1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
本系統(tǒng)采用先進的溫、濕度傳感器（傳感器常用術(shù)語）采集煙草垛心溫、濕度及環(huán)境溫、濕度信號，采集的數(shù)據(jù)通過ELARS-485傳輸標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)遠距離傳輸。PC機為系統(tǒng)主機，對采集的數(shù)據(jù)進行分析、監(jiān)測并提供友好的人機界面，PC機通過RS-232電纜向上位機發(fā)送監(jiān)測點代碼，上位機將接收到的代碼轉(zhuǎn)換為符合8031單片機主從通訊要求的信號，再發(fā)送給下位機，相應(yīng)的下位機響應(yīng)中斷，進入數(shù)據(jù)采集中斷服務(wù)程序采集數(shù)據(jù)，然后再將采集的數(shù)據(jù)傳回到上位機和PC機。倉儲中的現(xiàn)場測點經(jīng)過溫度傳感器、濕度傳感器檢測后得到的信號經(jīng)運算放大器放大后，通過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。
2硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計
上位機和下位機不須存儲大量數(shù)據(jù)，而且也沒有復(fù)雜的運算，完全可以采用無擴展的單片機，AT89CX系列單片機是美國ATMET公司推出的一種高性能價格比單片機。器件采用80C31內(nèi)核，指令系統(tǒng)和引腳與MCS-51完全兼容。片內(nèi)集成有閃爍存儲器，采用電擦除，可重復(fù)編程。AT89C2051單片機是AT89CX系列中結(jié)構(gòu)最緊湊、體積最小的單片機，片內(nèi)有2K字節(jié)閃爍存儲器，除不能擴展外，它具有80C31單片機所有功能結(jié)構(gòu)，非常適合本文上位機和下位機的控制要求。
A/D轉(zhuǎn)換是本測試系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇在本應(yīng)用中主要有：合適的輸入通道數(shù)、轉(zhuǎn)換精度、接口方式以及價格因素等。我們選用美國TI公司生產(chǎn)的TLC542.TLC542是8位開關(guān)電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它具有三個控制輸入端，其簡單的3線SPI串行接口可以非常容易地與微處理器進行聯(lián)接，是一種較好的低成本解決方案，其主要特性有：11個模擬輸入通道，最大轉(zhuǎn)換時間10s，自帶片內(nèi)系統(tǒng)時鐘。在選擇輸入通道運算放大器時，應(yīng)注意選用低溫漂，低失真的運算放大器（如ICL7650）。
3通訊接口設(shè)計
在本文研究的煙草倉儲垛心溫、濕度測試系統(tǒng)中，溫、濕度的變化相對比較緩慢，所以PC管理機與上位機之間的通訊速度要求不高，采用簡單、容易控制的串行異步通訊方式。
微機的串行通訊接口采用的是RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，采用負(fù)邏輯，單片機的串行通訊接口用的是TTL電平，因此采用MAX3232進行電平轉(zhuǎn)換。由于各檢測點之間距離較遠，普通的TTL電平和RS-485通訊標(biāo)準(zhǔn)使用雙絞線平衡傳輸，使可靠傳輸距離達到1km以上，單片機TTL電平到RS-485電平轉(zhuǎn)換采用SN75176芯片，該芯片采用半雙工通訊方式，能帶32個節(jié)點，因此最多可掛接31個下位機，而每個下位機能檢測11路數(shù)據(jù)，這樣最多能監(jiān)測341路監(jiān)測數(shù)據(jù)，完全能滿足煙草倉儲垛參數(shù)的檢測。
本測試系統(tǒng)利用單片機的串行口外配合適的通訊接口構(gòu)成半雙工異步串行通訊網(wǎng)絡(luò)。上位單片機與下位單片機之間的通訊連接通過各自的接口進行，所有下位機的信號接收線與上位單片機的信號接收線通過接口電路相接。上位機和下位機的多機通訊功能主要是控制串行口控制寄存器SCON中的SM2位實現(xiàn)的。多機通訊時，選擇串口方式2或方式3，利用SCON中的SM2各RB8配合。PC機的發(fā)送和接收信號線經(jīng)過接口電路分別接在上位單片機的接收和發(fā)送線上。
上位單片機與PC機，上位單片機與下位單片機通過緩沖器74LS125構(gòu)成通訊接口，上位單片機必須控制74LS125的選通，確保同一時刻在通訊線路上PC機或下位單片機只有一路接通，才不會造成通訊線路沖突。
4軟件設(shè)計
上位機工作于中斷方式，主程序完成初始化后就轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)等待PC機的命令，上位機的主要工作都放在中斷服務(wù)程序中，因而上位機工作的時間非常短，大部分時間都處于休眠狀態(tài)，這樣可以大大提高上位機的抗干擾能力，中斷服務(wù)程序執(zhí)行通信通道轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)程序框圖。
設(shè)計的測試系統(tǒng)管理軟件，要能方便地進行倉儲垛心各測點的管理，選擇進行連續(xù)或定時測試，形成的數(shù)據(jù)文件可以進行數(shù)據(jù)分析，得出垛心溫、濕度與外界環(huán)境的關(guān)系曲線，隨時打印出要求的測試數(shù)據(jù)，對歷史數(shù)據(jù)進行存盤保存。對超過危險溫度、濕度時可以進行報警。幫助系統(tǒng)可以使操作者很容易掌握本測試系統(tǒng)。
5結(jié)束語
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