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

　　光耦合器是把發光器件和光敏器件組裝在一起,通過光線實現藕合,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。可以起到隔離兩個系統地線的作用,是兩個系統的電源相互獨立,消除地電位不同所產生的影響,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具有較高的電氣隔離和抗干擾能力。

　　4 監控系統軟件設計

　　4.1 現場控制卡的軟件開發

　　本系統的控制軟件就是用在C語言程序中嵌入用匯編語言開發的功能模塊的方法開發的。設計用到的工具是KEIL公司的MCS-51系列單片機集成開發環境。它的功能非常強大,實現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開發工具套件。軟件開發采用項目管理方式,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 現場控制卡和網絡通訊卡間的通信

　　通過并口擴展,系統采用兩個8位并口分別用作數據的輸入與輸出,并采用一個8位并口用作聯絡信息的傳送,該并口的高4位和低4位分別用于聯絡信號的輸入和輸出。通信采用的是查詢法,通過查詢聯絡信息的狀態來指導完成整個通信過程。這些聯絡信息分別與系統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剛啟動時進行,由網絡通訊卡發起。首先由網絡通訊卡將第一個字節的配置信息輸出到網絡通訊卡的輸出并口上,并同時輸出"發送配置信息"(0001)的聯絡信號。數據采集卡以一定的頻率掃描聯絡信號輸入口,收到"發送配置信息"的聯絡信號后,馬上讀取相應的數據輸入口,獲得第一個字節的配置信息,并發出"收到配置信息"(0010)的聯絡信號,完成第一個字節的傳送。接著,網絡通訊卡與現場控制卡繼續以幾乎相同的方法傳送第二個字節的配置信息,稍有不同的只是把聯絡信號"發送配置信息"和"收到配置信息"都按位取反,即第二次通信的聯絡信號變為"發送配置信息"(1110)和"收到配置信息"(1101),直到數據傳送完畢,雙方以"傳輸結束"(1111)的聯絡信息結束本次通信。通過這種方法,網絡通訊卡和現場控制卡只要分別輸出一次聯絡信號,就可以傳送一個字節的數據,協議簡單,數據傳輸快捷。

　　4.2.2 控制信息的傳輸

　　控制信息的傳輸同樣是由網絡通訊卡發起的。當網絡通訊卡從數據采集卡上獲取到報警信息或是處于監控中心的用戶有需求時,從上位機發送控制命令以后,網絡通訊卡將一個字節的控制信息輸出到相應的并口上,并通過其輸出聯絡線輸出"發送控制信息"(0100)的聯絡信息,現場控制卡收到"發送控制信息"的聯絡信息以后,馬上讀取相應的數據,并發送"收到控制信息"(1000)。現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 環境信息的傳輸

　　環境信息的傳輸由網絡通訊卡發起,并不斷地循環進行。首先,網絡通訊卡將所要讀取環境信息的編號通過數據并口輸出,并輸出聯絡信號"環境信息查詢"(1100)。數據采集卡收到該信號后,通過數據輸入并口獲得網絡通訊卡要查詢的環境信息的通道編號,把相應的環境信息數據通過數據輸出并口輸出,同時輸出聯絡信號"環境信息送到"(1010)。網絡通訊卡收到該信號后,就可以繼續查詢下一個環境信息了。

　　4.3 監控數據庫

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

　　5 本文作者創新點

　　本文實現了一整套比較完整的嵌入式監控系統。文中介紹了整個系統的解決方案,現場控制卡的硬件設計、軟件設計,以及現場控制卡與網絡通訊卡之間的通信。本系統與一般監控系統相比,主要特點是現場監控設備能直接上網,而系統又利用了Ethernet:作為監控信息的網絡傳輸信道,并采用了廉價的51系列單片機作為現場監控設備的MCU,以及使用了源代碼公開的μC/OS-Ⅱ實時內核最為現場監控設備的軟件平臺,使系統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, 重慶警官職業學院, 偵查系講師, 碩士, 研究興趣: 計算機網絡