2 監(jiān)控電路與輸入信號采集時序

監(jiān)控系統(tǒng)電路如圖1所示。左邊的信號來自于可編程序控制器（PLC）,當PLC輸出被控對象工作狀態(tài)（Y20～Y25）和數(shù)據(jù)參數(shù)（Y10～Y17、Y4～Y7）時,PLC（Y27）向單片機發(fā)出斷申請。單片機通過可編程芯片82C55與PLC實現(xiàn)信息輸入。液晶顯示器通過SED1330控制器與單片機接口,其接口電路是按照液晶顯示器和SED1330控制器接口說明要求設(shè)計的。根據(jù)應(yīng)用需要編制的32×32字庫和32×16字符庫存放在16K的EPROM中。由于輸入信號來自于PLC,單片機采集信息需結(jié)合PLC輸出信號并遵循一定的采集時序。時序要求如圖2所示。Y27應(yīng)在PLC一個掃描周期內(nèi)輸出低電平,作為單片機的中斷申請信號,通常PLC一個掃描周期至少數(shù)毫秒乃至十多信號,通常PLC一個掃描周期至少數(shù)毫秒乃至十多毫秒。為了確保單片機讀入的數(shù)據(jù)和狀態(tài)準確無誤,單片機響應(yīng)中斷信號后,啟動定時器延時2～3ms,即t=2～3ms,然后才從82C55讀入PLC輸出的參數(shù)與狀態(tài)。PLC輸出數(shù)據(jù)是按8421碼編制好的三位十進制數(shù)：Y14～Y17,Y10～Y13,Y4～Y7。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

單片機程序主要分為三個部分：初始化;輸入信號采集;字符和漢字顯示。初始化程序需對液晶顯示模塊[2]、82C55以及其它存儲單元初始化。輸入信號采集程序由INT0中斷服務(wù)程序和定時器0中斷服務(wù)程序組成。INT0中斷服務(wù)程序的任務(wù)是設(shè)置定時器0的時間常數(shù)、開定時器0中斷和啟動時器0;定時器0中斷服務(wù)程序的任務(wù)是從82C55三個口讀入數(shù)據(jù)和狀態(tài);C口狀態(tài)信號送入31H,B口四位數(shù)據(jù)送入32H;并在中斷服務(wù)程序中設(shè)置采集一次信息標志（置位單元00H為“1”）。字符和漢字顯示程序是主體。為了使顯示內(nèi)容在控制現(xiàn)場醒目,有一定的視覺范圍,便于對被控設(shè)備監(jiān)控,設(shè)計了32×32漢字和32×16字符點陣庫。顯示程序設(shè)計時,首先對屏幕顯示畫面進行設(shè)計。設(shè)某控制對象的工作狀態(tài)有數(shù)十種,每個狀態(tài)下有三個數(shù)據(jù),并有多種工作模式和工作選件選擇。屏幕共有240行,每行40個字節(jié),屏幕顯示和地址排列如表2所示。表左邊列出每一行顯示字符的起始地址,表的上邊列出第一行每一字節(jié)的地址,該地址作為每一列的列地址,這兩組地址值可決定屏幕上每一個字符的起始地址,例如第二行參數(shù)2低位數(shù)據(jù)顯示起始地址為0C80H+17H。顯示屏每屏可動態(tài)顯示5組狀態(tài)和參數(shù),可以采用按順序翻轉(zhuǎn)和按屏顯示兩種方式。按順序翻轉(zhuǎn)就是當?shù)?組參數(shù)要顯示時,每行顯示內(nèi)容按順序向上移位,即6→5→4→3→2→1→取消。按屏顯示就是當?shù)诹�組參數(shù)要顯示時,首先清狀態(tài)和參數(shù)顯示區(qū)域,然后將第六組參數(shù)設(shè)置為第一級并顯示在第一組顯示位置上。本文采用按屏顯示方式。

    編程之前需對單片機內(nèi)存作具體的分配,表2列出顯示需用的部分內(nèi)存分配。為了便于調(diào)用數(shù)據(jù)顯示子程序,分配8個字節(jié)來存放顯示數(shù)據(jù)。設(shè)置了要顯示的字符和漢字在顯示位置的起始地址和字庫起始地址和暫存器以及顯示行號、采集次數(shù)記錄等。

顯示程序編程的關(guān)鍵問題是確定每一行顯示的起始地址、每一個文字和數(shù)據(jù)列顯示起始地址以及文字和數(shù)據(jù)在字庫中的起始地址。這些地址的確定是由狀態(tài)字、采集次數(shù)、顯示面板設(shè)計和字庫設(shè)計確定的。

顯示程序框圖如圖3所示。顯示程序首先判斷信息是否已被采集,若無則等待或處理其它程序,若有則判斷采集次數(shù)（41H）。若（41H）>3,對41H置1,然后根據(jù)41H中的內(nèi)容,轉(zhuǎn)云執(zhí)行處理不同采集次數(shù)的程序。這里重點介紹（41H）=1的情況,此時先判斷（30H）是否大于#30H。若大于#30H,編制多個判斷分支程序,根據(jù)30H中內(nèi)容分別調(diào)用不同的漢字顯示程序;若小于#30H,首先按照表2進行數(shù)據(jù)處理,然后判斷顯示行號是否大于5,大于則使（3BH）=1,并經(jīng)判斷程序是出行號,然后根據(jù)行號分別執(zhí)行不同行號下的顯示程序。圖3中設(shè)行號等于3,此時先將屏幕顯示第3行文字顯示的起始高位地址賦給3DH,低俠地址賦給3CH,并調(diào)用狀態(tài)顯示子程序。然后確定每一行數(shù)據(jù)顯示的列起始地址,調(diào)用數(shù)據(jù)顯示子程序。執(zhí)行完,采集次數(shù)+1.當二次采集數(shù)據(jù)全部處理完,顯示行號+1,使下一組狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示內(nèi)容自動換行。

字庫中的字模在EPROM中是按照32×32點陣先從字模第一行第一個字節(jié)到第四個字節(jié),然后從第二行第一個字節(jié)到第四個字節(jié),依此類推,直到32行。數(shù)據(jù)的字模也是按照類似的方式排列,只是每行為兩個字節(jié)。

圖4為顯示狀態(tài)和漢字的子程序。虛線框中的內(nèi)容是顯示一個漢字的子程序,進入顯示一個漢字子程序之前,只要將漢字在字庫中的起始地址送入3EH、3FH單元以及將漢字在屏幕顯示位置的起始地址送入42H、3DH即可。顯示程序主要應(yīng)用5HA、42H、4FH（↓）和4DH（←）命令,由于每一個漢字有32行,所以需循環(huán)32次。顯示狀態(tài)文字時,首先設(shè)置所要顯示的文字數(shù),賦給43H,根據(jù)30H中的狀態(tài)字內(nèi)容判斷程序執(zhí)行的方向,因為狀態(tài)字決定了要顯示的文字個數(shù)和文字內(nèi)容,也就決定了每個文件在字庫中的起始地址和顯示屏幕上的位置。對于數(shù)據(jù)的顯示,其顯示編程的方法和文字顯示編程的方法類似,只要把握住地址正確即可。而對于操作模式、選擇和報警信息的顯示,根據(jù)（30H）>#30H,此時只有一組信號,編程時間樣按照屏幕設(shè)計的要求,將地址設(shè)置正確,調(diào)用方案顯示子程序,同時需將采集次數(shù)復(fù)位。報警信息顯示在狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示區(qū),應(yīng)注意顯示行號和文字個數(shù)的設(shè)置,顯示輸出完之后對行號進行修改。

綜上所述,系統(tǒng)的組成易于實現(xiàn)。軟件雖然分支判斷程序多,但程序的編制有規(guī)律可循。其執(zhí)行速度主要受文字和數(shù)據(jù)顯示程序的影響（32次循環(huán)）。但信息采集采用中斷方式,單片機每兩次中斷響應(yīng)之間至少間隔近10ms,才能夠滿足應(yīng)用的要求。

本文應(yīng)用PLC組成點陣液晶顯示模塊的控制操作面板的設(shè)計方法適應(yīng)于工業(yè)控制現(xiàn)場,顯示部分的電路和單片機程序沒有參與對被控對象的控制。實際上,鍵盤操作也是由PLC輸入端口予以輸入,這樣保證了控制系統(tǒng)的控制高可靠性和高抗干擾性。