基于多點網絡的水廠自動監控系統設計Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control System in Water Works劉 美 俊(湖南工程學院，湘潭411101)摘要針對水廠工作水泵多、現場離控制站距離遠的特點，提出了一種基于MPI多點網絡的自動監控系統的設計方法，分析了系統的工作原理，介紹了系統中數據的采集與處理、主站與從站的通信原理以及系統軟件的設計。由于這種系統的主、從站PLC之間采用MPI網絡通信，具有運行可靠、性能價格比高的特點，所以適用于中小規模水廠的分布式監控場合。關鍵詞多點網絡主站從站監控系統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 自來 水 廠 的自動控制系統一般分為兩大部分，一對組態硬件要求較高，投資較大。相對而言，MPI網是水源地深水泵的工作控制，一是水廠區變頻恒壓供絡速度可達187.5 M bps，通過一級中繼器傳輸距離可水控制，兩部分的實際距離通常都比較遠。某廠水源達Ikm 。根據水廠的具體情況，確定以MPI方式組地有3臺深井泵給水廠區的蓄水池供水。水廠區的成網絡，主站PLC為S7-300系列的CPU3121FM，從任務是對水池的水進行消毒處理后，通過加壓泵向管站為S7-200系列的CPU222。這樣既滿足了系統要路恒壓供水。選用Siemens公司的S7系列可編程控求，又相對于Profibus網絡節省了三分之一的成本，制器(PLC)和上位機組成實時數據采集和監控系統， 這種分布式監控系統具有較高的性能價格比。系統對深水泵進行遠程控制，對供水泵采用變頻器進行恒中PLC的物理層采用RS - 485接口，網絡延伸選用壓控制以保證整個水廠的電機設備安全、可靠地運帶防雷保護的中繼器，使系統的安全運行得到了保行。證。MPI網絡的拓撲結構如圖1所示。1 多點網絡(NWI)監控系統的組成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多點網絡與Profibus現場總線網絡兩種組網方式。Profibus現場總線的應用目前較為普遍，通用性較好，它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA組成。Profibus - DP型用于分散外設間的數據傳輸，傳輸速率為9.6kbps一12Mbps，主要用于現場控制器與分散1/0之間的通信，可滿足交直流調速系統快速響應的時間要求，特別適合于加工自動化領域的應用;Profibus - FMS主要解決車間級通信問題，完成中等傳輸速度的循環或非循環數據交換任務，適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理層和數據鏈路層，適用于過程自動化的總線類型。
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微處理器及微型計算機的發展概況 第一代微處理器是以Intel公司1971年推出的4004，4040為代表的四位微處理機。 第二代微處理機（1973年~1977年），典型代表有：Intel 公司的8080、8085；Motorola公司的M6800以及Zlog公司的Z80。 第三代微處理機 第三代微機是以16位機為代表，基本上是在第二代微機的基礎上發展起來的。其中Intel公司的8088。8086是在8085的基礎發展起來的；M68000是Motorola公司在M6800 的基礎發展起來的； 第四代微處理機 以Intel公司1984年10月推出的80386CPU和1989年4月推出的80486CPU為代表， 第五代微處理機的發展更加迅猛，1993年3月被命名為PENTIUM的微處理機面世，98年PENTIUM 2又被推向市場。 INTEL CPU 發展歷史Intel第一塊CPU 4004,4位主理器,主頻108kHz,運算速度0.06MIPs(Million Instructions Per Second, 每秒百萬條指令),集成晶體管2,300個,10微米制造工藝,最大尋址內存640 bytes,生產曰期1971年11月. 8085,8位主理器,主頻5M,運算速度0.37MIPs,集成晶體管6,500個,3微米制造工藝,最大尋址內存64KB,生產曰期1976年 8086,16位主理器,主頻4.77/8/10MHZ,運算速度0.75MIPs,集成晶體管29,000個,3微米制造工藝,最大尋址內存1MB,生產曰期1978年6月. 80486DX,DX2,DX4,32位主理器,主頻25/33/50/66/75/100MHZ,總線頻率33/50/66MHZ,運算速度20~60MIPs,集成晶體管1.2M個,1微米制造工藝,168針PGA,最大尋址內存4GB,緩存8/16/32/64KB,生產曰期1989年4月 Celeron一代, 主頻266/300MHZ(266/300MHz w/o L2 cache, Covington芯心 (Klamath based),300A/333/366/400/433/466/500/533MHz w/128kB L2 cache, Mendocino核心 (Deschutes-based), 總線頻率66MHz,0.25微米制造工藝,生產曰期1998年4月) Pentium 4 (478針),至今分為三種核心:Willamette核心(主頻1.5G起,FSB400MHZ,0.18微米制造工藝),Northwood核心(主頻1.6G~3.0G,FSB533MHZ,0.13微米制造工藝, 二級緩存512K),Prescott核心(主頻2.8G起,FSB800MHZ,0.09微米制造工藝,1M二級緩存,13條全新指令集SSE3),生產曰期2001年7月. 更大的緩存、更高的頻率、 超級流水線、分支預測、亂序執行超線程技術 微型計算機組成結構單片機簡介單片機即單片機微型計算機，是將計算機主機(CPU、 內存和I/O接口)集成在一小塊硅片上的微型機。 三、計算機編程語言的發展概況 機器語言 機器語言就是0，1碼語言，是計算機唯一能理解并直接執行的語言。匯編語言 用一些助記符號代替用0，1碼描述的某種機器的指令系統，匯編語言就是在此基礎上完善起來的。高級語言 BASIC，PASCAL，C語言等等。用高級語言編寫的程序稱源程序，它們必須通過編譯或解釋，連接等步驟才能被計算機處理。 面向對象語言 C++，Java等編程語言是面向對象的語言。 1.3 微型計算機中信息的表示及運算基礎（一） 十進制ND有十個數碼：0～9，逢十進一。 例 1234.5=1×103 +2×102 +3×101 +4×100 +5×10-1加權展開式以10稱為基數，各位系數為0～9，10i為權。 一般表達式：ND= dn-1×10n-1+dn-2×10n-2 +…+d0×100 +d-1×10-1+… （二） 二進制NB兩個數碼：0、1, 逢二進一。 例 1101.101=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-3 加權展開式以2為基數，各位系數為0、1， 2i為權。 一般表達式： NB = bn-1×2n-1 + bn-2×2n-2 +…+b0×20 +b-1×2-1+… （三）十六進制NH十六個數碼0～9、A～F，逢十六進一。 例：DFC.8=13×162 +15×161 +12×160 +8×16-1 展開式以十六為基數，各位系數為0～9，A～F，16i為權。 一般表達式： NH= hn-1×16n-1+ hn-2×16n-2+…+ h0×160+ h-1×16-1+… 二、不同進位計數制之間的轉換 （二）二進制與十六進制數之間的轉換 24=16 ，四位二進制數對應一位十六進制數。舉例：（三）十進制數轉換成二、十六進制數整數、小數分別轉換 1.整數轉換法“除基取余”：十進制整數不斷除以轉換進制基數，直至商為0。每除一次取一個余數，從低位排向高位。舉例： 2. 小數轉換法“乘基取整”：用轉換進制的基數乘以小數部分，直至小數為0或達到轉換精度要求的位數。每乘一次取一次整數，從最高位排到最低位。舉例： 三、帶符號數的表示方法 機器數：機器中數的表示形式。真值： 機器數所代表的實際數值。舉例:一個8位機器數與它的真值對應關系如下： 真值： X1=+84=+1010100B X2=-84= -1010100B 機器數：[X1]機= 01010100 [X2]機= 11010100(二)原碼、反碼、補碼最高位為符號位，0表示 “+”，1表示“－”。 數值位與真值數值位相同。 例 8位原碼機器數： 真值： x1 = +1010100B x2 =－ 1010100B 機器數： [x1]原 = 01010100 [x2]原 = 11010100原碼表示簡單直觀,但0的表示不唯一，加減運算復雜。 正數的反碼與原碼表示相同。 負數反碼符號位為 1，數值位為原碼數值各位取反。 例 8位反碼機器數： x= +4： [x]原= 00000100 [x]反= 00000100 x= -4： [x]原= 10000100 [x]反= 111110113、補碼（Two’s Complement）正數的補碼表示與原碼相同。 負數補碼等于2n－abs（x）8位機器數表示的真值四、 二進制編碼例：求十進制數876的BCD碼 876= 1000 0111 0110 BCD 876= 36CH = 1101101100B 2、字符編碼 美國標準信息交換碼ASCII碼，用于計算 機與計算機、計算機與外設之間傳遞信息。 3、漢字編碼 “國家標準信息交換用漢字編碼”（GB2312-80標準），簡稱國標碼。 用兩個七位二進制數編碼表示一個漢字 例如“巧”字的代碼是39H、41H漢字內碼例如“巧”字的代碼是0B9H、0C1H1·4 運算基礎 一、二進制數的運算加法規則：“逢2進1” 減法規則：“借1當2” 乘法規則：“逢0出0，全1出1”二、二—十進制數的加、減運算 BCD數的運算規則 循十進制數的運算規則“逢10進1”。但計算機在進行這種運算時會出現潛在的錯誤。為了解決BCD數的運算問題，采取調整運算結果的措施：即“加六修正”和“減六修正”例：10001000(BCD)+01101001(BCD) =000101010111(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 ＋ 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 ＋ 0 1 1 0 0 1 1 0 ……調整 1 0 1 0 1 0 1 1 1 進位 例： 10001000(BCD)－ 01101001(BCD)= 00011001(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 － 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 － 0 1 1 0 ……調整 0 0 0 1 1 0 0 1 三、 帶符號二進制數的運算 1.5 幾個重要的數字邏輯電路編碼器譯碼器計數器微機自動工作的條件程序指令順序存放自動跟蹤指令執行1.6 微機基本結構微機結構各部分組成連接方式1、以CPU為中心的雙總線結構；2、以內存為中心的雙總線結構；3、單總線結構CPU結構管腳特點 1、多功能；2、分時復用內部結構 1、控制; 2、運算; 3、寄存器; 4、地址程序計數器堆棧定義 1、定義；2、管理；3、堆棧形式
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單片機原理與應用《課程簡介》：單片機已成為電子系統中進行數據采集、信息處理、通信聯絡和實施控制的重要器件。通常利用單片機技術在各種系統、儀器設備或裝置中，形成嵌入式智能系統或子系統。因此，單片機技術是電類專業特別是電子信息類學生必須具備的基本功。本課程以51系列單片機為模型，主要向學生介紹單片機的基本結構、工作原理、指令系統與程序設計、系統擴展與工程應用。作為微機原理與接口技術的后續課程，本課程強調實踐環節，側重系統構成與應用設計。力求通過實踐環節，軟、硬結合，培養初步的單片機開發能力，并使其前導課程講授的基本概念得到綜合與深化。由于課時的限制，綜合性的應用設計安排在后續課程《微機應用系統設計》中進行。 課 程 內 容：第一章 單片微型計算機概述單片機的發展與應用 MCS-51系列單片機簡介第二章 MCS-51系列單片機結構MCS-51單片機基本結構 CPU 時序簡介 存儲器空間結構 片內RAM與SFR時鐘電路與復位電路 并行I/O口與總線擴展第三章 MCS-51單片機指令系統指令系統簡介數據傳送指令 數據處理指令 位處理指令 程序控制指令匯編語言程序設計方法 程序調試的常用方法第四章 SCB-I 單片單板機SCB-I 單片單板機結構簡介 監控系統簡介SCB-I 單片單板機的基本操作 第五章 單片機常用接口電路的軟、硬件設計LED顯示接口電路與應用編程鍵盤接口電路與應用編程計數器/定時器工作原理及其應用編程MCS-51中斷系統及其應用編程8255擴展并行接口及其應用編程串行通信接口及其應用編程A/D與D/A轉換接口及其應用編程*第六章 單片機應用系統設計舉例第七章 單片機開發工具簡介* 加“*”為選講內容教學要求：1、 了解單片機的一般性概念及單片機技術的發展。2、 掌握51系列單片機的基本結構與工作原理。3、 掌握51系列單片機的指令系統與程序設計的基本方法。4、 以單片單板機為樣板，掌握51系列單片機的系統擴展設計。5、 通過實驗，掌握單片機常用接口電路的軟硬件設計及其應用。6、 以上為本課程的基本要求。作為提高要求，對有能力、有興趣的學生，若能較快地完成基本實驗，可在規定課時內安排有一定難度的綜合性實驗，以提高其應用設計的能力。 課時安排和考核方式：1、 講課40學時，實驗20學時，課內外學時比 1:2 ；（實驗從第七周開始，7個基本實驗，選做1個綜合實驗）2、 考核方式平時考查 20實驗考核 40（含實驗過程、實驗驗收與實驗報告）期末筆試 40參考書：《MCS-51單片機應用設計》 張毅剛 等編 哈爾濱工業大學出版社《MCS-51系列單片機原理及應用》 孫涵芳 徐愛卿 編著 北京航空航天大學出版社《單片微機與測控技術》 趙秀菊 等編 東南大學出版社《單片微型機原理、應用與實驗》 張友德 等編 復旦大學出版社 《單片機實驗》 肖璋 雷兆宜 編 暨南大學講義
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pic單片機資料 請注意以下有關Microchip 器件代碼保護功能的要點：• Microchip的產品均達到Microchip 數據手冊中所述的技術指標。• Microchip確信：在正常使用的情況下， Microchip 系列產品是當今市場上同類產品中最安全的產品之一。• 目前，仍存在著惡意、甚至是非法破壞代碼保護功能的行為。就我們所知，所有這些行為都不是以Microchip 數據手冊中規定的操作規范來使用Microchip 產品的。這樣做的人極可能侵犯了知識產權。• Microchip愿與那些注重代碼完整性的客戶合作。• Microchip或任何其它半導體廠商均無法保證其代碼的安全性。代碼保護并不意味著我們保證產品是“牢不可破”的。代碼保護功能處于持續發展中。Microchip 承諾將不斷改進產品的代碼保護功能。任何試圖破壞Microchip 代碼保護功能的行為均可視為違反了《數字器件千年版權法案（Digital Millennium Copyright Act）》。如果這種行為導致他人在未經授權的情況下，能訪問您的軟件或其它受版權保護的成果，您有權依據該法案提起訴訟，從而制止這種行為。
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自制89C51單片機實驗電路板 學習單片機離不開實驗，以往單片機的實驗往往依賴于仿真機和單片機學習系統，價格昂貴，初學者很難配備。近年來，隨著FLASH型單片機的廣泛應用，采用軟件模擬加寫片驗證成為一種經濟實用的實驗方法，以AT89C51單片機為例，其價格不足￥10RMB，而擦、寫次數可以有1000次，一塊芯片即可做上千次的實驗。目前，流行的單片機開發軟件Keil可以免費獲得用于學習的EVAL版；編程器價格并不昂貴，專門用于寫89C51類芯片的編程器價格更低廉（不足百元），而且編程器也是以后開發單片機所必備的工具；相比之下，用于實驗的電路板制作比較麻煩，用萬用板搭接，只能做些很簡單的電路，稍復雜的電路一般要用到雙面板，而業余條件下是很難自制雙面板的，而且實驗電路板主要是用于學習，學完了，也就沒有什么使用價值了，所以很多人希望能夠廉價地獲得。作者在多年單片機教學（包括從事網絡教學）的基礎上，開發了一塊有較多功能但使用單面板的單片機實驗板，適于業余愛好者自制。這塊實驗板采用89C51為主芯片，板上安裝了5位數碼管，8個發光二極管，四個按鈕開關，一個簡單的音響電路，一個用于計數實驗的振蕩器，At24CXXX類芯片插座，X5045芯片插座，RS232串行接口等。使用這塊實驗板可以進行流水燈、人機界面程序設計、音響、中斷、計數器等基本編程練習，還可以學習I2C接口芯片使用、SPI接口芯片使用、與PC機進行串行通訊等目前較為流行的技術。圖1是該實驗板的電路原理圖，從圖中可以看出，該實驗板由若干塊集成電路和一些阻容元件等組成，下面我們就分別介紹。1、發光二極管接口主芯片（U1）的P1端口接了8個發光二極管，這些發光二極管的負極接到P1端口各引腳，而正極則通過一個排電阻（標號為JP4，阻值為470毆）接到正電源端，這樣，這些發光二極管亮的條件就U1的P1口相引的引腳為低電平，即如果P1口某引腳輸出為0，相應的燈亮，如果輸出為1，相應的燈滅。例：MOV P1，#0FH該行程序將使發光二極管L1-L4熄滅，而L5-L8點亮。2、數碼管接口U1的P0口和P2口的部份引腳構成了5位LED數碼管驅動電路，這里LED數碼管采用了共陽型，共陽型數碼管的筆段（即對應abcdefgh）引腳是二極管的負極，所有二極管的正極連在一起，構成公共端，即片選端，對于這種數碼管的驅動，要求在片選端提供電流，為此，使用了PNP型三極管作為片選端的驅動，共使用5只三極管，所有三極管的發射極連在一起，接到正電源端，它們的基極則分別連到P2.0⋯P2.4，這樣，當P2.0⋯P2.4中某引腳輸出是高電平時，三極管不導通，不能給相應位的數碼管供電，該位數碼管的所有筆段都不亮，反之，如果某引腳是低電平時，三極管導通，可以給相應的數碼管供電，該位數碼管是否點亮，點亮哪些筆段，取決于這些筆段引腳是高或低電平。從圖圖1 共陽型數LED顯示器.....
上傳時間： 2013-11-14
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dsp開發工具 請注意以下有關Microchip 器件代碼保護功能的要點： • Microchip 的產品均達到Microchip 數據手冊中所述的技術指標。 • Microchip 確信：在正常使用的情況下， Microchip 系列產品是當今市場上同類產品中最安全的產品之一。 • 目前，仍存在著惡意、甚至是非法破壞代碼保護功能的行為。就我們所知，所有這些行為都不是以Microchip 數據手冊中規定的 操作規范來使用Microchip 產品的。這樣做的人極可能侵犯了知識產權。 • Microchip 愿與那些注重代碼完整性的客戶合作。 • Microchip 或任何其他半導體廠商均無法保證其代碼的安全性。代碼保護并不意味著我們保證產品是“牢不可破”的。 代碼保護功能處于持續發展中。Microchip 承諾將不斷改進產品的代碼保護功能。任何試圖破壞Microchip 代碼保護功能的行為均可視 為違反了《數字器件千年版權法案（Digital Millennium Copyright Act）》。如果這種行為導致他人在未經授權的情況下，能訪問您的 軟件或其他受版權保護的成果，您有權依據該法案提起訴訟，從而制止這種行為。
上傳時間： 2014-12-28
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基于Actel FPGA 的雙端口RAM 設計雙端口RAM 芯片主要應用于高速率、高可靠性、對實時性要求高的場合，如實現DSP與PCI 總線芯片之間的數據交換接口電路等。但普通雙端口RAM 最大的缺點是在兩個CPU發生競爭時，有一方CPU 必須等待，因而降低了訪問效率。IDT 公司推出的專用雙端口RAM 芯片解決了普通雙端口RAM 內部競爭問題，并融合了中斷、旗語、主從功能。它具有存取速度快、功耗低、可完全異步操作、接口電路簡單等優點，但缺點也非常明顯，那就是價格太昂貴。為解決IDT 專用雙端口RAM 芯片的價格過高問題，廣州致遠電子有限公司推出了一種全新的基于Actel FPGA 的雙端口RAM 的解決方案。該方案采用Actel FPGA 實現，不僅具有IDT 專用雙端口RAM 芯片的所有性能特點，更是在價格上得到了很大改善，以A3P060雙端口RAM 為例，在相同容量（2K 字節）下，其價格僅為IDT 專用芯片的六分之一。
上傳時間： 2013-10-22
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無線傳感器網絡是一種應用相關的網絡。不同的應用背景需求不同的無線傳感器網絡節點。硬件的相關性太強不利于向其他平臺移植。為解決該問題，利用硬件的模塊化的設計思想，我們設計了一種開放的可擴展的無線傳感器網絡節點平臺。該平臺以MSP430F5438微處理器作為主控芯片，以CC2420作為射頻控制芯片。實驗證明該平臺具有低功耗、開放式以及可擴展等特點。
上傳時間： 2013-11-08
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本文介紹了一種由低次級聯形式構成的W波段寬帶六倍頻器。輸入信號先經過MMIC得到二倍頻，再由反向并聯二極管對平衡結構實現寬帶三倍頻，從而將Ku波段信號六倍頻到W波段。該倍頻器的輸入端口為玻璃絕緣子同軸轉換接頭，輸出為 WR-10 標準矩形波導結構。仿真結果表明當輸入信號功率為20dBm時，三倍頻器在整個W波段的輸出三次諧波功率為4.5dBm左右，變頻損耗小于17dB。該設計可以降低毫米波設備的主振頻率，擴展已有微波信號源的工作頻段。
上傳時間： 2013-11-16
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提出一種高性能全數字式正弦波逆變電源的設計方案。該方案分為前后兩級，前級采用推挽升壓電路將輸入的直流電升壓到350 V左右的母線電壓，后級采用全橋逆變電路，逆變橋輸出經濾波器濾波后，用隔離變壓器進行電壓采樣，電流互感器進行電流采樣，以形成反饋環節，增加電源輸出的穩定性。升壓級PWM驅動及逆變級SPWM驅動均由STM32單片機產生，減小了硬件開支。基于上述方案試制的400 W樣機，具有輸出短路保護、過流保護及輸入過壓保護、欠壓保護功能，50 Hz輸出時頻率偏差小于0.05 Hz，滿載（400 W）效率高于87%，電壓精度為220 V±1%，THD小于1.5%。
上傳時間： 2013-11-17
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