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采用多单片机的液位监控仪

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍把多个单片机用于一个多路液位监控系统的方法。说明用多个单片机的原因及用单片机取代I/O接口的理由,并对系统的软硬件设计、调试也做了说明。

    关键词:多单片机 液位 监控

采用单片机设计液位监控仪是很通用的做法。如果要测量的液位有很多路(16路以上),每路要求能滚动显示1年内每班、每日、每月的输入输出总量(1日3班),正常或意外停电数据不丢失,人机交互能力要强(要设置适当数量的按键及采用LCD显示),并且每路液位要求对应2路控制输出信号(液罐液体输入控制和输出控制),配置微型打印机端口,设置声音报警,所有这些无疑需要很多的I/O端口来支持,单凭一个单片机是办不到的,需要扩展I/O端口。在此设计中,笔者认为采用专用I/O扩展芯片有较多的弊端,权衡利弊,选择了用单片机来代替专用I/O接口芯片的方法。

1 专用 I/O芯片与单片机用作I/O芯片的对比

①专用I/O接口芯片的I/O口数量不比单片机多(笔者采用单片机型号为89C52);

②专用I/O接口芯片使用不灵活,几种使用方式已被芯片设计者设定,不能超出此范围变化,而单片机则受限制较小,使用起来较灵活;

③专用I/O接口芯片独立性差、智能性差,无论是接收输入信号还是输出控制信号,I/O专用芯片对信号的输入输出增色不能做出决定,必须要由单片机来做决定,仅起接力或过渡信号作用,没有监控能力,不能独立处理问题,而单片机则不然,可采用多种方式灵活处理问题;

④使用I/O扩展专用芯片就必须要熟悉它,工程技术人员一般对单片机的熟悉程度要比对它强很多,相比之下,使用它要浪费时间,再一个I/O扩展专用芯片的价格均要比单片机高,从成本核算上考虑不经济;

⑤专用I/O芯片实时性差,由于I/O扩展专用芯片仅起收发信号的作用,本身没有加工处理信号的能力,这样信号经过它来回的传递势必造成延迟,因而会出现实时性差的问题;

⑥使用单片机作I/O接口,便于软硬件设计模块化,分工清晰,给设计、调试、维护带来极大方便;

⑦使用单片机作I/O接口加强了对接口的监管力度,减轻了主单片机的负担。
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2 硬件结构及分工

硬件设计共分如下几部分:单片机;A/D转换部分;控制信号输出部分;非易失性存储器(作RAM扩展);按键部分;显示部分;打印I/O端口部分;模拟开关部分。硬件结构框图如图1所示。

硬件设计中:

①单片机选用89C52,其特点是片内含有8KB ROM,不需片外扩展ROM;

②A/D转换器选用MC14433,其特点是转换精度高,抗干扰能力强,每秒可转换20次左右,因为液位变化不是很快,所以可满足监测液位变化的需要;

③控制信号输出采用单片机控制74LS373锁存器的方式,这样可通过增减锁存器个数的方式来增减控制输出端口数量;

④因每路要求能滚动显示1年内每班、每日、每月的输入输出量总量(1日3班),正常或意外停电数据不丢失,所以采用了AT29LV040A(512KB)的闪速存储器(也可采用FRAM),因89C52最多可外扩展64KB的RAM,为了保证有足够的存储空间可将AT29LV040A的A16、A17和A18地址线与1#单片机的某个端口连接,这样通过控制这3个地址线的变化就可达到使用AT29LV040A的512KB空间的目的。

⑤按键部分采用常规的非编码键盘方式即可;

⑥为了提高人机的交互能力,显示部分采用了GXM12864SL大屏幕LCD,这样屏幕上可显示自编的汉字、数字、等式及简单的图案;

⑦打印I/O端口,可根据要求进行相应的连接配置即可;

⑧模拟开关选用多片CD4051,它们与单片机配合,用于选择多路液位模拟量中的1路液位的模拟量,然后进行A/D转换。

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