基于OneNET的單片機控制系統(tǒng)設(shè)計

夏春飛

摘要 本文將51單片機通過485總線接入計算機，由計算機將數(shù)據(jù)上傳到中移物聯(lián)網(wǎng)云平臺，并通過計算機及Android手機實現(xiàn)遠程監(jiān)控，將傳統(tǒng)的控制技術(shù)引入遠程監(jiān)控，為職業(yè)院校的機電專業(yè)或信息類專業(yè)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了技術(shù)參考。

[關(guān)鍵詞]OneNET 51單片機 modbus協(xié)議C#Android

單片機控制技術(shù)是自動控制領(lǐng)域的核心技術(shù)，各職業(yè)院校的機電技術(shù)專業(yè)都建設(shè)了相應(yīng)實訓室，而隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，如何將新技術(shù)引入到傳統(tǒng)專業(yè)，培養(yǎng)新時代合格的機電類高技能人才，成為了職業(yè)院校教師需要思考的問題。本文以LM35溫度傳感器采集信號為例，將LM35通過AD轉(zhuǎn)換接入51單片機，單片機通過485總線接入計算機，再通過計算機將數(shù)據(jù)上傳到中移動物聯(lián)網(wǎng)云平臺，通過手機實現(xiàn)遠程監(jiān)控。具體實現(xiàn)過程如下：

1 51單片機通過485總線接入計算機

1.1 單片機硬件設(shè)計

本設(shè)計單片機芯片采用STC12C5A60S2，因它價格便宜，且和8051指令、管腳完全兼容，并且內(nèi)部自帶高達60K FLASHROM。通信采用TTL轉(zhuǎn)RS-485模塊，在Modbus通訊中單片機作為從機，PC機作為主機.通過RS232-485接口實現(xiàn)通訊。

1.2 485通信技術(shù)

485總線是常用的一種工業(yè)總線，采用平衡發(fā)送和差分接收方式實現(xiàn)通信，有極強的抗共模干擾的能力，最大的通信距離約為1219m，一般采用MODBUS/RTU通訊協(xié)議，根據(jù)Modbus協(xié)議中的RTU模式實現(xiàn)讀寫寄存器等多個功能。本程序可實現(xiàn)01、02、03、04、05、06、15、16功能碼，且修改方便靈活。具體實現(xiàn)如下：

1.2.1 單片機485從機通信程序

本文的Modbus從機通信程序有resister.h、Modbus.e及maln.e文件，程序編寫說明如下。

resister.h文件：定義可實現(xiàn)的功能碼，如可讀可寫離散寄存器定義為#defineRWSTATUESO O，可實現(xiàn)功能碼01、05、15;保持寄存器定義為#define RWDATO40000，可實現(xiàn)功能碼03、06、16;其他的寄存器可根據(jù)需要靈活定義，從而可實現(xiàn)01、02、03、04、05、06、15、16功能碼。

Modbus.e文件：首先定義接收數(shù)組ucharreceBuf[50];發(fā)送數(shù)組ucharsendBuf[50]，再定義接收數(shù)據(jù)個數(shù)變量receCount及發(fā)送數(shù)據(jù)個數(shù)變量sendCount。根據(jù)需要定義數(shù)據(jù)區(qū)如3個只讀整型ucharROdat[3]，3個可讀可寫整型uintRWdat[3]，只讀線圈bit ROstatus0=0，可讀可寫線圈bitRWstatus0=0。然后編寫各功能碼的實現(xiàn)函數(shù)，如05功能碼的實現(xiàn)函數(shù)程序流程圖見圖1，其余的根據(jù)需要寫出。有了功能碼實現(xiàn)函數(shù)，則寫checkCommOModbus（）函數(shù)，主要是根據(jù)查詢串口接收的數(shù)據(jù)包內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)的功能碼動作，實現(xiàn)程序流程框圖見圖2。

1.2.2 編寫LM35傳感器通過AD轉(zhuǎn)換獲取溫度

先編寫控制函數(shù)adzh（），LM35通過ADC0809將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入RWdat[0]，因ADC0809的參考程序較多，這里不再重復(fù)。將編寫好的控制函數(shù)加入循環(huán)函數(shù)掃描，主函數(shù)的流程框圖如圖3。另外計算出modbus協(xié)議中該數(shù)據(jù)的讀取命令，并通過串口助手測試。如RWstatus[0]為O，則modbus讀取RWdat[0]的命令為01 03 00 0000 01 84 0A。

2 電腦與云平臺的通信程序

（1） OneNET是中國移動物聯(lián)網(wǎng)有限公司面向公共服務(wù)自主研發(fā)的開放云平臺，學生自己注冊即可使用。先新建設(shè)備，并得到appkey=”xxxxxxxx”，DeviceID=”xxxxx”，添加數(shù)據(jù)流wendu，給后邊的程序使用，最后針對HTTP協(xié)議，下載OneNET提供的c#語言SDK。

（2）編寫單片機控制類Dpjcs.cs。首先定義好獲取溫度命令byte[] onWendu= newbyte[]{ Ox01， Ox03， Ox00， Ox00， Ox00， Ox01，Ox84，OxOA），具體獲取溫度的GetWendu（）函數(shù)流程圖見圖4，串口程序部份省略。

（3）上傳溫度值到云平臺并查看數(shù)據(jù)，流程圖如圖5。當點擊上傳數(shù)據(jù)按鈕，則實例化單片機控制類Dpjcs.cs，調(diào)用類中的GetWendu0函數(shù)獲取溫度，再調(diào)用己下載SDK中的方法上傳數(shù)據(jù)。獲取溫度數(shù)據(jù)顯示見流程圖。

（4）最終生成的運行界面如圖6，通過左邊的發(fā)送及接收按鈕可對單片機進行測試。通過上傳數(shù)據(jù)按鈕可將采集后的溫度間隔1秒持續(xù)上傳數(shù)據(jù)。點擊獲取按鈕以1S的時間間隔采集云平臺數(shù)據(jù)并顯示在文本框間中。

3 Android手機與云平臺的通信

（1）在OneNET文檔中心，根據(jù)查看單個數(shù)據(jù)流的API文檔，寫相應(yīng)實體類。

（2）主程序利用異步線程AsyncTask類，用OkHttp訪問網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)，用gson進行解析后，將獲取數(shù)據(jù)返回給UI界面中的文本框。AsyncTask類中dolnBackground回調(diào)方法的程序流程見圖7，onPostExecute的回調(diào)方法只須將解析出的溫度值賦值給文本框即可。最終生成的手機運行界面如圖8，可以實時查看溫度。

4 結(jié)論

本文通過對51單片機加入modbus協(xié)議從機程序，PC作為主機，用Visual C#進行編程進行數(shù)據(jù)獲取并上傳到中移動物聯(lián)網(wǎng)云平臺，再使用手機查看相應(yīng)信息。為學生及相關(guān)學習者學習使用云平臺上傳及查看數(shù)據(jù)提供了一種方法，經(jīng)實踐證明，效果良好。但本文主要針對學習，所以用PC機作為了網(wǎng)關(guān)使用，在應(yīng)用中還須根據(jù)實際情況選擇合適的產(chǎn)品。

參考文獻

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