DZ068用單片機(jī)實現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示,DZ068,單片機(jī),實現(xiàn),溫度,遠(yuǎn)程,顯示
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用單片機(jī)實現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示
[作者：劉楚浩 *發(fā)表于《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》2002年第9期 ]
摘 要：文章介紹了用AT89S8252單片機(jī)的串行接口與智能溫度巡回檢測儀（XJ-08S）通過RS—485總線相互通訊實現(xiàn)熱水溫度遠(yuǎn)程顯示的一種低成本解決方案，內(nèi)容涉及RS—485總線通訊、單片機(jī)驅(qū)動數(shù)碼管顯示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及鍵盤處理軟硬件設(shè)計等內(nèi)容。
關(guān)鍵詞：單片機(jī) RS—485總線 數(shù)碼管顯示 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 鍵盤處理
一、前 言
目前檢測溫度一般采用熱電偶或熱敏電阻作為傳感器，這種傳感器至儀表之間一般都要用專用的溫度補償導(dǎo)線，而溫度補償導(dǎo)線價格很貴，并且線路太長也會影響測量精度。在實際應(yīng)用中往往需要對較遠(yuǎn)處（1KM左右）的溫度信號進(jìn)行監(jiān)視?，F(xiàn)有的解決方案有很多，例如：
1、 在現(xiàn)場用智能儀表對溫度信號進(jìn)行測量，用計算機(jī)作上位機(jī)與智能儀表進(jìn)行通訊來實現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測（采用這種方案要增加計算機(jī)設(shè)備及相關(guān)計算機(jī)軟件）。
2、 NCU+DDC實現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測。用兩個DDC，一個安裝在現(xiàn)場測量溫度，另一個安裝在監(jiān)視地，兩個DDC通過NCU進(jìn)行通訊從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測。
但以上方案都存在成本高的問題，有沒有低成本的解決方案呢？其實，在單片機(jī)應(yīng)用日益廣泛的今天，完全可以用單片機(jī)以極低的成本來實現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測。
二、問題的提出
我單位管理的鍋爐房同時給兩棟建筑物內(nèi)的兩家酒店供應(yīng)蒸汽，由安裝在兩棟建筑物地下室的熱交換器進(jìn)行熱交換后產(chǎn)生熱水送給客房。從鍋爐房至兩個熱交換站的距離分別約600米，值班人員要不停地奔波于兩個熱交換站與鍋爐房之間進(jìn)行設(shè)備巡視，檢查熱水溫度是否控制在規(guī)定的范圍，這樣不僅增加了值班人員的勞動強度，同時也使鍋爐房經(jīng)常無人(因每班1人值班)。如果能在鍋爐房顯示兩個熱交換站內(nèi)各熱交換器的熱水溫度，則值班人員僅在熱水溫度異常時才需到各熱交換站檢查設(shè)備，這樣便可解決上述問題。我公司曾就此問題找專業(yè)公司作過方案，其報價在人民幣１０萬元左右，后因種種原因該項目未實施。經(jīng)過分析，本人發(fā)現(xiàn)可以用單片機(jī)+智能儀表以低成本實現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示，并且經(jīng)過實驗取得了成功，現(xiàn)將設(shè)計方案簡述如下：
三、控制要求及解決方案選擇
1、 兩個熱交換站分高低區(qū)共安裝有8個熱交換器，正常水溫在45oC至65oC之間；兩個熱交換站與鍋爐房的距離分別為500米和600米左右。
2、 要求在鍋爐房能以巡回及定點兩種方式顯示8個熱交換器的熱水溫度，巡回方式以3秒為周期輪流更新及顯示各熱交換器熱水溫度。定點方式時每按上鍵或下鍵一次則顯示上或下一個熱交換器熱水溫度，每3秒自動更新數(shù)據(jù)一次。
3、 根據(jù)控制要求選擇單片機(jī)+智能儀表的解決方案：用帶通訊接口的智能儀表安裝在現(xiàn)場測量溫度，設(shè)計制作一個單片機(jī)裝置完成與智能儀表的通訊及數(shù)據(jù)顯示。
四、通訊協(xié)議、智能儀表選擇及其參數(shù)介紹
因熱水溫度信號變化較慢，因而對通信的速度要求不高，對于這種低速率遠(yuǎn)距離的通訊選用RS-485總線適宜。RS-485是EIA（美國電子工業(yè)聯(lián)合會）在1983年公布的新的平衡傳輸標(biāo)準(zhǔn)，是工業(yè)界使用最為廣泛的雙向、平衡傳輸線標(biāo)準(zhǔn)接口，它以半雙工方式通信，支持多點連接，傳統(tǒng)驅(qū)動器允許創(chuàng)建多達(dá)32個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)，且其具有傳輸距離遠(yuǎn)（最大傳輸距離為1200M），傳輸速度快（1200M時為100KBPS）等優(yōu)點。其連接方法如下圖所示。
Ｄ
Ｔ
Ｒ
Ｒ
Ｔ
Ｄ
Ｄ－發(fā)送器
Ｒ－接收器
Ｔ－接收／發(fā)送器
120Ω
120Ω
為了滿足現(xiàn)場溫度檢測及與單片機(jī)裝置通訊的要求，必須選擇至少有5個溫度檢測點及具有RS—485通訊端口的智能儀表。經(jīng)過對市場上常用的溫度檢測儀進(jìn)行分析，選擇由重慶川儀十八廠生產(chǎn)的XJ-08S型巡回檢測儀作現(xiàn)場測量儀表。
（一）該儀表主要特點如下：
1、 多量程方式，熱電偶、熱電阻，1-5V標(biāo)準(zhǔn)信號混合輸入，可通過鍵盤進(jìn)行設(shè)置；
2、 最多8個測量通道（能測量8個溫度信號）；
3、 采用RS-485通訊標(biāo)準(zhǔn)，可將各通道最新數(shù)據(jù)向上位機(jī)傳送。
重要的是，該儀表的說明書詳細(xì)介紹了與該儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的命令及格式，其通訊協(xié)議也相對較簡單，這給我們用單片機(jī)實現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示降減低了難度（雖然有RS-485端口的儀表很多，但大多沒有通訊命令的詳細(xì)說明，給我們用單片機(jī)編程增加了難度）。
（二）XJ-08S巡回檢測儀通訊協(xié)議
1、通訊口設(shè)置
l 通訊方式：RS-485標(biāo)準(zhǔn)電平
l 同步方式：起停同步方式
l 波特率：9600BPS
l 通訊距離：不大于1200M
l 通訊線：二線
l 數(shù)據(jù)代碼：ASCII碼
l 數(shù)據(jù)格式：每字符10位，1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位
2、 數(shù)據(jù)傳輸格式
l 地址：2字節(jié)（高字節(jié)在前，低字節(jié)在后）；
l 數(shù)據(jù)：按地址順序，儀表數(shù)據(jù)傳輸格式為十六進(jìn)制2字節(jié)定點數(shù)；
2字節(jié)定點數(shù)=低字節(jié)高4位（ASCII碼）+低字節(jié)低4位（ASCII碼）
高字節(jié)高4位（ASCII碼）+高字節(jié)低4位（ASCII碼）
若數(shù)據(jù)為負(fù)數(shù)，則采用補碼方式傳輸；
l 在傳輸實時測量值時，傳輸完2字節(jié)定點數(shù)后，緊接著又傳輸2字節(jié)定點數(shù)，其中高字節(jié)低4位為小數(shù)點位數(shù)。
例 ：（50.0）10 表示為 46 34 30 31 30 30 30 31
低字節(jié) 高字節(jié) 小數(shù)位數(shù)
3、 儀表通訊格式：
@ DE 幀類型 幀數(shù)據(jù) CRC CR
l @ ：通訊起始符
l DE ：儀表設(shè)備號（地址）
l 幀類型 ：操作命令
l 幀數(shù)據(jù) ：各種操作命令所對應(yīng)的命令及數(shù)據(jù)
l CRC ：校驗字節(jié)（除@外CRC之前的其他幾個字節(jié)的異或值）
l CR ：結(jié)束符（回車符）
4、應(yīng)用中用到的命令及數(shù)據(jù)格式：
l 讀儀表全部動態(tài)數(shù)據(jù)命令幀 @ DE RD CRC CR
l 命令回送幀 正確 @DE RD 幀數(shù)據(jù) CRC CR
錯誤 @DE * * CRC CR
例：讀28號儀表的全部動態(tài)數(shù)據(jù)
命令：’@1CRD64’,0D(ASCII碼40 31 43 52 44 36 34 0d)
錯誤返回碼 ‘@1C**72’,0D(ASCII碼40 31 43 2A 2A 37 32 0D)
正確返回數(shù)據(jù)’@ 1C RD XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX
第0通道 第1通道 第2通道
XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX
第3通道 第4通道 第5通道 第6通道
XXXX XXXX XX’,0D
第7通道 校驗
五、單片機(jī)選擇及硬件電路設(shè)計
1、 選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S8252-24PC單片機(jī)，其主要參數(shù)及特點如下：
l 與MCS-51產(chǎn)品兼容（其引腳圖見原理圖）
l 具有8K字節(jié)可擦寫的FLASH內(nèi)部程序存儲器，可擦寫1000次；2K字節(jié)EEPROM，可擦寫100，000次，SPI口（用PC機(jī)的并口連接５條線即可通過SPI口下載程序，下載軟件可從網(wǎng)上下載，這樣可節(jié)省購買編程器的費用；）。
注：筆者現(xiàn)已制作成了ISP2000三合一燒寫器，詳情見http://www.mcudiy.com
l 256字節(jié)RAM，32根可編程I/O線，可編程串行口，內(nèi)置看門狗。
與看門狗有關(guān)的特殊功能寄存器WMCON 地址= 96H，與看門狗有關(guān)的控制位為96h第0、1、5、6、7位，第5、6、7位用于設(shè)置看門狗定時時間（具體見第5頁表格），本應(yīng)用中第5、6、7位均置1，設(shè)置看門狗溢出時間為2048ms，第0位為看門狗使能控制位，該位置1將使能看門狗，其第1位為復(fù)用位，向第1位寫1將復(fù)位看門狗定時器，具體操作如下：
a,使能看門狗，并將其溢出時間設(shè)定為2048ms：ORL 96H, #0E1H;
b,看門狗定時器清0：ORL 96H, #2
2、按鍵設(shè)計：
為方便使用，設(shè)計了三個按鍵，分別為巡回/定點切換鍵、上鍵、下鍵。切換鍵用于巡檢與定點模式的切換，上鍵向上切換通道，下鍵向下切換通道；其中巡檢/定點切換鍵通過外部中斷1以中斷方式工作，中斷程序?qū)⒀不?定點標(biāo)志取反后直接跳到主程序中巡回/定點標(biāo)志判斷程序前運行，由判斷程序完成巡回/定點的切換。按鍵信號由單片機(jī)P3.3，P3.4，P3.5引腳輸入。
3、顯示電路設(shè)計
為方便觀察，選用三個二位共陽級8段數(shù)碼顯示管（TOD5201AE）動態(tài)顯示，一位顯示儀表地址（從A至F），一位顯示通道號（從0至7通道），其余四位用來顯示實時溫度值；用單片機(jī)P1口驅(qū)動一片74HC244以吸收電流的方式控制段碼，用單片機(jī)P0.0至P0.5引腳驅(qū)動六個ＰＮＰ三極管（9012）控制位選。
4、電源選用5V/1A市售成品開關(guān)電源。
巡回/定點
下
儀表
地址
通道號
實時溫度
巡回/定點
下
儀表
地址
通道號
實時溫度
A B Gnd
上
熱水溫度遠(yuǎn)程顯示器
A B Gnd
120Ω
XJ-08S 巡回檢測儀A
A B Gnd
120Ω
XJ-08S 巡回檢測儀B
5、 根據(jù)智能儀表通訊協(xié)議的要求，串行口定義為方式1工作，一幀10位：1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、一個停止位；用一片75176完成數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，由于RS-485為半雙工，故用單片機(jī)P3.2引腳控制發(fā)送與接收的切換；兩個智能儀表處于RS-485總線的兩個端點，為提高可靠性，在RS-485總線的兩個端點上分別并聯(lián)一個120Ω、1/4W終端電阻。
l 系統(tǒng)方框圖如右示：
l 單片機(jī)裝置電原理圖見下頁：
7 6 5 定時值
0 0 0 16ms
0 0 1 32ms
0 1 0 64ms
0 1 1 128ms
1 0 0 256ms
1 0 1 512ms
1 1 0 1024ms
1 1 1 2048ms
看門狗溢出時間表
6
六、單片機(jī)軟件設(shè)計說明及程序流程圖
為方便調(diào)試，采用模塊化編程，共分1個主模塊及5個子模塊，各模塊功能說明及流程圖如下（源程序見附錄）：
1、 主模塊（rand_main.a51）
上電后程序顯示初始化標(biāo)志并等待3秒，然后進(jìn)入巡回模式，自動檢測地址為A（10）至F（15）的智能儀表，對在線的儀表及已使用通道以3秒為周期自動巡回讀取實時溫度并送數(shù)碼管顯示，儀表未在線或未用通道則自動跳過；定點模式時根據(jù)上、下按鍵情況自動向前或向后移動一個通道后等待下一次按鍵（向上至最高通道號時跳到上一個儀表的最低在用通道，向下至最低通道號時跳到下一個儀表的最高在用通道）；等待期間以3秒為周期讀取當(dāng)前儀表當(dāng)前通道實時溫度并送數(shù)碼管顯示，另外，為了區(qū)分巡回、定點工作模式，定點工作模式時最低位數(shù)碼管以約0.5Hz的頻率閃爍顯示。當(dāng)檢測到巡回/定點切換鍵按下時自動在巡回及定點模式間轉(zhuǎn)換，當(dāng)檢測到溫度值低于－199.9度時顯示-199.9度。
主模塊流程圖見下頁：
YD_N100=儀表地址
TD_N=通道號
Y
N
開始
上電初始化
置SP
巡回/定點標(biāo)志=1?
#0ah=>yd_n100,#0=>td_n
清閃爍、調(diào)用命令發(fā)送模塊
接收正確嗎?
調(diào)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序
正常嗎?
Y
N
送顯示并延時3秒
Td_n+1=>td_n
Td_n=8?
Y
N
0=>Td_n
N
Y
Yd_n100+1=>yd_n100
Yd_n100=10h?
0ah=>yd_n100
start
Td_n=0?
開外部中斷1并置最低位閃爍
清軟硬看門狗
2秒定時到？
下鍵？
上鍵？
N
N
N
Y
Y
Y
調(diào)用命令發(fā)送程序
調(diào)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序
正確嗎？
正確嗎？
送顯示
Y
N
N
Y
7=>td_n
Yd_n100-1=>yd_100
Yd_n100=9?
0fh=>yd_100
N
N
Y
Y
Td_n-1=>td_n
調(diào)用命令發(fā)送程序
正確嗎？
正確嗎？
調(diào)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序
N
Y
Y
N
送顯示、置2S定時初值
上鍵處理流程與下鍵相似，此處從略。
N
Y
2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子模塊（rand_data.a51）
功能： 本模塊先將ASCII碼轉(zhuǎn)換成BIN碼，然后將BIN碼轉(zhuǎn)換成BCD碼并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可直接顯示的格式
入口： a=通道號
出口: r1=個位,r2=十位,r3=百位,r4=千位（顯示數(shù)據(jù)）
a=非0表示該通道未用
注：本子模塊中直接將小數(shù)點信息加到相應(yīng)位數(shù)據(jù)上，如需在某位顯示小數(shù)點，則將該位數(shù)據(jù)加10H，顯示子模塊根據(jù)此信息顯示小數(shù)點。
各子程序功能介紹：
l bcd2_bcd1：將r3,r4中的4位bcd碼由低至高分別存入r1,r2,r3,r4中；
l ascii4_bcd3：將(r0)為首地址的４字節(jié)ascii碼轉(zhuǎn)換成bcd碼并將bcd碼由低至高依次存放在r3,r4,r5中，r3,r4中各存放2位bcd碼，r5中存放一位bcd碼；
l bin_bcd：將r1,r2中的bin碼轉(zhuǎn)換成bcd碼并將bcd碼由低至高依次存放在r3,r4,r5中，r3,r4中各存放2位bcd碼，r5中存放一位bcd碼；
l ascii4_bin2：將(r0)為首地址的４字節(jié)ascii碼轉(zhuǎn)換成2位bin碼存放在r1（低字節(jié)）,r2(高字節(jié)）中；
注：[（r0）指r0中內(nèi)容]
l ascii_bin：將（r0）為地址的一位ascii碼轉(zhuǎn)換成bin碼存Ａ中。
（高級子程序調(diào)用低級子程序以實現(xiàn)更強的功能，源程序中對各子程序有較詳細(xì)的注釋，故此處僅畫出主流程圖）
開始
計算通道數(shù)據(jù)首地址
調(diào)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序
還原小數(shù)位數(shù)存R6
BCD碼超過5位嗎？
該通道數(shù)據(jù)為0X0ffff嗎？
返回該通道未用信息
Y
Y
N
N
退出
轉(zhuǎn)換成可顯示數(shù)據(jù)存R1-R4
有效位前的零消除處理
返回數(shù)據(jù)正確信息
負(fù)數(shù)處理，當(dāng)數(shù)據(jù)小于-199.9時顯示-199.9
3、顯示、軟件看門狗、20ms定時器子程序（rand_disp.a51）
功能： 通過定時器0以1MS為周期動態(tài)顯示緩沖區(qū)中的內(nèi)容；同時完成20ms定時器及軟件看門狗計數(shù)；當(dāng)軟件看門狗定時器溢出時自動復(fù)位。
入口: 以disp_buf為首地址依次存放從個位至十萬位待顯示數(shù)據(jù)，以disp_wc為首地址（位地址）依次存放個位至千位閃爍控制位信息，為'0'常亮,為'1'閃爍.
T0中斷入口
保護(hù)現(xiàn)場
顯示碼表地址=>dptr
Disp_s_c取反
Disp_c+1=>disp_c
Disp_c=>R0
Disp_s-1=>disp_s,Disp_s=0?
Y
N
個位數(shù)據(jù)及閃爍信息=>A,C
a
閃閃爍
N
R0=1?
Y
十位數(shù)據(jù)及閃爍信息=>A,C
a
閃閃爍
百位數(shù)據(jù)及閃爍信息=>A,C
a
閃閃爍
千位數(shù)據(jù)及閃爍信息=>A,C
a
閃閃爍
萬位數(shù)據(jù)=>A
a
閃閃爍
十萬位數(shù)據(jù)=>A
a
閃閃爍
百萬位數(shù)據(jù)=>A （未用）
a
閃閃爍
千萬位數(shù)據(jù)=>A （未用）
a
閃閃爍
N
R0=2?
Y
N
R0=3?
Y
N
R0=4?
Y
N
R0=5?
Y
N
R0=6?
Y
N
R0=7?
Y
N
R0=8?
Y
Disp_s：閃爍控制計數(shù)器
Disp_s_c：閃爍控制標(biāo)志
Disp_c：顯示控制計數(shù)器
出口: wdt中存放軟件看門狗計數(shù)值，time_20ms中存放20ms的計數(shù)值。Wdt溢出時跳至程序存儲器0000Ｈ單元
輸出處理
a
閃閃爍
Disp_c=10?
N
Y
0=>disp_c
20ms計數(shù)處理
軟看門狗計數(shù)溢出
Y
N
跳至0000H
a
閃閃爍
恢復(fù)現(xiàn)場
閃閃爍
T0中斷返回
l 將定時器0設(shè)定為模式1定時工作，每ms產(chǎn)生一次中斷，即顯示一位，每10ms 6位數(shù)據(jù)輪流顯示1ms；為進(jìn)一步提高可靠性，在該模塊中設(shè)計了軟件看門狗，實現(xiàn)方法見源程序。
模塊流程圖如本頁所示：
４、命令發(fā)送及接收控制子模塊（rand_send.a51）
功能： 發(fā)送命令緩沖區(qū)中命令并等待接收完畢,然后檢查接收到的數(shù)據(jù),接收錯誤則重發(fā)命令,達(dá)到設(shè)定的次數(shù)仍錯則存入錯誤碼后退出.
入口: A=儀表地址
開始
清除命令及接收緩沖區(qū)
設(shè)置允許錯誤次數(shù)
計算儀表命令偏移地址，取出命令及送入命令緩沖區(qū)
校驗通過？
Y
N
發(fā)送命令
在80ms內(nèi)檢測到正在接收標(biāo)志？
Y
N
在200ms內(nèi)檢測到接收結(jié)束標(biāo)志？
Y
N
接收到命令錯信息？
Y
N
返回命令錯信息
允許錯誤次數(shù)-1
允許錯誤次數(shù)=0？
Y
N
緩沖區(qū)結(jié)束標(biāo)志符正確？
Y
N
清正在接收標(biāo)志
返回錯誤信息
校驗接收緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)
返回正確信息
退出
返回校驗錯信息
出口: A=0 表示接收正確 1 表示校驗錯 '*'表示命令錯 'N'表示無回應(yīng)
模塊流程圖如下：
５、串行接收子模塊（rand_rec.a51）
功能： 串行接收模塊通過中斷自動執(zhí)行，程序檢測到@時置ri_f標(biāo)志并開始接收，檢測到回車符時清ri_f后退出,接收到的數(shù)據(jù)存放在以rec_buf為首地址的緩沖區(qū)中。
外部中斷1入口
斷
按鍵釋放？
N
Y
延時40ms去抖
延時40ms去抖
清看門狗定時器
關(guān)中斷
巡回/定點標(biāo)志取反
跳至主程序start處
斷
串行中斷入口
斷
接收中斷？
接收緩沖區(qū)首地址=>rec_buf_z
Y
RI_F：正在接收標(biāo)志
REC_BUF_Z：接收指針
中斷返回
斷返
N
RI_F=0?
接收到@?
1=>RI_F
數(shù)據(jù)存入接收緩沖區(qū)
接收到0dh?
Y
Y
Y
N
N
N
0=>RI_F
接收緩沖區(qū)溢出？
Y
N
0=>RI_F
保護(hù)現(xiàn)場
恢復(fù)現(xiàn)場
清RI
串行中斷（rand_rec.a51）流程圖 巡回/定點鍵中斷(rand_key.a51)流程圖
６、巡回／定點轉(zhuǎn)換檢測模塊（rand_key.a51）
功能： 模塊通過外部中斷１自動執(zhí)行，檢測到巡回／定點按鍵后先延時去抖動，并等待按鍵釋放后將巡回／定點標(biāo)志位取反，然后自動跳至主模塊中start處，并不返回原中斷點。
模塊流程圖如見本頁：
七、調(diào)測及運行情況介紹
1、 調(diào)試步驟：
l 硬件連接：將各芯片插在面包板上并用導(dǎo)線按原理圖連接
l 軟件開發(fā)環(huán)境：Keil uVision2 for Windows ，該軟件的模擬調(diào)試器支持C語言及匯編語言源代碼調(diào)試，其匯編程序支持宏匯編及模塊化編程，使用方便。
l 首先在模擬調(diào)試器中調(diào)試各子模塊，各子模塊調(diào)試正常后再將各子模塊及主模塊全部匯編連接成目標(biāo)文件，最后將目標(biāo)代碼下載到單片機(jī)中并連接智能儀表進(jìn)行統(tǒng)調(diào)。
2、 該系統(tǒng)軟件部分除報警子模塊外已全部開發(fā)完成并實際測試通過，測試時用一對長度約1100M的0.5mm2 普通電話線作為單片機(jī)裝置與兩個智能儀表的通訊線，經(jīng)過一個多星期的連續(xù)運行觀察，運行可靠穩(wěn)定，完全滿足使用要求。
[注：報警子模塊的開發(fā)及硬件制版工作正在進(jìn)行中。]
八、結(jié)束語
用單片機(jī)+智能儀表構(gòu)成的溫度遠(yuǎn)程顯示系統(tǒng)總造價約人民幣7000元（兩塊智能儀表+溫度傳感器約3500元，通訊電纜約2000元，單片機(jī)裝置及施工費用約1500元），與采用其它方案的系統(tǒng)比較造價較低，其硬件及軟件的設(shè)計、制作都較簡單，有一定的電子及單片機(jī)知識便可完成。同時對該裝置軟件稍加修改即可與其他帶有RS-485通訊端口的儀器儀表通訊（如變頻器、電路傳感器等），實現(xiàn)遠(yuǎn)程測量、監(jiān)視及控制。
與發(fā)達(dá)國家相比，我國單片機(jī)應(yīng)用的普及程度較低。通過該實例說明，我們完全可以把我們學(xué)到的單片機(jī)知識應(yīng)用到實際工作中，直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。
九、參考資料
<<單片機(jī)高級語言C51Windows環(huán)境編程與應(yīng)用>> 電子工業(yè)出版社
徐愛鈞 彭秀華 編著
<
> 電子工業(yè)出版社
余永權(quán) 主編
<<標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊高速CMOS電路>> 電子工業(yè)出版社
<> ATMEL公司
<> 重慶川儀十八廠
<<工業(yè)控制計算機(jī)組成原理>> 清華大學(xué)出版社
孫廷才 王杰 孫中健 編著
<<電子技術(shù)>>2001年11期
十、附錄（源程序）
１、主模塊（rand_main.a51）
;------------1--------rand_main.a51----------------
name rand_main
EXTRN CODE(I_T0,send_order,rec_si,ascii_bcd,key)
extrn data (DISP_buf,disp_wc,time_20ms,wdt)
extrn idata (rec_buf)
public TH0_H,TL0_L,START,ri_f,wdt_time,key_work,key_f
prog SEGMENT CODE ;定義代碼段
byte_buff segment data ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段1
byte_buffI segment idata ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段2
bit_buff segment data bitaddressable ;定義位數(shù)據(jù)段
bit_flag segment bit
stack segment idata ;定義堆棧數(shù)據(jù)段
rseg stack ;為堆棧保留20個字節(jié)
ds 20
CSEG AT 00H ;定義絕對代碼段
USING 0 ;選擇工作寄存器組第0組
lJMP rand ;復(fù)位時程序執(zhí)行執(zhí)行點
CSEG AT 03H ;外部中斷0
RETI
CSEG AT 0BH ;定時器0中斷
lJMP I_T0
CSEG AT 13H ;外部中斷1
ljmp key
RETI
CSEG AT 1BH ;定時器1中斷
RETI
CSEG AT 23H ;串行中斷
ljmp rec_si
RSEG BYTE_BUFF
td_temp: ds 1
TD_n: DS 1 ;通道號
YD_n100: ds 1 ;儀表地址
;----------------------------------
rseg bit_flag
key_work:dbit 1
ri_f: dbit 1 ;串行口正在接收標(biāo)志
;----主程序
RSEG prog
;------------------------------符號定義
key_f equ p3.3
key_up equ p3.4
key_down equ p3.5
wdt_time equ 100 ;軟件看門狗定時器計數(shù)值
scon_c equ 01010000b ;串行口設(shè)置為10位UART,允許接收
th1_h equ 0fdh ;晶振為11.0592M,波特率為9600時初值
tmod_n equ 21h ;設(shè)置定時器（T1作為波特率發(fā)生器工作在模式2，T0為模式1）
ie_n equ 82h ;設(shè)置串行,定時器0中斷
ip_n equ 12h ;設(shè)置串行,定時器0中斷為高級中斷
TH0_H EQU 0FCH
TL0_L EQU 06BH ;設(shè)定定時器0為1MS中斷初值
;------------------初始化代碼
clear_wdt macro ;清硬看門狗宏定義
orl 96h,#2
ENDM
rand: ORL 96H,#0E1H ;啟動硬件看門狗
mov p0,#0ffh
mov r0,#20h
mov a,#0
start_300:mov @r0,a
inc r0
cjne r0,#128,start_300
setb key_work ;置巡回／定點標(biāo)志
mov p3,#0ffh
mov p2,#0ffh
mov disp_wc,#0 ;初始化閃爍控制位
mov ip,#ip_n ;設(shè)置串行,定時器0中斷為高級中斷
mov scon,#scon_c
MOV TMOD,#tmod_n
MOV TH0,#TH0_H ;設(shè)定定時器初值
MOV TL0,#TL0_L
mov th1,#th1_h
mov tl1,#th1_h
mov ie,#ie_n
mov pcon,#0
SETB tr1
SETB TR0
;-------顯示初始化提示
acall chuhao
CLEAR_WDT
start: clr ea
mov sp,#stack-1
setb ea
clr ri_f ;清接收中標(biāo)志
clr p3.2 ;置75176為接收狀態(tài)
jnb key_work,db_work
;-----------------------------------
setb ex1
mov yd_n100,#0ah
mov td_n,#0
s_0: anl disp_wc,#0f0h
mov wdt,#0 ;清看門狗定時器
clear_wdt
mov a,yd_n100
lcall send_order
JNZ s_1
mov disp_buf+5,yd_n100
mov a,td_n
lcall ascii_bcd
jnz s_2
mov disp_buf+4,td_n
acall mov_to_disp
mov wdt,#0
clear_wdt
mov a,#75
add a,time_20ms
cjne a,time_20ms,$
mov wdt,#0
clear_wdt
mov a,#75
add a,time_20ms
cjne a,time_20ms,$
s_2: inc td_n
mov a,td_n
cjne a,#8,s_0
mov td_n,#0
s_1: inc yd_n100
MOV A,YD_N100
cjne a,#10h,s_0
mov yd_n100,#0ah
ajmp s_0
;-----------------------------
db_work:setb ex1
orl disp_wc,#01h
d_3: mov wdt,#0 ;清看門狗定時器
clear_wdt
jb key_up,d_4
mov a,#2
add a,time_20ms
cjne a,time_20ms,$
jb key_up,d_4
d_5: mov wdt,#0
clear_wdt
jnb key_up,d_5 ;等待向上鍵松開
;------------------------------------------------
d_53: mov a,td_n
cjne a,#7,d_50
mov td_n,#0
d_52: inc yd_n100
mov a,yd_n100
cjne a,#10h,d_51
mov yd_n100,#0ah
ajmp d_51
d_50: inc td_n
d_51: mov a,yd_n100
lcall send_order
JNZ d_52
mov disp_buf+5,yd_n100
mov a,td_n
lcall ascii_bcd
jnz d_53
mov disp_buf+4,td_n
acall mov_to_disp
mov a,#100 ;2秒鐘定時設(shè)定
add a,time_20ms
ajmp d_3
;------------------------------------------------
d_4: jb key_down,d_10
mov a,#2
add a,time_20ms
cjne a,time_20ms,$
jb key_down,d_3
d_6: mov wdt,#0
clear_wdt
jnb key_down,d_6 ;等待向下鍵松開
;-----------------------------------------------
d_43: mov a,td_n
cjne a,#0,d_40
mov td_n,#7
d_42: dec yd_n100
mov a,yd_n100
cjne a,#9h,d_41
mov yd_n100,#0fh
ajmp d_41
d_40: dec td_n
d_41: mov a,yd_n100
lcall send_order
JNZ d_42
mov disp_buf+5,yd_n100
mov a,td_n
lcall ascii_bcd
jnz d_43
mov disp_buf+4,td_n
acall mov_to_disp
mov a,#100 ;2秒鐘定時設(shè)定
add a,time_20ms
ajmp d_3
;----------------------------------
d_10: cjne a,time_20ms,d_30
mov a,yd_n100
lcall send_order
jnz d_30
mov a,td_n
lcall ascii_bcd
jnz d_30
acall mov_to_disp
mov a,#100
add a,time_20ms
d_30:ajmp d_3
;----------------------------------
mov_to_disp:mov disp_buf,r1
mov disp_buf+1,r2
mov disp_buf+2,r3
mov disp_buf+3,r4
ret
chuhao: mov r1,#1eh ;初始化等待提示
mov r2,#22h
mov r3,#21h
mov r4,#1fh
mov disp_buf+4,#21h
mov disp_buf+5,#20h
acall mov_to_disp
mov a,#75
add a,time_20ms
cjne a,time_20ms,$
mov wdt,#0
clear_wdt
mov a,#75
add a,time_20ms
cjne a,time_20ms,$
ret
end
２、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子模塊（rand_data.a51）
;-----------2-------rand_data.a51----------------
name rand_data
extrn idata (rec_buf)
public ascii_bcd
prog SEGMENT CODE ;定義代碼段
byte_buff segment data ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段1
byte_buffI segment idata ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段2
bit_buff segment data bitaddressable ;定義位尋址區(qū)字節(jié)數(shù)據(jù)段
rseg prog
using 0
;-------------------------------------
ASCII_BCD:mov b,#8 ;計算該通道數(shù)據(jù)偏移首地址
mul ab
add a,#5
mov r0,#rec_buf
add a,r0
mov b,a
mov r0,a
acall ascii4_bcd3
mov a,b ;還原小數(shù)位數(shù)
add a,#7
mov r0,a
acall ascii_bin
mov r6,a ;小數(shù)位數(shù)暫存在R6中
mov a,r5
jz asc_oK
mov a,dpl
cpl a
clr c
inc a
mov dpl,a
mov a,dph
cpl a
addc a,#0
mov dph,a
jnz asc_b
asc_0: mov a,dpl
dec a
jnz asc_b
mov r1,#0fh
mov r2,#0fh
mov r3,#0fh
mov r4,#0fh
mov a,#0fh
ajmp asc_out
asc_b: mov r1,dpl ;為負(fù)數(shù)處理
mov r2,dph
acall bin_bcd
mov a,b ;還原小數(shù)位數(shù)
add a,#7
mov r0,a
acall ascii_bin
mov r6,a ;小數(shù)位數(shù)暫存r6
acall bcd2_bcd1
mov a,r4
dec a
jnz asc_100 ;數(shù)據(jù)小于-199.9時顯示-199.9
mov r4,#23h
ajmp asc_sw
asc_100:mov r4,#23h
mov r3,#9
mov r2,#19h
mov r1,#9
ajmp asc_sw_1
asc_ok: acall bcd2_bcd1 ;正常數(shù)據(jù)處理程序
asc_sw: mov a,r4 ;清除有效位前面的0
jnz asc_sw_1
mov r4,#1ch
mov a,r3
jnz asc_sw_1
mov r3,#1ch
asc_sw_1:clr a
asc_out:ret
;------------每字節(jié)兩位BCD碼轉(zhuǎn)換為每字節(jié)一位BCD碼子程序
;入口：r3=個位及十位BCD碼,r4=百位及千位BCD碼,r6=小數(shù)位數(shù)
;出口：r1=個位BCD碼,r2=十位BCD碼,r3=百位BCD碼,r4=千位BCD碼
bcd2_bcd1:mov a,r3 ;個位及十位BCD數(shù)處理
anl a,#0fh
mov r1,a
mov a,r3
anl a,#0f0h
swap a
mov r2,a
mov a,r4 ;百位及千位BCD數(shù)處理
anl a,#0fh
mov r3,a
mov a,r4
anl a,#0f0h
swap a
mov r4,a
mov a,r6 ;加入小數(shù)點信息
jz bcd2_out
add a,#ar1
mov r0,a
mov a,@r0
add a,#10h
mov @r0,a
bcd2_out:ret
;---------------ASCii4_BCD3轉(zhuǎn)換子程序
;入口：r0=四字節(jié)ASCII碼首地址
;出口：r5,r4,r3從高至低依次存放BCD碼（r3,r4各存2位，r5存1位）
ascii4_bcd3:acall ascii4_bin2
mov dpl,r1
mov dph,r2
acall bin_bcd
ret
;---------------BIN_BCD轉(zhuǎn)換子程序
;入口：r1=BIN低字節(jié),r2=BIN高字節(jié) 共2字節(jié)
;出口：r3=低2位BCD碼，r4=高2位BCD碼,r5=可能的最高位BCD碼
bin_bcd:PUSH ACC
PUSH PSW
mov r3,#0 ;BCD單元清0
mov r4,#0
mov r5,#0
mov r6,#16 ;設(shè)置二進(jìn)制數(shù)位數(shù)
clr c
bin_0: mov a,r1
rlc a
mov r1,a
mov a,r2
rlc a
mov r2,a
mov r0,#ar3
mov r7,#3 ;設(shè)置BCD字節(jié)數(shù)
bin_1: mov a,@r0
addc a,@r0
da a
mov @r0,a
inc r0
djnz r7,bin_1
djnz r6,bin_0
POP PSW
POP ACC
ret
;---------------ASCII4_BIN2轉(zhuǎn)換子程序
;入口：R0=ASCII碼首地址（共四字節(jié)ASCII碼）
;出口:r1=BIN碼低字節(jié)，R2=BIN碼高字節(jié)
ascii4_bin2:PUSH ACC
acall ascii_bin
anl a,#0fh
swap a
mov r1,a
inc r0
acall ascii_bin
anl a,#0fh
orl ar1,a
inc r0
acall ascii_bin
anl a,#0fh
swap a
mov r2,a
inc r0
acall ascii_bin
anl a,#0fh
orl ar2,a
POP ACC
ret
;---------------ASCII_BIN轉(zhuǎn)換子程序
;入口：R0=ASCII地址
;出口:A=BIN碼
ascii_bin:mov a,@r0
clr c
subb a,#3ah
jnc ascii_0
add a,#7
ascii_0:add a,#3
ret
end
３、顯示、軟件看門狗及20ms定時器子模塊（rand_disp.a51）
;--------3--------rand_disp.a51-------------------------
name rand_disp
extrn number(TH0_H,TL0_L,wdt_time)
PUBLIC I_T0,disp_buf,disp_wc,time_20ms,wdt
prog SEGMENT CODE ;定義代碼段
BYTE_BUFF segment data ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段1
byte_buffI segment idata ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段2
bit_buff segment data bitaddressable ;定義位數(shù)據(jù)段
RSEG BYTE_BUFF
wdt: ds 1
time_s_c: ds 1
time_20ms: ds 1
DISP_C: ds 11 ;顯示位
disp_buf data disp_c+1 ;個位緩沖區(qū)，此個位并非真正的個位，指最右一位，以下類推
disp_2 data disp_c+2 ;十個位緩沖區(qū)
disp_3 data disp_c+3 ;百位緩沖區(qū)
disp_4 data disp_c+4 ;千位緩沖區(qū)
disp_5 data disp_c+5 ;通道位緩沖區(qū)
disp_6 data disp_c+6 ;地址位緩沖區(qū)
disp_7 data disp_c+7 ;無
disp_8 data disp_c+8 ;無
disp_s data disp_c+9 ;閃爍計數(shù)器
rseg bit_buff
disp_wc: ds 1
disp_c_1 bit disp_wc.0 ;個位閃爍標(biāo)志位 1-閃爍
disp_c_2 bit disp_wc.1 ;十位閃爍標(biāo)志位
disp_c_3 bit disp_wc.2 ;百位閃爍標(biāo)志位
disp_c_4 bit disp_wc.3 ;千位閃爍標(biāo)志位
disp_s_c bit disp_wc.4 ;閃爍控制位 1-閃爍
RSEG PROG
using 0
dsb equ p3.4
cr_not equ p3.5
cp equ p3.6
I_T0: push acc
push ar0
push dph
push dpl
push psw
mov th0,#th0_h
mov tl0,#tl0_l
mov dptr,#tab
;---------------------------------------------
djnz disp_s,d_20
cpl disp_s_c
;---------------------------------------------
d_20: INC DISP_C
MOV R0,DISP_C
CJNE R0,#1,DISP2 ;r0=1顯示個位
mov c,disp_c_1
mov A,disp_buf
mov p1,#0FFH
mov p0,#0feh
ajmp d_10
DISP2: CJNE R0,#2,DISP3 ;顯示十位
setb p0.0
mov c,disp_c_2
mov A,disp_2
mov p1,#0FFH
mov p0,#0fdh
ajmp d_10
DISP3: CJNE R0,#3,DISP4 ;顯示百位
mov c,disp_c_3
mov A,disp_3
mov p1,#0FFH
mov p0,#0fbh
ajmp d_10
DISP4: CJNE R0,#4,DISP5 ;顯示千位
mov c,disp_c_4
mov A,disp_4
mov p1,#0FFH
mov p0,#0f7h
ajmp d_10
DISP5: CJNE R0,#5,DISP6 ;顯示通道號
mov A,disp_5
mov p1,#0FFH
mov p0,#0efh
ajmp d_10
DISP6: CJNE R0,#6,DISP7 ;顯示儀表地址
mov A,disp_6
mov p1,#0FFH
mov p0,#0dfh
ajmp d_10
DISP7: CJNE R0,#7,DISP8 ;無
mov A,disp_7
mov p1,#0FFH
mov p0,#0bfh
ajmp d_10
DISP8: CJNE R0,#8,d_10 ;無
mov A,disp_8
mov p1,#0FFH
mov p0,#7fh
d_10: acall disp_w
mov r0,disp_c
cjne r0,#10,d_12 ;若disp_c=10則清disp_c
mov disp_c,#0
inc time_s_c ;MS,S計數(shù)處理程序
mov a,time_s_c
cjne a,#2,d_12
mov time_s_c,#0
inc time_20ms
inc wdt ;軟看門狗處理程序
mov a,wdt
cjne a,#wdt_time,d_12
mov wdt,#0
mov a,#0
push acc
push acc
reti
;-----------------------
d_12: pop psw
pop dpl
pop dph
pop ar0
pop acc
RETI
disp_w: jnc d_0
jnb disp_s_c,d_0
mov p1,#0FFH
ajmp d_1
d_0: movc a,@a+dptr
cpl a
mov p1,a
D_1: ret
;---------------------------------------------------------
TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH
; 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
db 77H,7CH,39H,5EH,79H,71H
; A B C D E F
DB 0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH
; 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
db 40H,80H,00H,37h,5ch,1ch,58h,74h,0dch,46h
; - . 空 n o u c h a -1
; 1a 1b 1c 1d 1e 1f 20 21 22 23
END
４、命令發(fā)送及接收控制子模塊（rand_send.a51）
;----------4--------rand_send.a51----------------
name send_order
extrn idata (rec_buf) ;rec_buff 接收緩沖區(qū)
extrn data (time_20ms)
extrn bit (ri_f) ;ri_f 正在接收標(biāo)志
PUBLIC send_order
prog SEGMENT CODE ;定義代碼段
byte_buff segment data ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段1
byte_buffI segment idata ;定義字節(jié)數(shù)據(jù)段2
bit_buff segment data bitaddressable ;定義位數(shù)據(jù)段
rseg byte_buff
send_n:ds 1
order_buf:ds 10
rseg prog
dd_c equ 4 ;等待回應(yīng)20m數(shù)
cw_n equ 7 ;設(shè)置允許錯誤次數(shù)
using 0
;---------------------清命令緩沖區(qū)
send_order:
mov dpl,#8
mov r0,#order_buf
send_0: mov @r0,#0
inc r0
djnz dpl,send_0
MOV DPL,#72 ;清接收緩沖區(qū)
MOV R0,#REC_BUF
SEND_A: MOV @R0,#0
INC R0
DJNZ DPL,SEND_A
;----------------------發(fā)送命令控制程序
mov send_n,#cw_n ;設(shè)置允許錯誤次數(shù)
mov b,#10
clr c
subb a,b
mov b,#8
mul ab
mov dptr,#a_order
mov r0,#order_buf-1
mov r1