題t目：基于單片機(jī)的通用智能測(cè)控系統(tǒng)--下位機(jī)部分(留存版)

　　

【正文】 為低電平，允許 1Q～ 8Q 輸出到 OUT1～ 8 上，當(dāng) E為高電平時(shí)，輸出線 OUT1～ 8 為浮空狀態(tài) ? G為數(shù)據(jù) 輸入控制線，當(dāng) G為高電平時(shí)，輸出端 1Q～ 8Q的狀態(tài)和輸入端 1D～8D 的狀態(tài)相同，當(dāng) G 為低電平時(shí)（下降沿），輸入端 1D～ 8D 的數(shù)據(jù)鎖存到1Q～ 8Q 的 8 位鎖存器中。 因?yàn)?1V 總為負(fù)值 (即 1～ 5V)， 2V 總為正值 (即 +1V)， 適當(dāng)調(diào)解 3WR ，可使 IC2的輸出為 0～ 5V，即將 0到 1V去掉。圖 電路中， CPU的復(fù)位信號(hào)共有 3 個(gè)：上電復(fù)位 (C R4)，人工復(fù)位 (S、 R R5)和 Watchdog復(fù)位 (C R6)，通過(guò)或門綜合后加到 RESET 端。把從 D/A 轉(zhuǎn)換裝置 及反向器 輸出的 0~5V 電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成 4~20mA的輸出。 光電隔離器的作用有：第一，它有隔離開(kāi)關(guān)的作用，因?yàn)樗哂型〝喙δ埽坏诙哂须娖睫D(zhuǎn)換的功能，因?yàn)橄嗷ジ綦x的前后級(jí)之間的電源是單獨(dú)的，電源電壓的等級(jí)也可以是不同的。 單片機(jī)的復(fù)位電路以及看門狗電路 看門狗電路 （ Watchdog），簡(jiǎn)稱 WD。 把從熱工儀表輸出的 4~20mA 電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成 0~5V 的電壓信號(hào)輸出。 MAX485 芯片主要有以下特點(diǎn)： ? 單 +5V電源供電 ? 低功耗 ， 工作電流： 120～ 500μA ? 驅(qū)動(dòng)過(guò)載保護(hù) ? 通信傳輸線上可掛 32 個(gè)收發(fā)器方便組成半雙工通信電路 ? 共模輸入電壓范圍： 7V～ +12V MAX485 為 8 腳封裝，引腳配置如圖 所示 : 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 19 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 4 J u n 2 0 08 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ A d m i n i s t r a t o r \桌面 \新建文件夾 \ M y D e s i g n .d dbD r a w n B y:V C C8R01D14DE3RE2A6B7GND5 圖 MAX485 引腳 各引腳功能說(shuō)明如表 所示 : 表 MAX485 引腳功能表 引腳 名稱 功能 1 RO 接收器輸出 2 RE 接收器輸出使能，為“ 0”時(shí)允許接收器輸出 3 DE 驅(qū)動(dòng)器輸出使能，為“ 1”是允許驅(qū)動(dòng)器工作 4 DI 驅(qū)動(dòng)器輸入 5 GND 地 6 A 接收器非反相輸入和驅(qū)動(dòng)器非反相 輸出端 7 B 接收器反相輸入和驅(qū)動(dòng)器反相輸出端 8 Vcc 電源 MAX485 最大的優(yōu)點(diǎn)在于它的多點(diǎn)總線互連功能 ，它可以連接一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)終端同時(shí)通信， 由于它是半雙工方式，只能有一方發(fā)送，一方接受，而且它采用差動(dòng)電平接收的方法提高抗干擾能力，適合在比較惡劣的環(huán)境下工作。 TLC0832 的輸入配置可在多路器尋址時(shí)序中進(jìn)行，多路器地址通過(guò) DI 端移入寄存器。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故 。 128 8 位內(nèi)部 RAM， 32 位雙向輸入輸出線，兩個(gè)十六位定時(shí) /計(jì)時(shí)器， 5 個(gè)中斷源 ， 兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，一個(gè)全雙工異步串行口及時(shí)鐘發(fā)生器等。設(shè)計(jì)智能儀表硬件結(jié)構(gòu)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： 1. 在滿足儀表功能要求、工作可靠的前提下，盡量簡(jiǎn)化智能儀表的硬件結(jié)構(gòu)，以便儀表體積小、成本低。 3) 電源干擾（ Supply Rejection）：當(dāng)電源電壓發(fā)生變動(dòng)時(shí)，也會(huì)影響轉(zhuǎn)換器的技術(shù)性能指標(biāo)。使用串口總線然后再經(jīng)過(guò)一個(gè)電平轉(zhuǎn)換，單片機(jī)可以直接與上位機(jī)進(jìn)行通信。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。 智能測(cè)控系統(tǒng)的功能 本 智能測(cè)控系統(tǒng)實(shí)際上是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，主要是電量的智能測(cè)控系統(tǒng)，被測(cè)參數(shù)包括兩路模擬信號(hào)及一路開(kāi)關(guān)信號(hào)，要求能按定時(shí)和隨機(jī)兩種方式完成上述參數(shù)的采集并傳送至上位系統(tǒng)。由于智能測(cè)控系統(tǒng)面向不同的應(yīng)用領(lǐng)域，采用不同的實(shí)現(xiàn)途徑，使用不同的開(kāi)發(fā)環(huán)境，因此其設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程往往是復(fù)雜而且痛苦的。 同時(shí)介紹了 DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及光電耦合器在單片機(jī)中的應(yīng)用。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記 Intel 和 Philips 的歷史功績(jī)。 開(kāi)關(guān)量的采集選用 AT89C51單片機(jī)，在開(kāi)關(guān)量進(jìn)入單片機(jī)以前須采用光電耦合器去除干擾。電阻網(wǎng)絡(luò)、電流開(kāi)關(guān)的溫度系數(shù)將影響轉(zhuǎn)換器的線性誤差等。 采用成熟技術(shù)和通用器件 成熟技術(shù)和通用技術(shù)器件意味著經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的可靠性再增長(zhǎng)過(guò)程，具有較完整的可靠性有關(guān)數(shù)據(jù)，使研制產(chǎn)品的可靠性有了基本保證。工作電壓范圍寬 ~6V，全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0Hz~24MHz 內(nèi)，比 8751/87C51 等 51系列的 6MHz~12MHz 更具有靈活性，系統(tǒng)能快能慢。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)同時(shí)從 DO 端輸出，并以最高位 (MSB)開(kāi)頭。當(dāng) WRI=1時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存，模擬輸出不變；當(dāng) WR1=0 時(shí)，模擬輸出更新。在本設(shè)計(jì)中我選用了中斷方式。帶來(lái)了很大的麻煩。 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 : 17 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 :R1Ki+5I N T 0D0 R2+5 圖 開(kāi)關(guān)量輸入電路原理圖 圖中 Ki─代表系統(tǒng)外部任何某一種開(kāi)關(guān)信息。 Ub 為偏置電壓，用以進(jìn)行零位平移。同時(shí)，由圖 可得，對(duì)看門狗的復(fù)位由 CS 輸入電平的下降沿完成， SCK 是外部輸入的同步時(shí)鐘信內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 24 號(hào) ； 在對(duì)芯片發(fā)出指令或?qū)懭霐?shù)據(jù)時(shí)，時(shí)鐘前沿將 SI 引腳信號(hào)輸入 ； 在讀數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)鐘后沿將數(shù)據(jù)位輸出到 SO 引腳上。 該電路的缺點(diǎn)：①需要一個(gè)高精度、較大功率的 R1電阻 ， 當(dāng)變送器送來(lái)的信號(hào)為20mA時(shí) ， R1為 250時(shí) ， R1上消耗的功率為 。 分離 P0 口的低 8 位地址和數(shù)據(jù)總線 ： 由于 MCS51 單片機(jī)的 P0 口是分時(shí)復(fù)用的地址 /數(shù)據(jù)總線。 DAC0832 管腳分布如圖 所示： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)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(shù)據(jù)輸入線， TLL電平； ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效； CS：片選信號(hào)輸入線，低電平有效； WR1：為輸入寄存器的寫選通信號(hào)； XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)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(dāng)輸入全為 1 時(shí) Iout1 最大； Iout2：電流輸出線，其值與 Iout1 之和為一常數(shù)； Rfb：反饋信號(hào)輸入線 , 芯片內(nèi)部有反饋電阻； Vcc：電源輸入線 （ +5v～ +15v） ； Vref：基準(zhǔn)電壓輸入線 (10v～ +10v)； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 18 AGND：模擬地，模擬信號(hào)和基準(zhǔn)電源的參考地； DGND：數(shù)字地，兩種地線在基準(zhǔn)電源處共地比較好。分辨率為 （ 5V/256=）。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 13 作為第八位地址接收。 該單片機(jī)具有時(shí)鐘頻率高 ( 最 高 24MHz)、運(yùn)行速度快、內(nèi)含 4KB EEPROM、 P0 口驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)（ 最大 20mA) 等特點(diǎn) ， 在智能化儀器儀表中得到了廣泛的應(yīng)用 。 3) D/A 及 A/D 的輸出帶負(fù)載能力 （ Output Drive Capability） 。 這種將程序固化在單片機(jī)微處理器中， 既降低了成本又提高了運(yùn)行速度及工藝精度，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的信息化網(wǎng)絡(luò)化，利用單片機(jī)的中斷通訊功能，同樣用軟件去實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的通訊功能。為了實(shí)現(xiàn)上 、下位機(jī)之間的通信本設(shè)計(jì)采用了 RS485總線， 它是一個(gè)串口 通信總線的通用接口芯片。在開(kāi)創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上， Intel 公司功不可沒(méi)。 Converter。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)；轉(zhuǎn)換電路； 串行接口 ； 測(cè)控系統(tǒng) ； 變換器內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)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, using different developing environment, the debugging process often is plex moreover than pain. This design mainly introduces the general measurement and control system which is based on the Singlechip Compute. It can gather 4~20 mA digital signal and the switch signal, and output 4~20 mA digital signal and the switch signal, and tranmit the data to PC part. This hardware part of the system in detail introducing the intelligent measurement and control system which realized by AT89C51 series Singlechip Compute, uses the part such as the photoelectricity coupled apparatus, the TLC0832 A/D converter and the I/V Switching circuit realize the functions of the front channel data acquisition as well as uses the DAC0832 D/A converter and V