基于51单片机的温室测试系统

　　2.2.1 通道的分配

　　七路环境因子的测量信号各占一个通道。通道分配如表5所列。

　　2.3 A/D转换电路

　　MC14433采用8位数据输出，转换精度为1/2000，相当于11位二进制A/D转换器的精度。它还具有抗干扰性好、自动校零、自动极性输山、自动量程控制信号输出、单基准电压、外接元件少等特点。MC14433的引脚及外接元件如图3所示。

　　MC14433的转换速度较慢，不宜用查询方式。系统采用如图3中所示的中断方式。每次A/D转换结束，EOC都输出一个正脉冲，其宽度为0.5个内部时钟振荡周期，如图3所示。将EOC端接入89C51的外部中断1引脚，利用EOC脉冲的下降沿触发中断。单片机处理中断服务程序，接收数据。动态分时输出 BCD码的QO-Q3和DSi-DS;与89C51的PI口相连。

　　2.4 扩展电路与地址分配

　　2.4.1 扩展电路

　　89C51芯片上带有扩展功能引脚。

　　-EA/VPP端：系统中该引脚接+5V高电平，程序计数器PC先访问内部程序存储器，当PC值超过OFFFH(4k)时，转向

　　执行外部程序存储器内的程序。

　　-PSEN端：外部程序存储器读选通信号。本系统未扩展外部程序存储器，此引脚空。

　　ALE/-PROD端：系统扩展外部存储器时ALE输出锁存信号。

　　89C51内部有128个字节的RAM存储器。存实时数据采集和处理时，仅靠片内的RAM是不够的，还需要利用89C51的扩展功能扩展外部数据存储器。常用的数据存储器有静态SRAM和动态DRAM。由于DRAM需要不断刷新，设计时要增加刷新电路，电路复杂，可靠性差。因此SRAM在单片机测控系统中应用更普遍。

　　系统采用常用的2KX8位SRAM6116。它采用CMOS工艺制造，单一+5V电源，典型存取时间200ns。与89C51硬件连接如图4所示。74LS373是带三态门的8D锁存器，用作地址锁存器。

　　2.4.2 端口及地址分配

　　端口及地址分配如表6所列。

　　根据以上端口分配，可以确定外设地址为：

　　多路开关CD4051：XO-X7对应BOH-B7H;B8H-BFH全不通;

　　外部扩展RAM：0800-OFFFH，共2k;

　　执行信号输出依靠P2.5线选锁存器74LS373，后将控制字从PO口输山到74LS373来完成。

　　2.5 执行信号输出

　　本系统的执行信号输出电路为试验性的仿真电路。系统模拟八路执行信号，针对七路环境因子信号的监视情况，主控机发出控制指令，控制单片机开启一路或多路执行信号电路，以实现对环境因子状态的调控。执行输出电路由控制字锁存器、发光二极管、电阻组成。各路执行信号所代表的执行机构或系统如表7所列。

　　2.6 通信方式

　　本系统是温室群的监控系统，它是由多台前沿机和主控机构成的网络组成的。因此系统的状态监视、环境控制等都是通过网络通信来实现的。所以，前沿机的通信电路是系统重要组成部分。

　　温室群环境监控系统的实时性要求不高，传输的信息量也不太大，因此串行异步通讯可以满足其通讯需求，并且具有线路简单，易于实现的优点。本系统采异步通讯。温室群环境监控系统要求远距离数据传送，对数据传送速率要求不太高并要有一定的抗干扰能力，因此RS-422最适合系统的要求。适当降低传输速率，如9600bit/s，可以使传送距离达到1200m以上，完全满足系统要求。主控机口通信采用主机板上空闲的标准25芯COM2 口，进行电平转换后挂接RS-422总线。使用这种转换器时可以使用与RS-232相同的通讯软件而无需进行修改。其引脚定义如表8所列。

　　本系统采用RS-422与TTL电平转换常用芯片：传输线驱动器SN75174;传输线接收器SN75175，SN75174是一具有三态输出的单片四差分线驱动器。SN75175是具有三态输山的单片四差分接收器。它们的设计符合EIA标准RS-422规范，适用于噪声环境中总线线路较长的多点传输。芯片采用+5V电源，与其他芯片一致。通信线路采用标准RS-422九芯插接件。电路如图5所示。

　　2.7 监控网络

　　本系统采用总线型监控网络。总线型拓朴结构如图6所示。在总线型控制网络中，主控站通过总线来访问各个前沿机。只有主控站有权控制总线，而各前沿机则不可以，并且各个前沿机之间不能直接进行通信。这种拓朴结构的特点是：数字化的数据通过串行输入/输出总线进行传送;通讯协议采用RS232，RS422，RS485等;系统扩展较为灵活：通信速率较低。