題t目：基于單片機的通用智能測控系統--下位機部分(文件)

　

【正文】 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T / V P D9P 3. 0/ R xD10P 3. 1/ T xD11P 3. 2/ I N T 012P 3. 3/ I N T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ W R16P 3. 7/ R D17X T A L 218X T A L 119G N D20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E / P R O G30E A / V pp31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40I C 289 C 51V C C / R E F8C L K7DO6DI5CS1C H 02C H 13G N D4V1T L C 08 32P 2. 0V C CV C CP 2. 0P 2. 1P 2. 2P 2. 2P 2. 1V C C+ 5V30 P F30 P F12 M H Z 圖 TLC0832 與單片機的接口電路 電壓電流變換電路 V/I 變換電路的作用是將電壓信號轉換成電流信號，它不僅要求輸出電流與輸入電壓有線性關系，而且要求輸出電流隨負載電阻變化所引起的變化量不超過允許值，即轉換器具有恒流性能。單獨供電時，可以單獨使用不 同的電源，也可以用 DC— DC 變換的方法往輸出端提供的與光隔輸入端相互隔離的電源。就其硬件處理方法不外乎兩類：其一是選用帶有隔離作用的專用集成芯片，但其價格就目前看昂貴，不利于推廣應用；其二就是采用各種光電耦合器件，將現場信息通過電─光─電方式與控制系統聯系起來，進而達到抑制干擾的一種簡便易行的隔離方法。同時，由圖 可得，對看門狗的復位由 CS 輸入電平的下降沿完成， SCK 是外部輸入的同步時鐘信內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 24 號 ； 在對芯片發出指令或寫入數據時，時鐘前沿將 SI 引腳信號輸入 ； 在讀數據時，時鐘后沿將數據位輸出到 SO 引腳上。在看門狗定時器預置的時間內若沒有總線活動，則 X25045 將從 RESET 輸出一個高電平信號，經過微分電路 C R6 輸出一個正脈沖，使 CPU復位。④由于 該轉換電路元器件太多 ， 焊點過多也會造成系統不可靠。它帶來的最大壞處是 V2端的值不是穩定的+1V， 為了使系統檢測值比較精確 ， 總得調整 WR2。 該電路的缺點：①需要一個高精度、較大功率的 R1電阻 ， 當變送器送來的信號為20mA時 ， R1為 250時 ， R1上消耗的功率為 。 其計算公式為 : 6219 /)(*)3( RVVWRRV out ??? （ 41） 其中 86 RR? 。 硬件電路 電流電壓變換電路 I/V 變換器的作用是將 輸入 電流信號轉換成 與之成線性關系的輸出 電壓信號 。 74LS373 作為擴展 I/O 使用，既可以作為輸入口，也可 以作為輸出口。 分離 P0 口的低 8 位地址和數據總線 ： 由于 MCS51 單片機的 P0 口是分時復用的地址 /數據總線。 74LS373 作為三態 8D 鎖存器，結構和引腳分別如圖所示 。 RS485 總線接口 在單片機端應增加一片 RS485 接口芯片，如 MAX485(它是適用于 RS485 通信的低功率收發器，每片包括一個驅動器和一個接收器 )。 (2) 單緩沖與直通方式 在不需要雙緩沖的場合，為了提高數據通過率，可采用這兩種方式。 DAC0832 管腳分布如圖 所示： 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 17 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 15 J un 2 00 8 S he e t o f F i l e : C : \ D o c um e nt s a n d S e tt i ng s \ A d m i ni s t r a t or \桌面 \ M yD e s i g bD r a w n B y :I ou t 111I ou t 212R F B9V R E F8I L E19I s b D I 07D I 16D I 25D I 34D I 416D I 515D I 614m s bD I 713CS1X F E R17D G N D3A G N D10W R 218W R 12V D D20D A C 08 3 2 圖 DAC0832 管腳分布圖 1. DAC0832 的引腳及功能： DI0～ DI7：數據輸入線， TLL電平； ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效； CS：片選信號輸入線，低電平有效； WR1：為輸入寄存器的寫選通信號； XFER：數據傳送控制信號輸入線，低電平有效； WR2：為 DAC 寄存器寫選通輸入線； Iout1：電流輸出線，當輸入全為 1 時 Iout1 最大； Iout2：電流輸出線，其值與 Iout1 之和為一常數； Rfb：反饋信號輸入線 , 芯片內部有反饋電阻； Vcc：電源輸入線 （ +5v～ +15v） ； Vref：基準電壓輸入線 (10v～ +10v)； 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 18 AGND：模擬地，模擬信號和基準電源的參考地； DGND：數字地，兩種地線在基準電源處共地比較好?；鶞孰妷涸赐ǔＪ蔷哂袦囟妊a償的穩壓二極管。如果希望開始另一個轉換， CS 必須有一個從高到低的跳變，且后面應緊跟著輸 入地址數據。而當 DO 脫離高阻狀態時，可提供一個時鐘的時間間隔的前導低電平，以使多路器穩定。分辨率為 （ 5V/256=）。 表 AT89C51 的 特殊功能 接口 端口 管腳 備選功能 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 INT0 外部中斷 0 INT1 外部中斷 1 T0 定時器 0 外部輸 入 T1 定時器 1 外部輸入 WR 外部數據存儲器寫選通 RD 外部數據存儲器讀選通 控制口線： PSEN（ 片外取控制 ） 、 ALE（ 地址鎖存控制 ） 、 EA （ 片外儲器選擇 ） 、RESET （ 復位控制 ） 。當 P3 口寫入 “ 1” 后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 13 作為第八位地址接收。 P0 能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。另外，AT89C51 還具有 MCS51 系列單片機的所有優點。只要程序長度小于 4k，四個 I/O 口全部提供給用戶。 該單片機具有時鐘頻率高 ( 最 高 24MHz)、運行速度快、內含 4KB EEPROM、 P0 口驅動能力強（ 最大 20mA) 等特點 ， 在智能化儀器儀表中得到了廣泛的應用 。 4. 元件的布置和走線要合理 ， 以便抑制噪聲干擾。 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 9 第四章 系統硬件設計 不同系統中的智能儀表的硬件結構有所不同。 可靠性設計 任何產品的開發最終都應用于現場，現場的環境不如實驗室穩定可靠，因此設計時應注意現場環境，如溫度，噪音，振動，灰塵等因素，可靠性設計是提高產品可靠性的重要手段，而可靠性保障技術是長期總結的一套提高可靠性的具體方法。 3) D/A 及 A/D 的輸出帶負載能力 （ Output Drive Capability） 。 3. 使用轉換器時，還要注意和外部線路的合理配接，不然也會影響轉換器的技術性能指標。 2) 元件老化（ Components Agieg）： A/D、 D/A 中的元件老化將產生技術性能指標的偏移，和溫度系數的影響一樣，將使零點誤差、線性誤差、滿量程誤差等發生變化。 2. 在使用 轉換器時，要考慮的因素有： 1) 溫度系數（ Temperature Coefficient）： A/D、 D/A 內部元件的溫度系數將產生或增加某些誤差。 這種將程序固化在單片機微處理器中， 既降低了成本又提高了運行速度及工藝精度，同時為了實現工業自動化的信息化網絡化，利用單片機的中斷通訊功能，同樣用軟件去實現上位機與下位機的通訊功能。 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 6 第三章 方案設計應注意的問題 總體設計（功能設計） 本次設計主要是通過單片機的內部處理及外圍芯片的配合用軟件來實現智能的測控系統。 串口通信模塊 串口通信模塊是單片機通過串口與上位機連接，本設計串口總線選用的是 RS485總線。 系統組成 數據采集模塊 本系統中的數據采集主要包括模擬量的采集和開關量的采集。為了實現上 、下位機之間的通信本設計采用了 RS485總線， 它是一個串口 通信總線的通用接口芯片。 用單片機 AT89C51作為核心微控制器，控制采集由現場熱工儀表輸 出的 4～ 20mA標準電流信號。隨內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 3 著微電子技術、 IC 設計、 EDA 工具的發展，基于 SOC 的單片機應用系統設計會有較 大的發展。在發展 MCU 方面，最著名的廠家當數 Philips 公司。在開創嵌入式系統獨立發展道路上， Intel 公司功不可沒。這些舉世矚目的航天技術成就牽引了測控技術的發展，相應地在 80— 90年代，測控技術的發展出現了幾項突出的成就，一是跟蹤與數據中繼衛星系統 （ TDR5S） 的建成，實現了天基測控；二是美國的 GPS和蘇聯 GUNSS的投入使用，形成了天基導航網；三是深空測控通信的發展。在本地端 RS485，具有讀 、 寫 、 片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機系統總線上。 前者利用單片機內部的定時器，只需通過軟件編程就可以實現 對數據的采集 ，具有性價比高、接口電路 簡單 等優 點，但時間控制精度受到晶振頻率和所選擇的數據傳輸方式等方面的影響，從而導致精度不高；而后者是利用 光電耦合器的去除干擾等特點 ，它具 有 使用靈活 和 誤差較小等優點。 Converter。本系統是和上位機聯機調試的 ,由于缺乏硬件不能進行在線調試，但是結果經過論證符合實際要求。 題 目：基于單片機的通用智能測控系統 下位機部分 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） I 基于單片機的智能通用測控系統設計 —— 下位機部分 摘 要 基于微處理器的智能測控系統設計，已經成為廣大電子設計工程師或相關領域設計者關注的熱點。 該系統硬件部分詳細論述了由 AT89C51 系列單片機實現的智能測控系統，采用光電耦合器件、 TLC0832 模數轉換器、 I/V 變換電路等部件實現前向通道數據采集功能以及采用 DAC0832 數模轉換器和 VI 變換電路實現后向通道數據的輸出功能，同時該系統采用了 RS485 總線實現上位機和下位機的通信。 關鍵詞： 單片機；轉換電路； 串行接口 ； 測控系統 ； 變換器內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） II Based on Singlechip Compute intelligent general observation and controlsystem design The auxilibary pute Abstract Based on the microprocessor intelligent measurement and control system design, already became the hot spot to which general electron project engineer or the correlation domain designer paid of the intelligent measurement and control system facing different application domain, using different realizing way, us