基于AT89S52单片机的生产物流条码数据采集与控制系统设计

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2.1双机串行通讯
主、从单片机之间的通讯有两种方式。一种为并行通讯，这种方式需要各自8个I/O口，这样会占用系统很多的资源，显然是不能满足我们的控制要求的。另一种为串行通讯，它们之间连接只需要各4个I/O口，占用系统资源少，接口简单，可靠，是比较理想的选择。具体线路连接见图2。双机串行通讯通过四根连线实现：SCK、SDAT、CE、INtr。CE用作中断请求信号输出端，当此引脚出现负跳变时，两处理器之间能进行数据交换。SCK为时钟输入端，当进行数据传送时，此引脚电平上升表示数据有效。SDAT为串行数据输入输出端。INtr为外部中断输入端，当对方数据准备好时，会申请中断，然后进行数据传送。
2.2人机接口电路模块
本系统设置键有四个，分别为ENT、ESC、UP和DOWN。ENT为确定键。当修改完参数时，按此键确定输入；ESC为退出键。当不保存修改时，按此键退出；UP为向上调整设置参数；DOWN为向下调整设置参数。当系统开机时，同时按ENT和ESC键，进入设置画面，其它时间不能修改参数。当任何一个键按下时，对应的单片机I/O口为低电平，此时经四输入与门会有一个下降沿产生，也就会向单片机申请外部中断，单片机在中断服务程序中进行按键判断，然后转对应的子程序。
本系统使用的液晶模块主控制驱动电路为HD44780(HTACHI)及其它公司全兼容电路，如SED1278(SEIKO EPSON)、KS0066(SAMSUNG)、NJU6408(NER JAPAN RADIO)，它具有字符发生器ROM可显示192种字符，具有64个字节的自定义字符RAM，可自定义8个5×8点阵字符或4个5×11点阵字符。
2.3看门狗电路
如果“跑飞”的程序落到一个临时构成的死循环中，冗余指令和软件陷阱都将无能为力，这时可采取WATCHDOG(俗称“看门狗”)措施。
本系统使用的处理器AT89S52内部已经集成有看门狗[4]，使用起来很方便。但是如果要达到看门狗的真正目的，系统必须包括一定的硬件电路，它完全独立于CPU之外。所以本控制器使用了外部看门狗电路，其电路如图3所示。系统采用的是DALLAS公司生产的DS1232芯片。DS1232集电源监测，手动复位和看门狗功能于一身。当TOL接GND时，电源电压降到4.75V以下复位系统。PBRST为手动复位信号，当它接地时输出复位信号。看门狗时间间隔有三种可选，当td接地时为150ms，td悬空时为600ms，td接电源时为1.2s。ST为看门狗定时器复位输入信号，俗称“喂狗”信号，当ST出现下降沿时，复位看门狗定时器。单片机必须在固定的时间间隔内复位看门狗定时器，否则，看门狗定时器便会溢出，在RST/RST段输出对应的复位信号(RST为高电平，RST为低电平)，使系统复位。


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2.4继电器控制电路
单路继电器控制电路如图4所示，当反相器输入为1，其输出为0，继电器线圈得电，常开按钮闭合，常闭按钮打开，此时发光二极管得电，PLC输入端接到COM(信号)端，也就是PLC收到信号开始动作。



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3  系统软件设计
系统软件设计采用模块化设计方法，主要用C语言编程。系统软件包括主程序、初始化程序、双机串行通讯程序、键盘、显示程序。系统的软件设计总体流程如图所示。系统的工作过程是，系统上电后，进行初始化工作，CPU开始接收数据，当数据接收完，查询键盘是否有键按下，即判断系统是否需要配置参数，若需要，则进行相应的参数配置，若不需要则判断是否为条码数据？若是，则对其进行数据解码，并控制相应的继电器动作；若不是条码数据，则重新接收数据包。


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4 系统测试
为了验证设计的条码数据采集器是否稳定、可靠的工作。首先组装系统，把各部分电路板通过接口用导线连接起来，并固定在金属壳内，然后接上开关电源，此时系统处于正常工作状态。然后我们模拟工厂环境，接上扫描器开始扫条码，看继电器动作和PLC的输出状态。经过连续几天的测试，我们发现系统没有出现异常情况，能够根据不同条码数据控制相应的继电器动作和相应的PLC输出状态，且各项性能指标均达到要求。
5 总结
本设计采用两片AT89S52单片机和PLC作为核心控制器，实现了生产物流条码数据的快速采集和生产物流的实时控制。该系统具有极强的抗干扰性能，简单直观，清晰的字符显示，可靠的接口连接，远距离传输等优点。实际实验和使用表明，技术方案正确，系统工作稳定、可靠。
    本论文的创新点：设计了一种新型的生产物流条码数据采集与控制系统，该系统实现了生产物流数据无缝连接。
参考文献
[1]刘玉霞，肖淑君．ERP系统条码数据采集解决方案[J]．天津理工学院学报，2004
[2]张德民，张慧慧．PLC在物流传输自动线中的应用［J］．微计算机信息，2001(3) ：45-46
[3]黄启春．基于条码的制造信息采集与控制系统[J]．条码与信息系统，2002
[4]张建海 张振东等．基于单片机AT89S8252与A／D1674的数据采集[J]．微计算机信息，2005,21(2) ：121-122
作者简介：李春华（1962-），女，天津人，副教授，研究方向： 控制理论与控制工程
联系方式：天津市河西区柳林东天津工程师范学院自动化工程系  300222[/td][/tr]