3.3 驅動電機電路

　　3.3.1 驅動電路

　　單片機本身具備一定的驅動能力,其I/O口的電流在l0m A左右,像驅動發(fā)光二極管之類的器件并不需要特殊的驅動電路,但是對于直流電機這類負載較大的器件,單片機無法為其提供較大的電流,尤其在直流電機剛啟動時,電機的啟動電流往往會達到其正常工作電流的數(shù)倍,所以,這一類的器件就需要專門的驅動電路完成對其的驅動,而單片機只是完成對其控制方面的工作。驅動電路的基本功能是要有足夠的電流驅動電機轉動。原理圖如圖3所示。
 

　　3.3.2 光耦合器

　　光耦合器是把發(fā)光器件和光敏器件組裝在一起,通過光線實現(xiàn)藕合,構成電-光-電的轉換器件。光耦合器可用于較遠距離的信號隔離傳送?？梢云鸬礁綦x兩個系統(tǒng)地線的作用,是兩個系統(tǒng)的電源相互獨立,消除地電位不同所產(chǎn)生的影響,具有很強的抑制噪聲干擾的能力。    還可以作為信號隔離轉換、脈沖系統(tǒng)間的電平匹配、強電與弱電之間隔離、高壓開關等。光耦合器的應用時系統(tǒng)具有較高的電氣隔離和抗干擾能力。

　　4 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計

　　4.1 現(xiàn)場控制卡的軟件開發(fā)

　　本系統(tǒng)的控制軟件就是用在C語言程序中嵌入用匯編語言開發(fā)的功能模塊的方法開發(fā)的。設計用到的工具是KEIL公司的MCS-51系列單片機集成開發(fā)環(huán)境。它的功能非常強大,實現(xiàn)從文本代碼編輯到生成可用于燒到目標ROM的二進制或者HEX格式的文件的所有功能。集合了文本編輯器、C語言編譯器、匯編編譯器、連接定位器、目標處理器模擬仿真器以及庫文件管理器等51開發(fā)工具套件。軟件開發(fā)采用項目管理方式,多個模塊(多個文件、放在一個項目當中,管理方便。

　　軟件的流程圖如圖4所示。
 

　　4.2 現(xiàn)場控制卡和網(wǎng)絡通訊卡間的通信

　　通過并口擴展,系統(tǒng)采用兩個8位并口分別用作數(shù)據(jù)的輸入與輸出,并采用一個8位并口用作聯(lián)絡信息的傳送,該并口的高4位和低4位分別用于聯(lián)絡信號的輸入和輸出。通信采用的是查詢法,通過查詢聯(lián)絡信息的狀態(tài)來指導完成整個通信過程。這些聯(lián)絡信息分別與系統(tǒng)內的三種內部通信相對應,包括配置信息的傳輸、控制信息的傳輸和環(huán)境信息的傳輸。

　　4.2.1 配置信息的傳輸

　　配置信息的傳輸主要是在系統(tǒng)剛啟動時進行,由網(wǎng)絡通訊卡發(fā)起。首先由網(wǎng)絡通訊卡將第一個字節(jié)的配置信息輸出到網(wǎng)絡通訊卡的輸出并口上,并同時輸出"發(fā)送配置信息"(0001)的聯(lián)絡信號。數(shù)據(jù)采集卡以一定的頻率掃描聯(lián)絡信號輸入口,收到"發(fā)送配置信息"的聯(lián)絡信號后,馬上讀取相應的數(shù)據(jù)輸入口,獲得第一個字節(jié)的配置信息,并發(fā)出"收到配置信息"(0010)的聯(lián)絡信號,完成第一個字節(jié)的傳送。接著,網(wǎng)絡通訊卡與現(xiàn)場控制卡繼續(xù)以幾乎相同的方法傳送第二個字節(jié)的配置信息,稍有不同的只是把聯(lián)絡信號"發(fā)送配置信息"和"收到配置信息"都按位取反,即第二次通信的聯(lián)絡信號變?yōu)?quot;發(fā)送配置信息"(1110)和"收到配置信息"(1101),直到數(shù)據(jù)傳送完畢,雙方以"傳輸結束"(1111)的聯(lián)絡信息結束本次通信。通過這種方法,網(wǎng)絡通訊卡和現(xiàn)場控制卡只要分別輸出一次聯(lián)絡信號,就可以傳送一個字節(jié)的數(shù)據(jù),協(xié)議簡單,數(shù)據(jù)傳輸快捷。

　　4.2.2 控制信息的傳輸

　　控制信息的傳輸同樣是由網(wǎng)絡通訊卡發(fā)起的。當網(wǎng)絡通訊卡從數(shù)據(jù)采集卡上獲取到報警信息或是處于監(jiān)控中心的用戶有需求時,從上位機發(fā)送控制命令以后,網(wǎng)絡通訊卡將一個字節(jié)的控制信息輸出到相應的并口上,并通過其輸出聯(lián)絡線輸出"發(fā)送控制信息"(0100)的聯(lián)絡信息,現(xiàn)場控制卡收到"發(fā)送控制信息"的聯(lián)絡信息以后,馬上讀取相應的數(shù)據(jù),并發(fā)送"收到控制信息"(1000)?，F(xiàn)場控制卡收到該信號以后,以"傳輸結束(1111)"結束本次通訊。

　　4.2.3 環(huán)境信息的傳輸

　　環(huán)境信息的傳輸由網(wǎng)絡通訊卡發(fā)起,并不斷地循環(huán)進行。首先,網(wǎng)絡通訊卡將所要讀取環(huán)境信息的編號通過數(shù)據(jù)并口輸出,并輸出聯(lián)絡信號"環(huán)境信息查詢"(1100)。數(shù)據(jù)采集卡收到該信號后,通過數(shù)據(jù)輸入并口獲得網(wǎng)絡通訊卡要查詢的環(huán)境信息的通道編號,把相應的環(huán)境信息數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸出并口輸出,同時輸出聯(lián)絡信號"環(huán)境信息送到"(1010)。網(wǎng)絡通訊卡收到該信號后,就可以繼續(xù)查詢下一個環(huán)境信息了。

　　4.3 監(jiān)控數(shù)據(jù)庫

　　目前用于數(shù)據(jù)庫開發(fā)的開發(fā)環(huán)境有很多,例如:Delphi, Visual Basic, PowerBuilder和SQL Server等。隨著Visual C++的數(shù)據(jù)庫開發(fā)功能的不斷加強,它作為一種方便易用的開發(fā)工具在實際開發(fā)中被廣泛應用。 本系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)庫設計便采用的是Visual C++,其界面包括系統(tǒng)登錄、軟件主界面、用戶信息管理和工作人員信息管理、環(huán)境信息和報警信息管理和監(jiān)控器配置信息管理。

　　5 本文作者創(chuàng)新點

　　本文實現(xiàn)了一整套比較完整的嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)。文中介紹了整個系統(tǒng)的解決方案,現(xiàn)場控制卡的硬件設計、軟件設計,以及現(xiàn)場控制卡與網(wǎng)絡通訊卡之間的通信。本系統(tǒng)與一般監(jiān)控系統(tǒng)相比,主要特點是現(xiàn)場監(jiān)控設備能直接上網(wǎng),而系統(tǒng)又利用了Ethernet:作為監(jiān)控信息的網(wǎng)絡傳輸信道,并采用了廉價的51系列單片機作為現(xiàn)場監(jiān)控設備的MCU,以及使用了源代碼公開的μC/OS-Ⅱ實時內核最為現(xiàn)場監(jiān)控設備的軟件平臺,使系統(tǒng)具備了較高的性價比。

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　　作者簡介:
　　唐蘋 (1975.6- ), 女,重慶人, 漢, 重慶警官職業(yè)學院, 偵查系講師, 碩士, 研究興趣: 計算機網(wǎng)絡