摘要：介绍把多个单片机用于一个多路液位监控系统的方法。说明用多个单片机的原因及用单片机取代i/o接口的理由，并对系统的软硬件设计、调试也做了说明。 关键词：多单片机 液位 监控 采用单片机设计液位监控仪是很通用的做法。如果要测量的液位有很多路（16路以上），每路要求能滚动显示1年内每班、每日、每月的输入输出总量（1日3班），正常或意外停电数据不丢失，人机交互能力要强（要设置适当数量的按键及采用lcd显示），并且每路液位要求对应2路控制输出信号（液罐液体输入控制和输出控制），配置微型打印机端口，设置声音报警，所有这些无疑需要很多的i/o端口来支持，单凭一个单片机是办不到的，需要扩展i/o端口。在此设计中，笔者认为采用专用i/o扩展芯片有较多的弊端，权衡利弊，选择了用单片机来代替专用i/o接口芯片的方法。1 专用 i/o芯片与单片机用作i/o芯片的对比①专用i/o接口芯片的i/o口数量不比单片机多（笔者采用单片机型号为89c52）；②专用i/o接口芯片使用不灵活，几种使用方式已被芯片设计者设定，不能超出此范围变化，而单片机则受限制较小，使用起来较灵活；③专用i/o接口芯片独立性差、智能性差，无论是接收输入信号还是输出控制信号，i/o专用芯片对信号的输入输出增色不能做出决定，必须要由单片机来做决定，仅起接力或过渡信号作用，没有监控能力，不能独立处理问题，而单片机则不然，可采用多种方式灵活处理问题；④使用i/o扩展专用芯片就必须要熟悉它，工程技术人员一般对单片机的熟悉程度要比对它强很多，相比之下，使用它要浪费时间，再一个i/o扩展专用芯片的价格均要比单片机高，从成本核算上考虑不经济；⑤专用i/o芯片实时性差，由于i/o扩展专用芯片仅起收发信号的作用，本身没有加工处理信号的能力，这样信号经过它来回的传递势必造成延迟，因而会出现实时性差的问题；⑥使用单片机作i/o接口，便于软硬件设计模块化，分工清晰，给设计、调试、维护带来极大方便；⑦使用单片机作i/o接口加强了对接口的监管力度，减轻了主单片机的负担。 2 硬件结构及分工 硬件设计共分如下几部分：单片机；a/d转换部分；控制信号输出部分；非易失性存储器（作ram扩展）；按键部分；显示部分；打印i/o端口部分；模拟开关部分。硬件结构框图如图1所示。硬件设计中：①单片机选用89c52，其特点是片内含有8kb rom，不需片外扩展rom；②a/d转换器选用mc14433，其特点是转换精度高，抗干扰能力强，每秒可转换20次左右，因为液位变化不是很快，所以可满足监测液位变化的需要；③控制信号输出采用单片机控制74ls373锁存器的方式，这样可通过增减锁存器个数的方式来增减控制输出端口数量；④因每路要求能滚动显示1年内每班、每日、每月的输入输出量总量（1日3班），正常或意外停电数据不丢失，所以采用了at29lv040a（512kb）的闪速存储器（也可采用fram），因89c52最多可外扩展64kb的ram，为了保证有足够的存储空间可将at29lv040a的a16、a17和a18地址线与1#单片机的某个端口连接，这样通过控制这3个地址线的变化就可达到使用at29lv040a的512kb空间的目的。⑤按键部分采用常规的非编码键盘方式即可；⑥为了提高人机的交互能力，显示部分采用了gxm12864sl大屏幕lcd，这样屏幕上可显示自编的汉字、数字、等式及简单的图案；⑦打印i/o端口，可根据要求进行相应的连接配置即可；⑧模拟开关选用多片cd4051，它们与单片机配合，用于选择多路液位模拟量中的1路液位的模拟量，然后进行a/d转换。 由于选用了3个单片机，有效地解决了i/o端口不够用的问题，也使得在设计上简化了许多，只要按照常规的连接芯片方式即可，省去了很多的过渡芯片，如74ls244、74ls245、74ls73等，也使得软件设计变得简单容易。因硬件连接变得简单而且均为常规连接，所以本文没有提供详细的线路连接图。3个单片机之间的数据交换采用了串行口通信方式，如图1所示。本设计中，3个单片机采用同时复位，当然也可采用分开复位方式，但按键要增加，此种情况视要求而定。3 软件结构设计 由于3个单片机同时复位，所以复位后3个单片机是处于并行工作状态的。1#单片机的主要工作是将所有路液位模拟量转换成数字量保存起来。它可根据键盘命令或系统默认格式将采集加工后的结果传送给2#单片机显示及3#单片机输出控制，也可根据命令只监测指定的某1路或某几路的液位变化。2#单片机的主要工作是读入键盘命令，加工处理后，向1#和3#发布命令，然后根据反馈结果在lcd上显示出来。也可根据1#单片要同采集到的数据，不断更新其显示内容。lcd显示方式可多种多样，可循环显示指定的某几路液位，或固定显示某1路液位，或循环显示某1个月的每天或某天的每班输入输出量等。每1路液体的比重、计算修正值、液位