一种基于以太网的嵌入式数字监控系统

　　3.3 驱动电机电路

　　3.3.1 驱动电路

　　单片机本身具备一定的驱动能力,其I/O口的电流在l0m A左右,像驱动发光二极管之类的器件并不需要特殊的驱动电路,但是对于直流电机这类负载较大的器件,单片机无法为其提供较大的电流,尤其在直流电机刚启动时,电机的启动电流往往会达到其正常工作电流的数倍,所以,这一类的器件就需要专门的驱动电路完成对其的驱动,而单片机只是完成对其控制方面的工作。驱动电路的基本功能是要有足够的电流驱动电机转动。原理图如图3所示。
 

　　3.3.2 光耦合器

　　光耦合器是把发光器件和光敏器件组装在一起,通过光线实现藕合,构成电-光-电的转换器件。光耦合器可用于较远距离的信号隔离传送。可以起到隔离两个系统地线的作用,是两个系统的电源相互独立,消除地电位不同所产生的影响,具有很强的抑制噪声干扰的能力。    还可以作为信号隔离转换、脉冲系统间的电平匹配、强电与弱电之间隔离、高压开关等。光耦合器的应用时系统具有较高的电气隔离和抗干扰能力。

　　4 监控系统软件设计

　　4.1 现场控制卡的软件开发

　　本系统的控制软件就是用在C语言程序中嵌入用汇编语言开发的功能模块的方法开发的。设计用到的工具是KEIL公司的MCS-51系列单片机集成开发环境。它的功能非常强大,实现从文本代码编辑到生成可用于烧到目标ROM的二进制或者HEX格式的文件的所有功能。集合了文本编辑器、C语言编译器、汇编编译器、连接定位器、目标处理器模拟仿真器以及库文件管理器等51开发工具套件。软件开发采用项目管理方式,多个模块(多个文件、放在一个项目当中,管理方便。

　　软件的流程图如图4所示。
 

　　4.2 现场控制卡和网络通讯卡间的通信

　　通过并口扩展,系统采用两个8位并口分别用作数据的输入与输出,并采用一个8位并口用作联络信息的传送,该并口的高4位和低4位分别用于联络信号的输入和输出。通信采用的是查询法,通过查询联络信息的状态来指导完成整个通信过程。这些联络信息分别与系统内的三种内部通信相对应,包括配置信息的传输、控制信息的传输和环境信息的传输。

　　4.2.1 配置信息的传输

　　配置信息的传输主要是在系统刚启动时进行,由网络通讯卡发起。首先由网络通讯卡将第一个字节的配置信息输出到网络通讯卡的输出并口上,并同时输出"发送配置信息"(0001)的联络信号。数据采集卡以一定的频率扫描联络信号输入口,收到"发送配置信息"的联络信号后,马上读取相应的数据输入口,获得第一个字节的配置信息,并发出"收到配置信息"(0010)的联络信号,完成第一个字节的传送。接着,网络通讯卡与现场控制卡继续以几乎相同的方法传送第二个字节的配置信息,稍有不同的只是把联络信号"发送配置信息"和"收到配置信息"都按位取反,即第二次通信的联络信号变为"发送配置信息"(1110)和"收到配置信息"(1101),直到数据传送完毕,双方以"传输结束"(1111)的联络信息结束本次通信。通过这种方法,网络通讯卡和现场控制卡只要分别输出一次联络信号,就可以传送一个字节的数据,协议简单,数据传输快捷。

　　4.2.2 控制信息的传输

　　控制信息的传输同样是由网络通讯卡发起的。当网络通讯卡从数据采集卡上获取到报警信息或是处于监控中心的用户有需求时,从上位机发送控制命令以后,网络通讯卡将一个字节的控制信息输出到相应的并口上,并通过其输出联络线输出"发送控制信息"(0100)的联络信息,现场控制卡收到"发送控制信息"的联络信息以后,马上读取相应的数据,并发送"收到控制信息"(1000)。现场控制卡收到该信号以后,以"传输结束(1111)"结束本次通讯。

　　4.2.3 环境信息的传输

　　环境信息的传输由网络通讯卡发起,并不断地循环进行。首先,网络通讯卡将所要读取环境信息的编号通过数据并口输出,并输出联络信号"环境信息查询"(1100)。数据采集卡收到该信号后,通过数据输入并口获得网络通讯卡要查询的环境信息的通道编号,把相应的环境信息数据通过数据输出并口输出,同时输出联络信号"环境信息送到"(1010)。网络通讯卡收到该信号后,就可以继续查询下一个环境信息了。

　　4.3 监控数据库

　　目前用于数据库开发的开发环境有很多,例如:Delphi, Visual Basic, PowerBuilder和SQL Server等。随着Visual C++的数据库开发功能的不断加强,它作为一种方便易用的开发工具在实际开发中被广泛应用。 本系统监控数据库设计便采用的是Visual C++,其界面包括系统登录、软件主界面、用户信息管理和工作人员信息管理、环境信息和报警信息管理和监控器配置信息管理。

　　5 本文作者创新点

　　本文实现了一整套比较完整的嵌入式监控系统。文中介绍了整个系统的解决方案,现场控制卡的硬件设计、软件设计,以及现场控制卡与网络通讯卡之间的通信。本系统与一般监控系统相比,主要特点是现场监控设备能直接上网,而系统又利用了Ethernet:作为监控信息的网络传输信道,并采用了廉价的51系列单片机作为现场监控设备的MCU,以及使用了源代码公开的μC/OS-Ⅱ实时内核最为现场监控设备的软件平台,使系统具备了较高的性价比。

　　参考文献:

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　　[2] 黄颖、张小飞. 网络监控系统的设计和实现[J]. 计算机工程与应用，2003. 22
　　[3] 黄乐天, 谢意. 实用高精度智能恒温加热器系统设计[J]. 2005, 10-1: 36-38
　　[4] 孙媛、王水清. 基于以太网嵌入式家庭监控网络系统的设计[J]. 江南大学学报(自然科学版)2003. 1
　　[5] 周文举. 基于单片机红外无线通信的抄表系统[J].微计算机信息, 2006,2-2 : 45-47、113
　　作者简介:
　　唐苹 (1975.6- ), 女,重庆人, 汉, 重庆警官职业学院, 侦查系讲师, 硕士, 研究兴趣: 计算机网络