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利用单片机实现远程电源控制
  
文章编号：
091111231843
 文章分类： 单片机 ＞ 51系列
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关 键 词： 远程电源控制
文章来源：
网络 作者:曾向文
摘 要：
我单位有一无人值守的机房位于一高山山顶上，上山的路是600多级的台阶。因通信需要，有时要开关某些机器设备，操作上虽然简单，但要工作人员花10多分钟爬一趟山，不仅辛苦，而且拖延了时间。为解决此问题...

    我单位有一无人值守的机房位于一高山山顶上，上山的路是600多级的台阶。因通信需要，有时要开关某些机器设备，操作上虽然简单，但要工作人员花10多分钟爬一趟山，不仅辛苦，而且拖延了时间。为解决此问题，本人利用89C2051单片机，设计了一遥控开关，在山下机房便可对山顶上的设备进行开关机。

一、 原理简介
    该方案的框图如下：
  
    山顶机房及山下机房各安装一块控制板，两者之间通过专线MODEM相连。山下控制板主要功能是：将操作人员的开关信息转换成指令，发送给山顶控制板，并根据山顶控制板发来的电源通断状态报告指令，以指示灯的形式显示给操作人员。山顶控制板主要功能是：通过控制继电器的吸放来控制设备的电源，该板在接收到山下控制板发来的开关电指令后，驱动继电器的吸放，并将继电器的反馈状态转换成指令，报告给山下控制板。两处的专线MODEM由本单位内部的光纤通信设备提供的音频线路连接。

二、山顶控制板
    山顶控制板所包括的主要元件有单片机芯片89C2051，电平转换芯片MAX232，电源模块。由于需遥控的通信设备使用-48V电源，山顶控制板也采用-48V。该板采用了一个成品开关电源模块，将-48V转换成+5V。芯片MAX232的功能是把单片机串口的TTL电平转换成MODEM的RS-232电平，使单片机能通过MODEM收发数据。2051单片机根据山下控制板发来的指令，通过P1_4脚控制线圈电压为5V的小继电器RY1的吸放，进而控制电源继电器RY2的吸放。电源继电器RY2为两组触点、24V线圈电压的大继电器，触点可承受较大电流。其中的一组触点用于控制设备电源的通断，接中间触点及常闭触点。继电器释放时，设备加电，继电器吸合时，设备关电。另外一组触点作为继电器动作后的反馈，接中间触点及常开触点，分别接地及2051的P1_7脚。当继电器RY2吸合时P1_7经继电器接地，为低电平，继电器释放时P1_7脚为高平（2051内部有上拉电阻）。单片机2051每秒钟检测一次P1_7脚是否接地，以此判定继电器是否吸合（即是否断开了设备的电源），随后将检测的结果转换成指令，通过MODEM向山下的控制板汇报，同时本身的断电指示灯也显示出设备的加断电状态。
    山顶控制板的电路图如下：
 
    山顶控制板的程序如下：
 

 
  1. #include "atmelAT89X51.H"   
  2. #define  SYN  'Z'    //来自山下控制板数据帧的同步字符   
  3.   
  4. char countdown;      //时间计数   
  5.   
  6. char TX_buf[3];      //发送缓冲区   
  7. char TX_len;         //发送字符串长度   
  8. char TX_num;           
  9.   
  10. char RX_buf[3];      //接收缓冲区   
  11. char RX_len;         //接收字符串长度   
  12. char RX_num;          
  13. char CRC(char *buf,char len)        //校验码生成函数   
  14. {char i,temp;   
  15.   temp=0;   
  16.   for(i=0;i<len;i++)   temp=temp^buf[i];   
  17.   return(temp);   
  18. }   
  19.   
  20. void timer0_int() interrupt 1         //定时器0的中断服务程序   
  21. { TL0=0x00;   TH0=0x0A6;   
  22.   countdown--;   
  23.   if(countdown==0 || countdown==20)        
  24.        P1_0=!P1_0;              //控制CPU运行指示灯的秒闪   
  25.           
  26.   if(countdown!=0) return;   
  27.   countdown=40;   //过了一秒钟   
  28.   P3_7=P1_7;      //检测电源继电器的吸放状态，并驱动P3_7的指示灯   
  29.   if(P1_7)  TX_buf[1]=0x13;     //高电平，电源继电器已释放，设备电源接通   
  30.   else      TX_buf[1]=0x31;    //接地，电源继电器已吸合，设备电源中断   
  31.   TX_buf[2]=CRC(TX_buf,2);    //生成校验码   
  32.   TX_num=0;   
  33.   SBUF=TX_buf[0];            //向山下控制板报告继电器的吸放状态   
  34. }   
  35. void serial_int() interrupt 4        //串口中断服务程序   
  36. { if(TI)                        //发送触发了中断   
  37.    { TI=0;    TX_num++;   
  38.      if(TX_num<TX_len)   SBUF=TX_buf[TX_num];   
  39.      }   
  40.   else                         //接收触发了中断   
  41.    { RI=0;    RX_buf[RX_num]=SBUF;   
  42.      if(RX_num==0 && RX_buf[RX_num]!=SYN)    
  43.        return;                  //在接收的数据中搜索同步字符   
  44.      RX_num++;   
  45.      if(RX_num==RX_len)       //收完一条指令   
  46.      { RX_num=0;   
  47.        if(RX_buf[RX_len-1]==CRC(RX_buf,RX_len-1)) //检查校验码是否正确   
  48.           { if(RX_buf[1]==0x13)   P1_4=1;   //释放小继电器RY1及电源继电器RY2   
  49.             if(RX_buf[1]==0x31)   P1_4=0;  //吸合小继电器RY1及电源继电器RY2   
  50.            }   
  51.       }   
  52.     }   
  53. }   
  54.   
  55. void main()   
  56. {  IE=0x92;   
  57.    TMOD=0x21;               //定时器1：模式2，定时器2：模式1   
  58.    TL1=253;     TH1=253;     // 9600波特率   
  59.    TR1=1;                    //启动定时器1   
  60.    SCON=0x50;                //串口：模式1   
  61.   
  62.    TL0=0x00;    TH0=0x0A6;   //定时器0定时0.025秒   
  63.    TR0=1;                    //启动定时器0   
  64.    countdown=40;              //1秒=0.025*40   
  65.    P1_4=1;                    //释放继电器RY1、RY2   
  66.   
  67.    TX_buf[0]=0x7E;   TX_len=3;   
  68.    RX_num=0;        RX_len=3;    
  69.   
  70.    while(1) ;   
  71. }   

三、 山下控制板
    山下控制板的电路图如下所示，所包括的主要元件有单片机芯片89C2051，电平转换芯片MAX232，7805稳压芯片。芯片MAX232的功能是把单片机串口的TTL电平转换成MODEM的RS-232电平，使单片机能通过MODEM收发数据。需要对山上设备进行开关电操作时，先把连接在2051单片机P1_7脚的断电开关拨到“开”或“关”的位置，然后连续按下K1按键，直到L1、L2、L3三个操作指示灯全亮，接着按一下K2按键，L1、L2、L3指示灯全灭，此时2051单片机检查P1_7脚的电平，如果是低电平，则向山顶控制板发断电指令，如果是高电平，则向山顶控制板发加电指令。K1、K2的其它按键组合均不使单片机发送加断电指令。这里采取断电开关与按键相结合的控制方式，目的是为了防止意外的开关操作，提高安全性。MODEM通信正常的情况下，山下控制板每秒钟收到一次山顶控制板发来的加断电状态报告。当接收到状态报告后，经单片机分析，如果是断电状态，则P1_5脚输出低电平，点亮断电指示灯，P1_3脚输出高低脉冲，驱动蜂鸣器告警提示；如果是加电状态，断电指示灯灭，蜂鸣器静音。如果连续3秒钟收不到山顶控制板的状态报告，断电指示灯将作秒闪、蜂鸣器告警，提示操作人员检查MODEM线路是否正常。
 
山下控制板的程序如下：
 

 
  1. #include "atmelAT89X51.H"   
  2. #define  SYN   0x7E   //山顶控制板发来数据帧的同步字符   
  3.   
  4. char countdown;      //时钟计数   
  5. char TTL;           //通信中断的时间门坎值，设置为3秒   
  6. bit  link_error;      //通信中断标志   
  7. bit  power_on;      //山上设备是否加电的标志   
  8. bit  km;            //按键消抖动标志   
  9. bit  kp;            //按键操作已处理标志   
  10. char TTW;          //发送指令前的时间计数   
  11.   
  12. char TX_buf[3];      //发送缓冲区   
  13. char TX_len;         //发送指令长度   
  14. char TX_num;         //当前发送的字符序号   
  15.   
  16. char RX_buf[3];      //接收缓冲区   
  17. char RX_len;         //接收指令长度   
  18. char RX_num;        //当前接收的字符序号   
  19.   
  20. char CRC(char *buf,char len)    //校验码生成函数   
  21. {char i,temp;   
  22.   temp=0;   
  23.   for(i=0;i<len;i++)   temp=temp^buf[i];   
  24.   return(temp);   
  25. }   
  26.   
  27. void timer0_int() interrupt 1    //定时器0的中断服务函数   
  28. { bit key1,key2;   
  29.   
  30.   TL0=0x00;   TH0=0x0A6;   
  31.   countdown--;   
  32.   if(countdown==0 || countdown==20)   
  33.     { P1_6=!P1_6;            //CPU运行指示灯秒闪   
  34.       if(link_error)   
  35.          P1_5=!P1_5;        //通信中断，断电指示灯秒闪   
  36.       else  
  37.        { if(power_on)   P1_5=1;    //设备加电，断电指示灯灭   
  38.          else          P1_5=0;    //设备关电，断电指示灯亮   
  39.         }   
  40.      }   
  41.   
  42.   if(power_on && !link_error)        //当设备加电且通信正常   
  43.      P1_3=0;                     //关闭蜂鸣器   
  44.   else                           //当设备断电或通信中断   
  45.     { if(countdown==0)   P1_3=0;   //蜂鸣器告警   
  46.       if(countdown==5)   P1_3=1;    
  47.       if(countdown==10)  P1_3=0;   
  48.       if(countdown==15)  P1_3=1;   
  49.      }   
  50.   
  51.   key1=P3_4;  key2=P3_5;   
  52.   if(key1==1 && key2==1)  {  km=0;kp=0;  }   //两个按键均没有按下   
  53.   else    
  54.    { if(km==0)   km=1;             //设消抖动标志   
  55.   else  
  56.      { if(kp==0)   
  57.         { kp=1;   
  58.           if(key1==0)              //按键K1被按下   
  59.             TTW=(TTW+1)%4;      //计算K1连续按下的次数   
  60.           if(key2==0)              //按键K2被按下   
  61.            { if(TTW==3)           //如果K1已被连续按了三次   
  62.               { if(P1_7)    TX_buf[1]=0x13;    //发加电指令   
  63.                 else        TX_buf[1]=0x31;    //发关电指令   
  64.                 TX_buf[2]=CRC(TX_buf,2);   
  65.                 TX_num=0;   SBUF=TX_buf[0];   
  66.                }   
  67.              TTW=0;    //不管K1已按下几次，K2按下后复位TTW计数器   
  68.             }   
  69.          }   
  70.       }   
  71.     }   
  72.      
  73.   if(countdown!=0)   return;   
  74.   countdown=40;    
  75.   
  76.   if(TTL==0)  link_error=1;    //TTL减到0，表示通信中断   
  77.   else        TTL--;         //每隔1秒对TTL作减1操作   
  78. }   
  79.   
  80. void serial_int() interrupt 4       //串口中断服务程序   
  81. { if(TI)   
  82.    { TI=0;    TX_num++;   
  83.      if(TX_num<TX_len)   SBUF=TX_buf[TX_num];   
  84.      }   
  85.   else  
  86.    { RI=0;    RX_buf[RX_num]=SBUF;   
  87.      if(RX_num==0 && RX_buf[RX_num]!=SYN)    
  88.        return;                   //在接收到的数据中搜索同步字符   
  89.   
  90.      RX_num++;   
  91.      if(RX_num==RX_len)       //接收到一完成指令   
  92.      { RX_num=0;   
  93.        if(RX_buf[RX_len-1]==CRC(RX_buf,RX_len-1))   //检查校验   
  94.          { if(RX_buf[1]==0x13)  power_on=1;       //加电状态   
  95.            if(RX_buf[1]==0x31)  power_on=0;      //断电状态   
  96.            TTL=3; link_error=0;        //通信正常，重置TTL值   
  97.           }   
  98.       }   
  99.     }   
  100. }   
  101.   
  102. void main()   
  103. {  IE=0x92;   
  104.    TMOD=0x21;                  //定时器1：模式2，定时器0：模式1   
  105.    TL1=253;        TH1=253;     //9600波特率   
  106.    TR1=1;                       //启动定时器1   
  107.    SCON=0x50;                   //串口：模式1   
  108.   
  109.    TL0=0x00;      TH0=0x0A6;    //定时器0定时0.025秒   
  110.    TR0=1;                        //启动定时器0   
  111.    countdown=40;                  //1秒=0.025秒*40   
  112.   
  113.    TTL=3;                       //连续3秒收不到报告，表示通信中断   
  114.    TTW=0;   
  115.    km=0;         kp=0;   
  116.    link_error=1;    power_on=1;   
  117.    TX_buf[0]='Z';  TX_len=3;   
  118.    RX_num=0;     RX_len=3;    
  119.   
  120.    while(1)    
  121.     { if(TTW==0)   { P3_7=1; P1_0=1; P1_1=1; }   
  122.       if(TTW==1)   P3_7=0;   
  123.       if(TTW==2)   P1_0=0;   
  124.       if(TTW==3)   P1_1=0;   
  125.      }   
  126. }   

四、MODEM通信线制作
    单片机2051与MODEM之间的串口通信电缆只用RX、TX、GND三根线，其他的握手信号均没有使用，但在制作MODEM一端的接头时应要按下图制作：
 
 
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