关键词：监控终端 双单片机 基本原理 实际应用
一、采用双单片机的监控终端系统结构双单片机的监控终端系统原理框图如图1所示。
图中双单片机按职责划分完成各自相应的功能。
其中单片机1负责系统的数据通讯，即负责接收和解译监控中心发送来的指令，向单片机2传达监控中心指令操作意图，并将单片机2执行命令结果的状态数据发回监控中心；单片机2按监控中心的指令执行功能操作，如开/关灯控制，电流/电压/功率检测，开关量状态检测等，并将执行命令后的状态数据通过单片机1传送给控制中心。可见，采用双单片机的终端系统是一个既有分工、又有合作的多机协作系统，由此保证了监控终端各项功能的高效和可靠实施。对于一个双单片机系统，要保证双单片机之间的协调工作、完成监控终端特定的通讯功能，关键在如何协调双单片机之间的数据通讯，以及单片机与控制中心的数据通讯。
二、监控终端数据通讯链路的控制从图1可以看出，双单片机系统的数据通讯包括：单片机之间的数据通信；单片机与数传机之间的数据通信（单片机通过数传机与控制中心通讯）。监控终端通讯链路数据传输示意图如图2所示。
为了避免各通讯单元之间数据传输发生冲突，保证数据通信有序和畅通，必须对双单片机在数据通讯中的地位明确定位，同时对数据链路进行有效控制。
如图2中将单片机1设置为主控机，单片机2设置为从控机。单片机1作为终端通讯系统的核心，协调和控制各通讯单元之间的数据传输，单片机2和数传机处于从属地位，通过单片机1完成单元之间的双向数据通讯。单片机1控制通讯单元之间数据通信是通过数据通讯链路控制转换电路实现的。数据通信链路控制转换电路原理见图3所示。
图3为单片机1与单片机2以及数传机之间数据通信链路的控制转换电路。由于单片机1不具备与单片机2和数传机同时进行数据通信的能力，因此在同一时刻，单片机1只与单片机2进行数据通信，或只与数传机进行数据通信，两种通信状态只能选择其一。两种通信状态的选择，是由单片机1通过数据链路控制转换电路控制实现的。因此数据通信链路控制转换电路实现的是控制单片机1与单片机2数据通信或单片机1与数传机数据通信状态下的通信信道的选择和转换。
由于路灯监控终端是根据控制中心指令进行工作的，监控终端必须实时接收和响应控制中心的指令。通常初始化状态下，监控终端的通信系统必须设置成单片机1与数传机的通讯状态，即单片机1设置成与数传机的通信方式，并随时保持与控制中心的通讯联络。只有当单片机1通过数传机接收到控制中心的控制指令后（如开灯命令等），单片机1才将通讯状态改为与单片机2之间的通讯，将控制中心的控制指令以数据方式传送给单片机2,同时等待接收单片机2执行命令结果的状态数据。当单片机1接收到单片机2执行指令后的状态数据后，单片机1将通讯状态再改变为与数传机的通讯状态，并将终端执行监控中心指令的情况及数据，通过数传机回传给控制中心。按照这种设计要求，单片机1上电初始化就必须对数据通信链路状态进行选择，即在单片机1电路中由RTCN信号控制数据通信链路的转换。
1、当RTCN=0V时的通信链路状态单片机1上电初始化使RTCN信号为低电平时（RTCN=0V）。它分三路连接到通信链路控制转换电路的“或非门”A电路的脚2输入端和“或非门”D电路的脚11输入端以及“或门”F电路的脚9输入端。
（1）禁止与单片机2数据通信由于“或非门”A电路脚3输入端接地，根据“或非门”电路特点（输入端都是低电平时，输出端就是高电平），这时A电路脚1输出端输出为高电平（+5V），这个高电平同时加到“或门”B电路脚12端和“或非门”C电路的脚5输入端。
对于“或门”B电路，根据“或门”电路特点（只要一个输入端为高电平，输出就是高电平），B电路输出端脚11输出高电平，直接连接到单片机2的串行通信数据输入接口RxD端，此时RxD的高电平状态表示单片机1没有对单片机2发送数据的请求，也表示此时的单片机1禁止向单片机2发送数据。
对于“或非门”C电路，由于脚5输入端也是高电平，根据“或非门”电路的另一个特点（只要有一个输入端为高电平时，输出端就是低电平），这样在“或非门”C电路的脚4输出端就是一个固定的低电平，这个低电平封杀了“或非门”C电路脚6输入信号的通过，脚6信号为TxD,是单片机2串行通讯数据输出接口，此时封杀了“或非门”C电路脚6信号的输入，等于封住单片机2向单片机1发送数据的通路。
（2）保持与数传机通信链路畅通RTCN低电平信号时，使“或非门”D电路的脚11输入端以及“或门”F电路的脚9输入端都为低电平，根据“或非门”的电路特点，此时D电路的脚11输入端为低电平，则输出端脚13的状态取决于输入端脚12的状态，即输入端脚12的输入信号可以通过D电路输出到“或非门”E的电路的脚9输入端。前面的分析我们知道此时的“或非门”E的电路的另一个输入端脚8此时也是低电平（C电路的脚4输出端是一个固定的低电平），这样“或非门”D电路和E电路处于开门状态，MOUT信号可以通过D电路和E电路产生RXD1信号。MOUT信号是数传机的输出信号，RXD1信号是单片机1的数据输入信号，可见，此时数传机对单片机1的数据输入链路处于接通状态。
另一路RTCN低电平信号送到“或门”F电路的脚9输入端，根据“或门”电路的特点（只要有一个输入端为高电平，输出就是高电平；输入端都是低电平时，输出才是低电平），此时F电路的输出端脚8的状态取决于输入端脚10的状态，既F电路对于输入端脚10的输入信号处于开门状态，输入端脚10信号可以通过F电路输出。而此时F电路输入端脚10连接在单片机1的串形数据通信输出通道RXD1信号，F电路的输出端脚8连接在数传机的数据输入接口信号MIN,由此可见，此时单片机1对数传机的数据输出链路也处于畅通状态，即单片机1随时能够向控制中心回传数据。
上述分析可以看出，单片机1初始化设置RTCN信号为0电平，不仅有效抑制单片机1与单片机2的通信链路，使之处于禁止通讯状态，同时可靠保证单片机1与数传机的输入/输出通讯链路畅通，保证了单片机1处于随时接收控制中心的指令或向控制中心发送数据的通信状态。
2、当RTCN=5V时的通信链路状态当单片机1接收到控制中心发出的操作指令时，单片机1需要将控制中心命令传送给单片机2,由单片机2执行相应的功能操作。这样监控终端的通信模式和数据通信链路需要改变，即改变单片机1与数传机通信模式为单片机1与单片机2的通信模式，同时数据通信链路也将发生改变，而所有这些改变均由单片机1发出的RTCN信号由低电平变为高电平决定的。此时单片机1将RTCN信号由0V变为+5V.基于上述对通信链路控制电路同样的分析方法，可以得出如下的结论：
（1）RTCN高电平信号通过“或非门”电路A,输出端脚1输出低电平加到“或门”电路B输入端脚12,根据“或门”电路的特点，此时单片机1数据输出信号TXD1通路与单片机2数据输入RXD2信号通路被打开，即单片机1的输出信号可以通过“或门”电路B与单片机2输入通道接通，单片机1随时可以通过“或门”电路B发送数据给单片机2.
同时“或非门”电路A输出端脚1输出低电平还加到“或非门”电路C输入端脚5,此外RTCN高电平信号还加到“或非门”电路D输入端脚11,使输出端脚13固定输出低电平，并加到“或非门”电路E脚9输入端，这样使得电路C和电路处于开启状态，这样，单片机2的数据输出通道TXD2信号，通过“或非门”电路C和电路E与单片机1的数据输入通道RDX1信号接通，单片机1可以随时通过电路C和电路E接收单片机2发送的数据。
（2）RTCN高电平信号还加到“或门”电路F的脚9输入端，使输出端脚8固定为低电平，有效抑制住单片机1输出TXD1与数传机接受数据MIN的通道；同时由于RTCN高电平抑制住“或非门”电路D,有效禁止了数传机数据MOUT进入到单片机1的数据输入输入端（TXD1）。
上述分析表明，当RTCN=5V时，单片机1与单片机2的数据输入/输出链路处于畅通状态，单片机1可以随时向单片机2发送通信数据（传送命令），也可以随时接收单片机2回传的通信数据（状态信息）。
而此时单片机1对数传机的数据通信链路被隔断，保证了单片机1与单片机2通信数据传输的可靠性。
需要说明的是，在系统设计中，单片机1与单片机2之间的数据通讯状态是暂时的，当单片机1完成与单片机2的通讯之后，单片机1恢复RTCN信号的低电平状态，禁止单片机1与单片机2通讯，继续保持单片机1与数传机的通讯状态。此时，单片机1或是将执行命令情况的数据信息发送给控制中心，或是进入等待接收控制中心命令的监听状态。