基于多点网络的水厂自动监控系统设计Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control System in Water Works刘 美 俊(湖南工程学院，湘潭411101)摘要针对水厂工作水泵多、现场离控制站距离远的特点，提出了一种基于MPI多点网络的自动监控系统的设计方法，分析了系统的工作原理，介绍了系统中数据的采集与处理、主站与从站的通信原理以及系统软件的设计。由于这种系统的主、从站PLC之间采用MPI网络通信，具有运行可靠、性能价格比高的特点，所以适用于中小规模水厂的分布式监控场合。关键词多点网络主站从站监控系统Abstract Ina ccordancew ithth efe atuersof w aterw orks,i. e. ，manyp umpsin o perationa ndth ep umps， farfor mt hec ontrolst ation,th em ethodo fdesigninga na utomati(〕monitoringa ndc ontorlsy stemb asedo nM PIis p resented.Th eo perationalpr incipleo fth esy stemi san alyzed,th ed atac olection,data processing; communication between master station and slave station as wel as design and system software are discussed. Because MPI network communicationis used among master station, slave stations and PLC, the system is reliable and high cost-efective. It is， suitable for smal and mediumsized water works for distrbuted monitoring and control.Keywords MPI Masterst ation Slaves tation Monitoringa ndc ontorlsy stem 自来 水 厂 的自动控制系统一般分为两大部分，一对组态硬件要求较高，投资较大。相对而言，MPI网是水源地深水泵的工作控制，一是水厂区变频恒压供络速度可达187.5 M bps，通过一级中继器传输距离可水控制，两部分的实际距离通常都比较远。某厂水源达Ikm 。根据水厂的具体情况，确定以MPI方式组地有3台深井泵给水厂区的蓄水池供水。水厂区的成网络，主站PLC为S7-300系列的CPU3121FM，从任务是对水池的水进行消毒处理后，通过加压泵向管站为S7-200系列的CPU222。这样既满足了系统要路恒压供水。选用Siemens公司的S7系列可编程控求，又相对于Profibus网络节省了三分之一的成本，制器(PLC)和上位机组成实时数据采集和监控系统， 这种分布式监控系统具有较高的性能价格比。系统对深水泵进行远程控制，对供水泵采用变频器进行恒中PLC的物理层采用RS - 485接口，网络延伸选用压控制以保证整个水厂的电机设备安全、可靠地运带防雷保护的中继器，使系统的安全运行得到了保行。证。MPI网络的拓扑结构如图1所示。1 多点网络(NWI)监控系统的组成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多点网络与Profibus现场总线网络两种组网方式。Profibus现场总线的应用目前较为普遍，通用性较好，它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA组成。Profibus - DP型用于分散外设间的数据传输，传输速率为9.6kbps一12Mbps，主要用于现场控制器与分散1/0之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时间要求，特别适合于加工自动化领域的应用;Profibus - FMS主要解决车间级通信问题，完成中等传输速度的循环或非循环数据交换任务，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理层和数据链路层，适用于过程自动化的总线类型。
上传时间： 2013-10-09
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1. RS-232-C 详解 22. 串口通信基本接线方法 123. 串口通讯的概念及接口电路 134. 有关RS232和RS485接口的问答 145. 同步通信方式 166. 通信协议197. 实战串行通讯258. 全双工和半双工方式 339. 浅析PC 机串口通讯流控制 3410. 奇偶校验 3511. 开发通信软件的技术与技巧 3612. 接口技术的基本知识 4113. 一个单片机串行数据采集/传输模块的设计 4414. 单工、半双工和全双工的定义 4815. 从RS232 端口获得电源4916. 串行同步通信的应用5017. 串行通信波特率的一种自动检测方法5318. RS-232、RS-422 与RS-485 标准及应用5619. 串口泵 6串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种。但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。所以，以RS-232C为主来讨论。RS-323C 标准是美国EIA(电子工业联合会）与BELL等公司一起开发的1969 年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在0～20000b/s 范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。在讨论RS-232C 接口标准的内容之前，先说明两点：首先，RS-232-C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备DCE（Data Communication Equipment)而制定的。因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求。但目前它又广泛地被借来用于计算机（更准确的说，是计算机接口）与终端或外设之间的近端连接标准。显然，这个标准的有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种背景的了解，我们对RS-232C标准与计算机不兼容的地方就不难理解了。其次，RS-232C 标准中所提到的“发送”和“接收”，都是站在DTE 立场上，而不是站在DCE 的立场来定义的。由于在计算机系统中，往往是CPU 和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE，因此双方都能发送和接收。
上传时间： 2013-11-21
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RS-232-C 是PC 机常用的串行接口,由于信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL 电路连接。本产品(转接器),可以实现任意电平下(0.8~15)的UART串行接口到RS-232-C/E接口的无源电平转接, 使用非常方便可靠。 什么是RS-232-C 接口？采用RS-232-C 接口有何特点？传输电缆长度如何考虑？答： 计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。 在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同 的设备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970 年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25 个脚的 DB25 连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。(1) 接口的信号内容实际上RS-232-C 的25 条引线中有许多是很少使用的，在计算机与终端通讯中一般只使用3-9 条引线。(2) 接口的电气特性 在RS-232-C 中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑“1”，-5— -15V；逻辑“0” +5— +15V 。噪声容限为2V。即 要求接收器能识别低至+3V 的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号 作为逻辑“1”(3) 接口的物理结构 RS-232-C 接口连接器一般使用型号为DB-25 的25 芯插头座,通常插头在DCE 端,插座在DTE端. 一些设备与PC 机连接的RS-232-C 接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即“发送数据”、“接收数据”和“信号地”。所以采用DB-9 的9 芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。(4) 传输电缆长度由RS-232C 标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为50 英尺，其实这个4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有99%的用户是按码元畸变10-20%的范围工作的，所以实际使用中最大距离会远超过50 英尺，美国DEC 公司曾规定允许码元畸变为10%而得出附表2 的实验结果。其中1 号电缆为屏蔽电缆，型号为DECP.NO.9107723 内有三对双绞线，每对由22# AWG 组成，其外覆以屏蔽网。2 号电缆为不带屏蔽的电缆。 2. 什么是RS-485 接口？它比RS-232-C 接口相比有何特点？答： 由于RS-232-C 接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：（1） 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL 电路连接。（2） 传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。（3） 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式， 这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。（4） 传输距离有限，最大传输距离标准值为50 英尺，实际上也只能 用在50 米左右。针对RS-232-C 的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485 就是其中之一，它具有以下特点：1. RS-485 的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6） V 表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V 表示。接口信号电平比RS-232-C 降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与TTL 电平兼容，可方便与TTL 电路连接。2. RS-485 的数据最高传输速率为10Mbps3. RS-485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。4. RS-485 接口的最大传输距离标准值为4000 英尺，实际上可达 3000 米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1 个收发器， 即单站能力。而RS-485 接口在总线上是允许连接多达128 个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485 接口方便地建立起设备网络。因RS-485 接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。 因为RS485 接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。 RS485 接口连接器采用DB-9 的9 芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485 采用DB-9（针）。3. 采用RS485 接口时，传输电缆的长度如何考虑？答： 在使用RS485 接口时，对于特定的传输线经，从发生器到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个 长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。下图所示的最大电缆长度与信号速率的关系曲线是使用24AWG 铜芯双绞电话电缆（线 径为0.51mm），线间旁路电容为52.5PF/M，终端负载电阻为100 欧 时所得出。（曲线引自GB11014-89 附录A）。由图中可知，当数据信 号速率降低到90Kbit/S 以下时，假定最大允许的信号损失为6dBV 时， 则电缆长度被限制在1200M。实际上，图中的曲线是很保守的，在实 用时是完全可以取得比它大的电缆长度。 当使用不同线径的电缆。则取得的最大电缆长度是不相同的。例 如：当数据信号速率为600Kbit/S 时，采用24AWG 电缆，由图可知最 大电缆长度是200m，若采用19AWG 电缆（线径为0。91mm）则电缆长 度将可以大于200m； 若采用28AWG 电缆（线径为0。32mm）则电缆 长度只能小于200m。
上传时间： 2013-10-11
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如同今天的许多通用单片机(MCU)已经把USB、CAN和以太网作为标准外设集成在芯片内部一样，越来越多的无线网络芯片和无线网络解决方案也在向集成SoC 方向发展，比如第一代产品，Nordic公司nRF905，Chipcon公司cc1010 他们集成了8051兼容的单片机.这些无线单片机适合一般的点对点和点对多点的私有网络应用，如单一产品的遥控器和抄表装置等。无线通讯技术给智能装置的互连互通提供了便捷的途径，工业无线网络作为面向工业和家庭自动化的网络技术也正在向着智能，标准和节能方向发展。 目前在工业控制和消费电子领域使用的无线网络技术有ZigBee、无线局域网(Wi-Fi)、蓝牙(Blutooth)、GPRS通用分组无线业务、 ISM、IrDA等， 未来还能有3G、超宽频(UWB)、无线USB、Wimax等。 当然还有大量的私有和专用无线网络在工业控制和消费电子装置中使用，其中ZigBee、GPRS是在目前在国内工业控制中讨论和使用比较多的两种，蓝牙和无线局域网是在消费电子产品如手机、耳机、打印机、照相机和家庭中小企业网络中广泛使用的无线协议(个别工业产品也有应用，如无线视频监控和汽车音响系统)，当然私有无线网络技术和产品在工业也有很多的应用。 ZigBee是一个低功耗、短距离和低速的无线网络技术，工作在2.4GHz国际免执照的频率，在IEEE标准上它和无线局域网、蓝牙同属802家族中的无线个人区域网络， ZigBee是有两部分组成，物理和链路层符合IEEE802.15.4， 网络和应用层符合ZigBee联盟的规范。ZigBee联盟是在2002年成立的非盈利组织，有包括TI、霍尼威尔、华为在内两百多家成员， ZigBee联盟致力推广兼容802.15.4和ZigBee协议的平台， 制定网络层和应用架构的公共规范，希望在楼宇自动化、居家控制、家用电器、工业自动控制和电脑外设等多方面普及ZigBee标准。 GPRS是在现有的GSM 网络发展出来的分组数据承载业务，它工作在标准的GSM频率，由于是一个分组交换系统，它适合工业上的突发，少量的数据传输，还因为GSM网络覆盖广泛，永远在线的特点，GPRS特点适合工业控制中的远程监控和测量系统。在工业控制应用中GPRS 芯片一般是以无线数传模块形式出现的，它通过RS232全双工接口和单片机连接，软件上这些模块都内置了GPRS，PPP和TCP/IP协议，单片机侧通过AT指令集向模块发出测试，连接和数据收发指令，GPRS模块通过中国移动cmnet进入互联网和其他终端或者服务器通讯。目前市场常见的模块有西门子G24TC45、TC35i，飞思卡尔G24，索爱GR47/48， 还有Wavecom 的集成了ARM9核的GPRS SoC模块WMP50/100。GPRS模块有区分自带TCP/IP协议和不带协议两种，一般来讲，如果是单片机侧有嵌入式操作系统和TCP/IP协议支持的话或者应用的要求只是收发短信和语音功能的话，可以选择不带协议的模块。 先进的SoC技术正在无线应用领域发挥重要的作用。德州仪器收购了Chipcon公司以后发布的CC2430 是市场上首款SoC的ZigBee单片机， 见图1，它把协议栈z-stack集成在芯片内部的闪存里面， 具有稳定可靠的CC2420收发器，增强性的8051内核，8KRAM，外设有I/O 口，ADC，SPI，UART 和AES128 安全协处理器，三个版本分别是32/64/128K的闪存，以128K为例，扣除基本z-stack协议还有3/4的空间留给应用代码，即使完整的ZigBee协议，还有近1/2的空间留给应用代码，这样的无线单片机除了处理通讯协议外，还可以完成一些监控和显示任务。这样无线单片机都支持通过SPI或者UART与通用单片机或者嵌入式CPU结合。 2008年4月发表CC2480新一代单片ZibBee认证处理器就展示出和TI MSP430 通用的低功耗单片机结合的例子。图1 CC2430应用电路 工业控制领域的另一个芯片巨头——飞思卡尔的单片ZigBee处理器MC1321X的方案也非常类似，集成了HC08单片机核心， 16/32/64K 闪存，外设有GPIO， I2C和ADC， 软件是Beestack 协议，只是最多4K RAM 对于更多的任务显得小了些。但是凭借32位单片机Coldfire和系统软件方面经验和优势， 飞思卡尔在满足用户应用的弹性需求方面作的更有特色，它率先能够提供从低-中-高各个层面的解决方案，见图2。
上传时间： 2013-11-02
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C8051F040/1/2/3/4/5/6/7混合信号ISP FLASH 微控制器数 据 手 册 C8051F04x 系列器件是完全集成的混合信号片上系统型MCU，具有64 个数字I/O 引脚（C8051F040/2/4/6）或32 个数字I/O 引脚（C8051F041/3/5/7），片内集成了一个CAN2.0B 控制器。下面列出了一些主要特性；有关某一产品的具体特性参见表1.1。 高速、流水线结构的8051 兼容的CIP-51 内核（可达25MIPS） 控制器局域网（CAN2.0B）控制器，具有32 个消息对象，每个消息对象有其自己的标识 全速、非侵入式的在系统调试接口（片内） 真正12 位（C8051F040/1）或10 位（C8051F042/3/4/5/6/7）、100 ksps 的ADC，带PGA 和8 通道模拟多路开关 允许高电压差分放大器输入到12/10 位ADC（60V 峰-峰值），增益可编程 真正8 位500 ksps 的ADC，带PGA 和8 通道模拟多路开关（C8051F040/1/2/3） 两个12 位DAC，具有可编程数据更新方式（C8051F040/1/2/3） 64KB（C8051F040/1/2/3/4/5）或32KB（C8051F046/7）可在系统编程的FLASH 存储器 4352（4K+256）字节的片内RAM 可寻址64KB 地址空间的外部数据存储器接口 硬件实现的SPI、SMBus/ I2C 和两个UART 串行接口 5 个通用的16 位定时器 具有6 个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列 片内看门狗定时器、VDD 监视器和温度传感器具有片内VDD 监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F04x 系列器件是真正能独立工作的片上系统。所有模拟和数字外设均可由用户固件使能/禁止和配置。FLASH 存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051 固件。片内JTAG 调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU 进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调试。该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及运行和停机命令。在使用JTAG 调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。每个MCU 都可在工业温度范围（-45℃到+85℃）工作，工作电压为2.7 ~ 3.6V。端口I/O、/RST和JTAG 引脚都容许5V 的输入信号电压。C8051F040/2/4/6 为100 脚TQFP 封装（见图1.1 和图1.3的框图）。C8051F041/3/5/7 为64 脚TQFP 封装（见图1.2 和图1.4 的框图）。
上传时间： 2013-10-24
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单片机ISP接口电路 ISP下载电路
上传时间： 2013-11-04
上传用户：robter
10pin jtag接口定义 表1 Rainbow Blaster 的10PIN 母头接口定义引AS 模式 PS 模式 JTAG 模式脚 信号名 描述 信号名 描述 信号名 描述1 DCLK 时钟信号 DCLK 时钟信号 TCK 时钟信号2 GND 信号地 GND 信号地 GND 信号地3 CONF_DONE 配置完毕 CONF_DONE 配置完毕 TDO 数据来自于器件4 VCC(TRGT) 目标电源 VCC(TRGT) 目标电源 VCC(TRGT) 目标电源5 nCONFIG 配置控制 nCONFIG 配置控制 TMS JTAG 状态机控制6 nCE Cyclone 芯片使能/ /7 DATAOUT AS 数据输出 nSTATUS 配置状态 /8 nCS 串行配置器件芯片使能/ /9 ASDI AS 数据输入 DATA0 数据到器件 TDI 数据到器件10 GND 信号地 GND 信号地 GND 信号地
上传时间： 2014-04-02
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什么是JTAG 到底什么是JTAG呢？ JTAG(Joint Test Action Group)联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持JTAG协议，如DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、 TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。 JTAG最初是用来对芯片进行测试的，基本原理是在器件内部定义一个TAP（Test Access Port�测试访问口）通过专用的JTAG测试工具对进行内部节点进行测试。JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。现在，JTAG接口还常用于实现ISP（In-System rogrammable�在线编程），对FLASH等器件进行编程。 JTAG编程方式是在线编程，传统生产流程中先对芯片进行预编程现再装到板上因此而改变，简化的流程为先固定器件到电路板上，再用JTAG编程，从而大大加快工程进度。JTAG接口可对PSD芯片内部的所有部件进行编程 JTAG的一些说明 通常所说的JTAG大致分两类，一类用于测试芯片的电气特性，检测芯片是否有问题；一类用于Debug；一般支持JTAG的CPU内都包含了这两个模块。 一个含有JTAG Debug接口模块的CPU，只要时钟正常，就可以通过JTAG接口访问CPU的内部寄存器和挂在CPU总线上的设备，如FLASH，RAM，SOC（比如4510B，44Box，AT91M系列）内置模块的寄存器，象UART，Timers，GPIO等等的寄存器。 上面说的只是JTAG接口所具备的能力，要使用这些功能，还需要软件的配合，具体实现的功能则由具体的软件决定。 例如下载程序到RAM功能。了解SOC的都知道，要使用外接的RAM，需要参照SOC DataSheet的寄存器说明，设置RAM的基地址，总线宽度，访问速度等等。有的SOC则还需要Remap，才能正常工作。运行Firmware时，这些设置由Firmware的初始化程序完成。但如果使用JTAG接口，相关的寄存器可能还处在上电值，甚至时错误值，RAM不能正常工作，所以下载必然要失败。要正常使用，先要想办法设置RAM。在ADW中，可以在Console窗口通过Let 命令设置，在AXD中可以在Console窗口通过Set命令设置。
上传时间： 2013-10-23
上传用户：aeiouetla
输入输出总线接口技术
上传时间： 2013-10-21
上传用户：lhuqi
DSP芯片与触摸屏的接口控制
上传时间： 2013-11-18
上传用户：Maple
