、货源情况、技术服务、熟悉程度等最终确定固态继电器型号。固态继电器选择北京科通的JGX-3A型号固态继电器，其指标如下：直流固态继电器，输入控制信号3～36V，额定电压80V、额定电流3A。14第十一章单片机应用系统设计及举例现场温度采集控制器硬件原理图15第十一章单片机应用系统设计及举例图11.2.4主程序流程图16第十一章单片机应用系统设计及举例11.2.5软件设计主程序模块初始化模块键盘输入模块温度采集模块显示模块算法计算数据处理模块固态继电器控制模块EEPROM读写模块通讯模块看门狗模块17第十一章单片机应用系统设计及举例1．串口通讯协议规定如下(1)通讯测试并取得控制器地址（CommunicationTest） 格式： @<CR> 应答： !(addr)(#)addr格式：“0001”-“FFFF”4位16进制数，为每台现场温度采集控制器的地址。(2)读入温度数据（ReadAnalogData）格式： $（Addr）（R）(1)<CR>读第一通道格式： $（Addr）（R）(2)<CR>读第二通道应答： >(addr)(2)(1)（TemperatureData）(#)，其中2表示第2条协议。18第十一章单片机应用系统设计及举例2．全局变量及函数定义#include<at89S52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintintdatareal_temp[2],period; /*全局变量定义*/uchartime1,time2，period /*全局变量定义,通道1、2的定时中断计数,周期中断次数*/ucharopen[2],P[ch],r_char,r_byte,r_buffer[14]; sbitrelay_1=P2^2;sbitrelay_2=P2^3;ucharbdataflag;sbitcomm_flag=flag^0; /*通讯标志*19第十一章单片机应用系统设计及举例3．主程序清单voidmain(void){ comm_flag=0； /*清标志位*/ initialize(); /*初始化子程序*/ while(self_flag==self_check();) /*self_flag=0:自检正常；self_flag=1:自检错误*/ err_dispose(0); /*错误处理子程序*/ display(0); /*调显示子程序*/ while(1) { dog_feed(); /*喂狗子程序*/ if(ch1_ds18==read_temp(1)) err_dispose(1); display(1); /*通道1温度显示*/ control(1); /*通道1温度控制*/ if(ch2_ds18==read_temp(2)) err_dispose(2);display(2); /*通道2温度显示*/control(2); /*通道2温度控制*/ if(comm_flag) {comm_dispose();} /*通讯处理模块*/}}20第十一章单片机应用系统设计及举例11.3基于GSM/CDMA的防盗报警系统GSM/CDMA技术应用于汽车防盗定位系统是我国移动通信网络迅速发展的充分体现，本防盗报警系统基于GSM/CDMA模块，采用组合式的构造方法。传统的汽车防盗系统报警范围仅为100-200米，当车主离开报警范围就无法接收报警信号，而且汽车一旦失窃无法及时采取应对措施，这给犯罪分子提供了可乘之机。基于GSM/CDMA技术的汽车防盗定位系统，可以将汽车的报警信号以拨打报警电话和发送SMS短信的方式传输到任何GSM/CDMA网络可以覆盖的地方。21第十一章单片机应用系统设计及举例11.3.1系统的目标任务主控器对GSM/CDMA模块具有实时控制性确保GSM/CDMA工作的稳定性要求系统的抗干扰性和报警功能齐全用户可以对报警器进行实时管理报警系统具有灵活性，降低产品成本22第十一章单片机应用系统设计及举例11.3.2系统的总体设计主控器能及时地对GSM/CDMA模块收到的短信息采取相应的处理，保证了系统的抗干扰性系统采用轮询握手的方式保证模块能够正常工作，避免系统进入死锁状态用户可以直接使用自己的手机对系统进行控制，如设防，撤防，修改密码，查询状态等系统具有远程性，不受距离的影响多路传感器和继电器输出保证了系统报警检测方位的齐全和遇警处理强大功能加设匪警按钮，遇匪可以直接向家人或者110报警，确保车主的安全23第十一章单片机应用系统设计及举例系统的结构框图及工作原理

控制主机主控机核心为８９S５2单片机，主控机负责接收传感器的报警信号向继电器和蜂鸣器发出动作控制命令。主控机和GSM/CDMAMODEM之间通过USB或者RS232串口进行双向通信，接收来自GSM/CDMAMODEM的控制信息，根据车主的控制命令进行系统的设置，当接到传感器的报警信号后主控机要控制SM/CDMAMODEM拨打设定的电话号码或发送短信。2．GSM/CDMAMODEM（手机）主要负责向主控机传送控制信息、向主控机指定的电话号码发送报警信息。3．继电器、蜂鸣器继电器在主控机的控制下执行锁死车门，切断电路、油路等保护动作，蜂鸣器发出报警声音。4.报警传感器可以选配红外报警探测器、振动传感器等，本系统最多允许接入４路报警传感器。24第十一章单片机应用系统设计及举例图11.3.1系统结构图报警传感器主控机继电器组蜂鸣器GSM/CDMAMODEM移动电话网络控制或接警电话25第十一章单片机应用系统设计及举例图11.3.2系统原理图（部分）继电器1继电器2继电器2MAX23226第十一章单片机应用系统设计及举例程序流程及软件设计

常用的AT指令ATD拨号ATH挂机ATA接电话ATDL重拨上一次电话号码AT+CSMS选择短信息服务AT+CPMS选择短信息内存AT+CMGF选择短信息格式AT+CSCA短信息中心地址AT+CNMI显示新收到的短信息AT+CMGR读短信息AT+CMGS发送短信息AT+CMGL列出SIM卡中短信息27第十一章单片机应用系统设计及举例子程序▪设置短信息格式子程序：用来进行单片机GSM/CDMA模块的握手过程和设置GSM/CDMA模块的发送短信息的格式查已读短信子程序：一般用于系统重新启动时，设置系统密码查未读短信子程序：系统工作期间，用户通过短信管理系统，主要功能是先检测密码，密码正确后，判断用户的指令，进行修改密码，撤防，设防，查询状态等功能发送匪警短信息子程序：执行发送匪警短信息功能报警子程序：执行控制报警喇叭，拨号，发送短信息报警28第十一章单片机应用系统设计及举例1．系统主程序ORG0000HSJMPSTARTORG0050HSTART:NOPCLEAR:MOV@R0,A；系统缓冲一小段时间 DJNZR0,CLEAR MOV89H,#20H；波特率发生器T1工作在模式2上 MOV98H,#50H；串行口控制，工作方式1+允许接收 MOV8DH,#253；定时器1中高8为放计数初值，或0FDH MOV8BH,#253；定时器1中低8位用于计数，（可不写） SETB0AFH；中断总允许EA SETB0ACH；串行口中断允许ES MOV88H,#00H ；包括TR1，此处为了加强可靠性88H,TCON SETB8EH ；定时器1开始工作 MOVR6,#11H ；设防，11为设防标记MAIN:NOP SETB0A0H SETB0A1H SETB0A2H SETB0A3H ；传感器输入端置1 NOP

29第十一章单片机应用系统设计及举例程序清单 CLR0A4H；继电器输出端清零 CLR97H；匪警信号总线清零 SETB90HWRIT: JB90H,BB；判断K1是否按下,如果没有按下就等待 ACALLDELAY10；延时10毫秒消触点抖动 JB90H,WRIT；去除干扰信号 JNB90H,$；等待按键松开 ACALLFAS1；发送匪警短信息 NOP ACALLDELAY10 ACALLDELAY10 ACALLDELAY10NOP NOP30第十一章单片机应用系统设计及举例程序清单BB: ACALLSZ；调用设置短信息格式 NOP NOP ACALLJS；查已读短信 NOP NOP NOP ACALLDELAY10 NOP NOP ACALLJS1；查未读短信 NOP NOP NOP ACALLDELAY10 ACALLDELAY10 ACALLDELAY10 ACALLDELAY10

31第十一章单片机应用系统设计及举例程序清单NOP NOP NOP CJNER6,#22H,CHAX；判断是否撤防，22是撤防标记 AJMPMAINCHAX: JNB0A0H,JJJ JNB0A1H,JJJ JNB0A2H,JJJJNB0A3H,JJJ；传感器有报警信号，调用报警程序，采取报