1、 1 目 录 摘要 4 引言 4 1、信达广场工程设计介绍 5 1.1 工程数据采集显示全过程 5 1.2 本设计数据采集传输过程 5 2、 MCGS 概述 5 2.1 VB程序目 6 2.2 VB程序流程图 6 2.3 单片机串行通信概述 7 3、本设计有关原理图及主要芯片 9 3.1 上位机原理图和 PCB 板图 9 3.2 上位机汇编设计程序和流程图 11 3.3 LM7805 13 3.4 MAX202 13 3.5 74ALS244 14 3.6 P89LPC93 15 2 4、调试过程中遇到的问题及解决 15 5、致谢词 16 6、参考文献 17 7、附录 23 7.1 附录一：传
2、送数据给下位机的程序（模块一） 18 7.2 附录二：从服务器中采集数据程序（类模块程序） 21 7.3 附录三：测试及初始化设备程序 26 7.3.1 窗体一 26 7.3.2 窗体二 29 7.3.3 窗体三 34 7.3.4 窗体四 37 7.3.5 程序模块 42 7.4 附录四：上位机汇编程序 46 7.5 附录五：英文资料及中文翻译 55 3 设计标题 摘要 在信达广场大楼建设工程中，由于楼房建设规模庞大，为实现楼房的有效管理与监控，这就要求设计一个楼房信息的监控与显示系统。该设计通过 OPC 协议和 MCGS,把父设备和服务器相连，采集楼房的温度等数据信息。再通过调用 MCGS
3、系统中的程序模块，使用 MCGS 的自定义设备传输数据。然后，父设备把数据传给子设备。子设备和父设备是通过RS-232 相连，与 子设备进行串行数据通信。子设备根据接收到的数据通过模拟显示屏显示，实现楼房的有效监控，最终实现楼房数据采集的自动化。 关键词 MCGS、数据采集、单片机、串行通信、 RS-232 Abstract In the project of XinDa Square, because the buildings scale is huge, for valid management that realizes building with monitor and contro
4、l, this will need to design a system for the control and manifestation of the buildings information. Through the OPC agreement and the MCGS, the father equipments and the server are connected with each other, so it can realizes data acquisition of the building. The design use MCGS procedure in the s
5、ystem mold piece and definition equipments delivers the data. Then, the father equipments pass the data to sub- equipments. The Sub- equipments and the father equipments are connected by the RS-232 with each other .It can realizes the serial data communication between the father equipments and sub-e
6、quipments. According to the data received, the sub- equipments indicate the data on the screen. That realizes the building supervises and control effectively. Finally, the system realizes the automation of the building data collect. key words MCGS、 data acquisition 、 signal Chip Microcomputer、 Seria
7、l Communication、 RS-232 1 引言 4 随着电子技术的迅猛发展，单片机技术不断成熟，并已广泛应用于军事、工业、通讯、家用电器、智能玩具、智能仪表等领域。单片机的使用使产品功能、精度和质量大幅度提高，而电路设计更简单、故障率低、可靠性高而且成本低廉。 在当今的单片机运用系统中，由于单片机具有处理数据快优点，在很多的运用系统中，只用到一片单片机来处理各种各样的数据。在生产过程和日常生活中各种信号的采集、处理和输出显示以成为最重要且最普遍的项目技术之一。随着科学技术的进步，人们住房条件的改善，楼宇规模不断扩大，楼层监控系统部分的设计至关重要，它关系到整个楼宇的运行状况乃至安全。
8、 1. 信达广场工程设计介绍 1 1 工程数据采集显示全过程 信达广场的模拟数字监控系统，采用 OPC 协议与服务器相连，将各楼层数据信息从服务器中取出后，利用 MCGS 系统发送上位机。上位机将数据打包后按地址传送给下位机。下位机通过驱动红、绿灯和数码管将数据所表示的信息在显示屏上显示出来。 2 2 本设计数据采集传输过程 首先对传输设备进行初始化，例如设置串口线状态，以及传输设备属性。数据由 MCGS 通过 OPC 协议从服务器中取出后，先将数据打包，再传给上位机，MCGS 每次发 50 个数据，在一秒内判断接收是否正确，如不正确则重发，上位机收到数据后再将数据以包的形式传给下位机，每包中
9、包含一个地址，四个数据。 2 MCGS 概述 服务器 OPC 协议 MCGS RS-232 上位机 下位机 数 码管或灯 5 计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断等先进技术，使 系统更加安全可靠，在这方面， MCGS 工控组态软件提供强有力的软件支持。 MCGS 全中文工业自动化控制组态软件（以下简称MCGS 工控组态软件或 MCGS）为用户建立全新的过程测控系统提供了一整套解决方案。 MCGS 工控组态软件是一套 32 位工控组态软件，可稳定运行于Windows95/98/NT 操作系统，集动画
10、显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建 筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域 。MCGSWW 服务器版本，集工业现场的集散控制和各类历史、实时数据及相关曲线的 WWW 发布于一体，可以解决整个企业的 Internet/Intranet 方案，随时随地掌握工业现场运营状态，了解所需的各项信息，大幅度提高工作效率。 2.1 VB 程序目的 采集数据程序（附录一 1.2 ）
11、程序目的：将数据通过 OPC 协议从服务器中采集出来后，再将其打包传送给上位机。对于设备的初始化和各属性参量也在该程序中设置。 传送 数据程序（附录一 1.1 ） 程序目的： 1、定义设备名称。 2、将读数据的命令通过串口发送出去，接收发回来的数据，再将数据包发给下位机，并判断下位机是否正确接收，否则从发。发送时对数据并对其采用和校验。 设置数据采集的界面程序（附录二） 程序目的：设置 MCGS 的参数界面，可在该界面中设置 MCGS 的各种通信参数，调用 MCGS 的帮助系统。 整个程序的工程文件最后生成 .dll文件嵌入 MCGS工控组太软件系统的自定义设备中 ,调用该设备对服务器进行数据
12、采集 ,再将采集到的数据与上位机进行串行通信。 6 2.2 程序流程图 N Y N Y 2.3 单片机串行通信概述 对硬件进行初始化 数据进行校验后打包 传送给上位机 开始 是否正确接收完毕 根据设定的 周期采集数据 是否在 MCGS 环境 7 计算机的数据传送有两种方式：并行数据传送和串行数据传送。并行数据传送的特点是：各数据位同时传送，传送速度快、效率高。但并行数据传送有多少数据位就需多少根数据线，传送成本高。串行数据传送的特点是：数据传送按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，成本低但速度慢。我们采用串行通信方式。在串行通信中，格式位的发送和接收分别由发送时钟脉冲和接收时钟脉冲进行定时
13、控制。因为计算机中使用的数据都是并行数据，所以串行通信需要进行数据转换。数据转换的实现由通用异步接收发送器（ UART）完成。 通用异步串 行接收器和转发器 (UART) 是一个高度灵活的串行通讯设备。主要特点为： 1） 全双工操作 ( 独立的串行接收和发送寄存器 ) 2） 高精度的波特率发生器 3） 支持 5, 6, 7, 8, 或 9 个数据位和 1 个或 2 个停止位 4） 帧错误检测 5） 多处理器通讯模式 涉及的控制寄存器： 1） 串行控制寄存器 SCON 位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 位符号 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8
14、TI RI SM0、 SM1=01 串行口工作方式选择位； SM2 多机通信控制位； REN 允许接收位； TB8 发送数据位 8； RB8 接收数据位 8； TI 发送中断标志； RI 接 收中断标志 电源控制寄存器 PCON 位 序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 位符号 SMOD / / / GF1 GF0 PD ID 在我们的使用中，该寄存器中除最高位之外，其他位都没有定义。最高位（ SMOD）是串行口波特率的倍增位。在该系统中 ,为减少误差我们采用了波8 特率倍增。 中断允许寄存器 IE 位地址 0AFH 0AEH 0ADH 0ACH 0ABH 0AAH 0A9H 0
15、A8H 位符号 EA / / ES ET1 EX1 ET0 EX0 其中 EA 中断允许总控制位； ES 串行中断允许位。 定时器的工作方式控制寄存器 TMOD 位 序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 位符号 GATE C / T M1 M0 GATE C / T M1 M0 高半字节定义定时器 /计数器 1，低半字节定义定时器 /计数器 0。 GATE 门控位； C/ T 定时方式或计数方式选择位； M1、 M0 工作方式选择位。 程序设计过程中，我们设定初始值为定时 器 1工作方式 2，中断总允许，禁止串行中断，波特率倍频，波特率设定为 9600bps，串行工作方式 1并允
16、许通信。 从上位机发送数据给下位机时，采用的是 7个口 COM 同时发送，采用串行通信。 7个口每个口有 16个栈。 3. 本设计有关原理图及主要芯片 3.1 上位机原理图和 PCB 板图 上位机电路板作用：通过 RS-232 接口与 PC 机进行数据通信接收数据；与下位机进行串行数据通信，把数据传送给下位机显示。 上位机原理图 9 R 115. 1K + 3. 3VI C A / P 2. 728I C B / P 2. 01P 2. 12P 0. 03P 1. 74P 1. 65P 1. 5/ R S T6V S S7P 3. 1/ X T A L 18P 3. 0/ X T A L 29
17、I N T 1/ P 1. 410I N T 0/ P 1. 311P 1. 212P 2. 213P 2. 314P 2. 415P 2. 516P 1. 1/ R X D17P 1. 0/ T X D18P 0. 719P 0. 620VDD21P 0. 522P 0. 4/ A D 1323P 0. 3/ A D 1224P 0. 2/ A D 1125P 0. 1/ A D 1026P 2. 627U2P 87 L P C 93 5R 221KV i n1GND2+ 5V3U17805C3104C4104C2100uFC1100uFV C C D1 D2 + 3. 3VC5104R31
18、00R21001234Y112MGND+ 3. 3VC 1+1V+2C 1-3C 2+4C 2-5V-6T 2O U T7R 2I N8R 2O U T9T 2I N10T 1I N11R 1O U T12R 1I N13T 1O U T14U3M A X 20 2C61uFC81uFC71uFC91uFGNDV C CGNDR1100R4100P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27V C C12J29V162738495J1D B 9R62KR52KH1TDH2RD.10 12J3C O M 112J4C O M 2GND GND12J5C O M 3GND12J6C O M 4GND12J7C O M 5GND12J8C O M 6GND12J9C O M 7GND1A 121A 241A 361A 482A 1112A 2132A 3152A 4171Y 1181Y 2161Y 3141Y 4122Y 192Y 272Y 352Y 431G12G19U474 A L S 24 4P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26.上位机 PCB 图 3.2 上位机汇编程序流程图：
