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針對武漢液晶屏無人值守應(yīng)用中存在的問題，給出一個經(jīng)濟(jì)、可行的系統(tǒng)技術(shù)方案。該方案采用以單片機(jī)（MCU）為中央處 理系統(tǒng)，配備外圍數(shù)據(jù)采集、邏輯處理，根據(jù)處理數(shù)據(jù)作出合理判斷，傳輸相應(yīng)數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)并作數(shù)據(jù)的相應(yīng)處理，控制配電柜等 合理動作，合理有效地保護(hù)顯示屏及控制系統(tǒng)，保證運(yùn)行環(huán)境的安全。本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，根據(jù)當(dāng)下液晶屏應(yīng)用，滿足了播放終端無人值守、系統(tǒng)安全的需要。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。其中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由單片機(jī)、數(shù)據(jù)采集矩陣、數(shù)據(jù)采集模塊、5V穩(wěn)壓電源、24V穩(wěn)壓電源組成，如圖1所示。系統(tǒng)工作過程是：傳感器輸送24V電壓信號到光耦，光耦傳信號給數(shù)據(jù)采 集處理矩陣，單片機(jī)對矩陣進(jìn)行循環(huán)掃描，檢測到信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，單片機(jī)上傳分析數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析數(shù)據(jù)備份，單片機(jī)發(fā)出“控制命令”，啟動報(bào)警系統(tǒng)，合理控制空調(diào)系統(tǒng)，合理操作配電柜。

1.2系統(tǒng)工作原理

采集系統(tǒng)以單片機(jī)為主，其主程序工作在端口P0的掃描，檢測到有效數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、相應(yīng)動作。具體工作原理如下：

以一組溫度采集信號為例，數(shù)據(jù)可以為每個布點(diǎn)的傳感器為一端點(diǎn)對應(yīng)一個輸入口，可做8*4路，也可以所有傳感器“并聯(lián)”，作為一路溫度信號輸送給單片機(jī)處理，如并聯(lián)，則其信號處理如圖2。
 

對于信號采集的處理方式有兩種：一種為循環(huán)掃描的方式；一種為觸發(fā)中斷，進(jìn)入中斷程序的處理方式；現(xiàn)以種方式為例：

信號傳輸?shù)讲杉ê?，?jīng)過光耦隔離傳輸給74HC244。4片74HC244分別以單片機(jī)P2.0~P2.3作為選擇信號，當(dāng)其中一個口有效時，則讀取這組數(shù)據(jù)，無效時等待另一個口的有效選擇，然后讀取下八位數(shù)據(jù)，依次循環(huán)。采集矩 陣如圖3

單片機(jī)采用P0口作為數(shù)據(jù)采集口，P2.0~P2.3作為數(shù)據(jù)選擇口（根據(jù)此矩陣可知，可選擇的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)為32組，如圖4所示），MPU循環(huán)送出低電平信號到P2.0~P2.3，每送出一個低電平即掃描P0口，如檢測到有效信號，則進(jìn)行 信號來源判斷，然后把數(shù)據(jù)送計(jì)算機(jī)備份，再根據(jù)判斷發(fā)送控制電平到相應(yīng)P1口與P2.4~P2.7，進(jìn)行相應(yīng)動作（如開、關(guān)空調(diào)，關(guān)閉電源，火警報(bào)警等等）

2系統(tǒng)主要模塊的選擇和電路設(shè)計(jì)

2.1主控芯片

（一）芯片選擇

為了滿足采集信息的處理能力，單片機(jī)采用性價(jià)比較高的ATMEL的89C51（或者兼容芯片華邦的78E52），片內(nèi)含有4Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，片內(nèi)置通用8位中央處理 器（CPU）和Flash存儲單元，處理能力在性能上完全滿足該采集卡功能需要。

（二）較小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用外部振蕩器，晶振采用11.0592MHz，提高通訊端口傳輸?shù)臏?zhǔn)確率。該系統(tǒng)采用外部硬件狗，并定期“喂狗”，防止單片機(jī)死機(jī)后無法回到正常的運(yùn)行程序。P2.7作為主程序運(yùn)行的指示端口，當(dāng)運(yùn)行在主 程序時LED燈閃爍。P0口作為采集數(shù)據(jù)的列掃描信號輸入端，與74HC244的數(shù)據(jù)輸出口相連，P2.0~P2.3作為數(shù)據(jù)采集的行信號選擇輸出端，與74HC244的三態(tài)門選擇端相連，P1口作為外圍控制設(shè)備的控制信號輸出端，與光電耦 合器相連，通過光電耦合器控制繼電器來控制外圍控制設(shè)備。P3.0與P3.1，采用他們的復(fù)用功能，與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。如圖5。

2.2傳感器模塊

（一）模塊選擇

（1）煙霧傳感器模塊。選擇煙霧傳感器模塊的要求是：價(jià)格便宜、體積小、適用方便、穩(wěn)定性好、傳輸信號為0、1電平信號。這款模塊可以自行設(shè)定閾值溫度，在達(dá)到液晶屏保護(hù)溫度的時候發(fā)出有效電平信號，此信號抗 干擾性強(qiáng)，適合惡劣環(huán)境下的工作條件。

（2）溫度傳感器模塊。溫度傳感器可以采用開關(guān)型溫度傳感器，如開關(guān)型磁性溫度傳感器，具有遲滯溫度，避免普通開關(guān)溫度傳感器在臨界點(diǎn)時的頻繁工作，它的特點(diǎn)是：無時效化、可靠性高、精度高、成本低的特點(diǎn)。

（二）電路設(shè)計(jì)

（1）煙霧傳感器模塊：輸出引腳1為電源；2為數(shù)字信號輸出；3為模擬信號輸出；4為參考；如圖6所示。

（2）溫度傳感器模塊：以常閉型開關(guān)型磁性溫度傳感器為例：如圖7所示

2.3電源模塊

此處開關(guān)電源需選用直流輸出5V、24V電源，或者選用7805或者7824自行設(shè)計(jì)電源。

2.4系統(tǒng)總體電路拓?fù)?/p>

此系統(tǒng)為環(huán)境檢測及控制的硬件部分，此系統(tǒng)與PLC相比有：經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、性價(jià)比高的特點(diǎn)。根據(jù)客戶的需要，此系統(tǒng)可以做單機(jī)版、網(wǎng)絡(luò)版等開環(huán)、閉環(huán)控制，對于客戶的環(huán)境監(jiān)控、環(huán)境檢測備份以及外圍設(shè)備的控制操作 帶來方便，很好地達(dá)到真正無人值守、安全控制的要求。