第九章：簡單計算機測控系統Introduction簡單計算機控制系統是將自動控制與計算機通訊聯合起來進行設計與實現的一個簡單計算機干預測控系統。本章需要介紹的計算機控制系統是在前面章節學習的基礎上，通過結合第八章介紹的RS232通訊、與第七章介紹的簡單測控系統，來設計與實現一個基本計算機干預控制系統。本章的主要順序為：

首先給出簡單計算機控制系統的項目規范，其中包含需要實現的具體功能。

第二，使用對物理的電路連接方式進行介紹；

第三，實際搭建出該簡單計算機控制系統；最后通過編寫控制代碼來對該簡單計算機控制系統進行測試與使用本章要點本章需要掌握的要點如下：

·簡單計算機控制系統的物理電路設計思想與實際搭建

·簡單計算機控制系統的軟件算法設計思想

·使用C語言編寫軟件實現簡單計算機控制系統的行為本章需要了解的要點如下：

·簡單計算機控制系統的基本原理

·簡單計算機控制系統的簡單項目規范目錄9.1計算機干預自控系統簡介9.2簡單計算機干預自控系統項目目標與項目規范9.3硬件系統設計與實現9.4軟件系統設計與實現9.5系統聯合調試9.1計算機干預自控系統簡介在第七章的7.1節當中我們簡單介紹了入侵檢測系統，本章希望通過基于前面章節的設計來完成一個帶有計算機干預的測控系統。該系統需要達到兩方面的能力，第一方面是系統本身是獨立的，大致與第七章一致。第二方面是系統能夠完成基本的計算機通訊能力，即：由計算機干預該獨立系統的工作過程，該系統能夠實時向計算機匯報其工作狀態9.1計算機干預自控系統簡介上圖表達了本章需要設計與實現的計算機干預測控系統的基本架構。上面的設計思路是可以用計算機來控制單片機主控系統，也就是將單片機的測控系統過程當中引入計算機的干預過程。其中：計算機與單片機主控之間實現雙向通訊，單片機主控一方面獲取測量的數據，一方面對控制部分進行控制調節。對于被測目標而言，這屬于一個簡單的閉環自動控制系統。本章的目標是希望這個簡單的自動控制過程中能夠引入計算機的干預，將系統狀態反饋給計算機，并由計算機進行突發的決策干預過程9.2簡單計算機干預自控系統項目目標與項目規范[目標] 一個受到計算機控制的感應燈系統計算機能夠隨時干預該系統的開啟工作與停止工作，當該系統開啟工作狀態時、檢測外部信號來即啟動繼電器開燈，并在信號離開一段時間之后關燈，其工作過程與感應燈一致；當該系統處于停止工作狀態時，無論是否有外部信號來臨不作任何操作。并且，該系統能夠不間斷發送外部狀態信號與燈開關狀態信號到上位機系統。9.2簡單計算機干預自控系統項目目標與項目規范9.2.1簡單計算機干預自控系統設計思想整體系統行為過程分析：（1）單片機系統啟動后將有兩種可能，一種是等待計算機發來命令在確定是進入開始工作狀體還是進入停止工作狀態。但是考慮到單片機系統等待的過程實際上就是不工作，也就是相當于進入了停止狀態，所以開機應該直接進入停止工作狀態。（2）由1的分析，開機直接進入停止工作狀態后，應當向計算機系統不間斷發出采集的數據信號，因此采集數據應當是獨立運行的軟件。在單片機系統中應當采用定時器中斷來實現。（3）當收到計算機發來的開始工作命令則進入開始工作狀態。即便是開始工作狀態也應當實時發送數據到計算機。因此也應當有2中的定時器中斷軟件部分的實時采集信號。（4）開始工作狀態的行為：單片機系統等待采集光電傳感器的信號，如果有則啟動繼電器開燈。當信號消失等待一段時間后關閉繼電器，則燈被關閉。此過程一直重復。（5）開始工作命令與停止工作命令的切換，當在工作狀態收到停止工作命令時，應當完成當前任務之后再進行切換；停止工作命令則無此問題。命令接收只需要串口中斷即可。9.2簡單計算機干預自控系統項目目標與項目規范9.2.1簡單計算機干預自控系統設計思想9.2簡單計算機干預自控系統項目目標與項目規范[任務名稱]簡單計算機干預自動控制系統設計要求[目標簡述]完成簡單計算機干預下的感應照明燈自動控制系統[具體功能]

單片機系統啟動后直接進入停止工作狀態，等待計算機發送開始自動工作命令。

計算機系統發送開始工作命令，單片機系統進入自動工作狀態。

計算機系統發送停止工作命令，單片機系統進入停止工作狀態，并等待計算機發送開始工作命令

無論在開始工作還是在停止工作狀態，單片機系統應該實時向計算機系統傳遞測控端目標接口的工作狀態數據。

單片機系統連接光電開關模塊，該模塊的功能為采集外部開關信號。代表是否有人通過。

單片機系統連接繼電器模塊，該模塊的功能為控制外部220V交流照明燈的亮與滅。

計算機與單片機系統通訊通過RS232來進行。

命令協議格式：協議字節順序第一字節第二字節第三字節第四字節協議格式含義數據頭操作類型選擇操作內容數據尾系統開啟0XAAFFFF0X55系統關閉0XAAFF000X559.2簡單計算機干預自控系統項目目標與項目規范9、講解用PPT,講解用PPT上交文件名為：

模塊項目講解文件.PPT10、全部文檔資料整理打包,文件名為：

序號_姓名.rar[注意]序號_姓名.rar打包文件目錄列表：XXX算法文檔.doc程序流程圖.docXXX.C [注意]源代碼需要達到如下要求：源代碼中最上面一行加一個注釋，寫上：序號_姓名上面的要求（3）源代碼關鍵位置給出注釋上面的要求（4）函數的開始處寫上注釋上面的要求（5）XXX硬件測試文檔.DocXXX軟件測試文檔.DOC XXX功能說明書.DOC原理圖與PCB文件問題文檔.DOC模塊項目講解文件.PPT[要求]1、必須寫出算法文檔（中文、偽代碼均可）

[注意]1、主程序一個算法

每個子程序（函數）各自一個算法2、必須畫出程序流程圖

[注意]1、主程序一個程序流程圖

每個子程序（函數）各自一個程序流程圖

源代碼上交與注釋規范。硬件測試文檔,硬件測試文檔上交文件名為： XXX硬件測試文檔.Doc5、必須給出軟件代碼測試的測試用例表格,軟件代碼測試文檔上交文件名為： XXX軟件測試文檔.DOC6、必須給出實體系統功能的功能說明書,功能說明書上交文件名為： XXX功能說明書.DOC 7、原理圖、PCB文檔。原理圖與PCB文檔依照要求完成即可。8、本項目完成過程中的問題文檔,上交文件名為：問題文檔.DOC9.3硬件系統設計與實現硬件系統的設計相對比較簡單，只需要考慮如何實現圖9.2的設計思路即可。在圖9.2中，只需要明確考慮幾個接口部分的連接方式、并采用確定的連接來練好這些接口線路即可，確定需要連接的幾個部分如下：

計算機與通訊模塊的連接方式

單片機板與通訊模塊的連接方式

單片機板與繼電器模塊的連接方式

單片機板與光電傳感器模塊的連接方式

繼電器模塊與外部受控的市電電路部分的連接方式9.3硬件系統設計與實現9.3.1接口設計與實現計算機與通訊模塊的連接方式9.3硬件系統設計與實現9.3.1接口設計與實現單片機板與通訊模塊的連接方式9.3硬件系統設計與實現9.3.1接口設計與實現單片機板與繼電器模塊的連接方式9.3硬件系統設計與實現9.3.1接口設計與實現單片機板與光電傳感器模塊的連接方式9.3硬件系統設計與實現9.3.1接口設計與實現繼電器模塊與外部受控的市電電路部分的連接方式9.3硬件系統設計與實現9.3.2硬件測試第一步：連接好硬件核心板與硬件模塊第二步：新建一個工程，并編寫代碼第三步：編譯軟件并生成hex文件第四步：下載hex文件到核心板第五步：觀察模塊的基本行為是否正確，若不正確則從第一步開始查找問題，并重復上述步驟。整體連接硬件圖如圖：操作演示9.4軟件系統設計與實現軟件部分關鍵需求點如下：

單片機系統啟動后直接進入停止工作狀態，等待計算機發送開始自動工作命令。

計算機系統發送開始工作命令，單片機系統進入自動工作狀態。

計算機系統發送停止工作命令，單片機系統進入停止工作狀態，并等待計算機發送開始工作命令

無論在開始工作還是在停止工作狀態，單片機系統應該實時向計算機系統傳遞測控端目標接口的工作狀態數據。

單片機系統連接光電開關模塊，該模塊的功能為采集外部開關信號。代表是否有人通過。

單片機系統連接繼電器模塊，該模塊的功能為控制外部220V交流照明燈的亮與滅。

計算機與單片機系統通訊通過RS232來進行分析上面的基本需求點，知系統的軟件設計存在四個最重要的部分。即兩種工作狀態、兩個并行功能9.4軟件系統設計與實現9.4.1算法設計無論是開始工作狀態還是停止工作狀態，都有接收工作狀態切換命令功能、也都需要將實時的狀態數據傳遞到上位機功能。因此實際上的應用功能分析簡圖應當只具有三大功能部分：基本工作狀態下應當實現的功能部分接收工作狀態切換命令功能部分實時狀態數據傳遞到上位機功能部分9.4軟件系統設計與實現9.4.1算法設計算法：單片機端主流程

S1：系統初始化

S2：在無限循環中做如下事件{}S2.1 如果上位機有命令發來

判斷是否為啟動工作過程命令

{

如果采集到外部信號

啟動繼電器

否則

關閉繼電器

}

S2.2 如果定時發送時間到

{ S2.2.1發送外部光電傳感器模塊的狀態到上位機；

S2.2.2發送繼電器的工作狀態到上位機； S2.2.3把發送定時器置零 }

}算法：單片機主流程SysInitial();

while(1){

if(NOTICE) { if((buff[1]==0XFF)&&(buff[2]==0XFF)) {

if(RfSig)Relay=1;

elseRelay=0;