在蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)工程（HIRFL-CSR）的調(diào)試階段，需要將由HIRFL重離子加速器獲得的束流注入冷卻儲(chǔ)存環(huán)（CSR）當(dāng)中。在束流調(diào)節(jié)的過(guò)程中因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://www.biyoush.com/news/listbylabel/label/控制">控制系統(tǒng)操作平凡，實(shí)時(shí)性要求高，網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)量大大增加，致使前端網(wǎng)關(guān)要吞吐電源控制模塊的大量數(shù)據(jù)；另外，前端網(wǎng)關(guān)和電源控制模塊與強(qiáng)電控制系統(tǒng)在電器上發(fā)生連接，前端網(wǎng)關(guān)和電源控制模塊微系統(tǒng)有時(shí)受到強(qiáng)電控制系統(tǒng)影響，這樣就增加了前端網(wǎng)關(guān)死機(jī)的可能。中心控制室的束流調(diào)節(jié)人員在調(diào)節(jié)束流的過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)前端網(wǎng)關(guān)死機(jī)，就必須到現(xiàn)場(chǎng)復(fù)位網(wǎng)關(guān)后調(diào)節(jié)束流的工作才能順利進(jìn)行，這樣對(duì)于調(diào)節(jié)人員來(lái)說(shuō)，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，工作效率受到影響。為了提高調(diào)束效率，減輕調(diào)節(jié)人員的體力勞動(dòng)，我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了HIRFL-CSR束流注入線網(wǎng)關(guān)遠(yuǎn)程復(fù)位系統(tǒng)，使束流調(diào)節(jié)人員在中心控制室的計(jì)算機(jī)上用鼠標(biāo)很快就可以復(fù)位前端網(wǎng)關(guān)，提高了束流調(diào)節(jié)效率。

圖1

該網(wǎng)關(guān)遠(yuǎn)程復(fù)位系統(tǒng)主要由AT89C51單片機(jī)硬件電路、復(fù)位網(wǎng)關(guān)、AT89C51單片機(jī)信號(hào)處理程序、控制室界面應(yīng)用程序組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

1硬件結(jié)構(gòu)與原理

1。1單片機(jī)硬件電路

單片機(jī)硬件電路分為：信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、AT89C51單片機(jī)、隔離電路、繼電器電路等。

信號(hào)轉(zhuǎn)換電路是全雙工工作的，其功能主要有兩個(gè)：一是用來(lái)將復(fù)位網(wǎng)關(guān)發(fā)送過(guò)來(lái)的MAX485信號(hào)轉(zhuǎn)成AT89C51單片機(jī)P3口可接收的RS232信號(hào)，然后由AT89C51根據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理再通過(guò)P2口選擇相應(yīng)的繼電器復(fù)位相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)；二是由另外一片MAX485把AT89C51的P3口送來(lái)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成復(fù)位網(wǎng)關(guān)接收的MAX485總線信號(hào)。

AT89C51是一種低功耗，高性能CMOS8位微控制器，具有4K字節(jié)閃存，可編程可擦除存儲(chǔ)器。該微控制器采用Atmel高密度，非易失性存儲(chǔ)器制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MSC-51指令集和I/O管腳相兼容，其編程開(kāi)發(fā)軟件可用KeiluVision2，編程方便、效率高。AT89C51為很多嵌入式控制應(yīng)用提供了非常靈活而又價(jià)格便宜的方案，它的主要性能有：4K字節(jié)的閃存，128字節(jié)的RAM，32個(gè)I/O口，2個(gè)16位的定時(shí)器，5個(gè)兩極中斷源結(jié)構(gòu)，1個(gè)全雙工串行口，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。由于AT89C51性價(jià)比高，因此我們用AT89C51來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位硬件電路的微處理器。

本系統(tǒng)中的AT89C51單片機(jī)主要對(duì)接收到的信號(hào)實(shí)現(xiàn)智能處理，然后通過(guò)向P2口傳送信號(hào)選擇繼電器完成復(fù)位操作。因?yàn)閱纹瑱C(jī)P2口外部輸出隔離電路采用集電極開(kāi)路的光電隔離器件，繼電器電路采用上拉電阻和光電隔離器件串接，所以內(nèi)部P2口寄存器某位置0時(shí)外部相應(yīng)繼電器電路不導(dǎo)通，前端網(wǎng)關(guān)處于正常工作狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)部P2口寄存器某位置1時(shí)外部相應(yīng)的繼電器電路導(dǎo)通，繼電器導(dǎo)通3秒，相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)斷電3秒復(fù)位，復(fù)位成功后單片機(jī)通過(guò)P3口向網(wǎng)絡(luò)返回復(fù)位成功信息。

1。2復(fù)位網(wǎng)關(guān)

復(fù)位網(wǎng)關(guān)的主要功能是完成中心控制室應(yīng)用程序和AT89C51單片機(jī)硬件電路模塊的連接。因?yàn)樵摼W(wǎng)關(guān)與AT89C51電路模塊之間的數(shù)據(jù)吞吐量非常小，而且AT89C51電路模塊與電源之間沒(méi)有在電器上連接，避免了強(qiáng)電控制電路對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的嚴(yán)重干擾，從而復(fù)位電路的穩(wěn)定性和可靠性得以保證。一塊復(fù)位網(wǎng)關(guān)可以扇出數(shù)塊復(fù)位電路，一塊復(fù)位電路至少可以復(fù)位8塊網(wǎng)關(guān)，所以一塊復(fù)位網(wǎng)關(guān)可以管理數(shù)十塊前端網(wǎng)關(guān)的復(fù)位工作，同時(shí)復(fù)位網(wǎng)關(guān)和AT89C51電路之間采用MAX485總線，因此AT89C51單片機(jī)硬件電路可以分布在較大范圍的位置來(lái)復(fù)位分散布局的網(wǎng)關(guān)。

2軟件描述

2。1AT89C51單片機(jī)程序

AT89C51單片機(jī)信號(hào)處理程序是用KeiluVision2編寫，程序主要采用查詢方式工作，可消除亂麻，被消除亂麻位數(shù)可以自己定義，輸入命令出錯(cuò)時(shí)可重新輸入，單片機(jī)操作成功后可返回成功信息。整個(gè)程序的流程圖如圖2所示。

該單片機(jī)的程序首先加入“stdio。h”、“at89x51。h”頭文件，主要用來(lái)定義AT89C51的寄存器和調(diào)用系統(tǒng)庫(kù)函數(shù)，其次聲明一個(gè)延時(shí)函數(shù)和尋址函數(shù)，延時(shí)函數(shù)主要用來(lái)控制復(fù)位時(shí)間的長(zhǎng)短，尋址函數(shù)主要用來(lái)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)上單片機(jī)電路饃塊編號(hào)，當(dāng)AT89C51程序檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)自己的命令時(shí)，就繼續(xù)執(zhí)行程序進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)位操作，否則當(dāng)逐個(gè)識(shí)別到不是自己的命令時(shí)，就會(huì)馬上消除緩沖區(qū)的字符，重新獲取網(wǎng)絡(luò)上的命令。采用這種查詢方式工作的單片機(jī)當(dāng)總線上出現(xiàn)亂碼數(shù)據(jù)的時(shí)候，不會(huì)發(fā)生誤操作，因?yàn)橹挥休斎朊畹淖址晚樞蚨挤媳欢x的命令格式時(shí)才能夠成功輸入命令，完成相應(yīng)的復(fù)位操作，錯(cuò)一個(gè)字符就得重新輸入，這樣的程序結(jié)構(gòu)比起單純的查詢輸入不僅能夠消除網(wǎng)絡(luò)上傳送過(guò)來(lái)的亂碼，而且當(dāng)輸入命令錯(cuò)誤時(shí)，立即可以重新輸入，避免了單純查詢方式的輸入命令出錯(cuò)還必須得輸完規(guī)定的字符才能重新輸入的方式，提高了操作效率。

圖2

2。2控制室界面應(yīng)用程序

控制室界面應(yīng)用程序主要由VC++編寫，核心是Socket編程。Socket是建立在傳輸層協(xié)議（主要是TCP和UDP）上的一種套接字規(guī)范，最初是由美國(guó)加州Berkley大學(xué)提出的，它定義兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間進(jìn)行通信的規(guī)范（也是一種編程規(guī)范），兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間利用一個(gè)“通道”進(jìn)行通信，這個(gè)通道就是由通信兩端的套接字組成。Socket屏蔽了底層通信軟件和具體操作系統(tǒng)的差異，使得任何安裝了TCP協(xié)議軟件和實(shí)現(xiàn)了套接字規(guī)范的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間通信成為可能。

大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)通信程序可分為兩類：服務(wù)器端和客戶端。由于復(fù)位網(wǎng)關(guān)是基于Linux操作系統(tǒng)的服務(wù)器端，所以本應(yīng)用程序用StreamSocket創(chuàng)建基于Windows的中心控制室客戶端服務(wù)應(yīng)用程序。StreamSocket是面向連接的編程方式，它提供了一系列的數(shù)據(jù)糾錯(cuò)功能，可以保證在網(wǎng)絡(luò)上傳送的數(shù)據(jù)及時(shí)、無(wú)誤地到達(dá)對(duì)方。本界面客戶端應(yīng)用程序的Socket編程模型如圖3。

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