題t目：基于單片機的通用智能測控系統--下位機部分-wenkub.com

　 　

【正文】 由于電路采用電流并聯負反饋，因此具有較好的恒流性能。把從 D/A 轉換裝置 及反向器 輸出的 0~5V 電壓信號轉換成 4~20mA的輸出。 光電隔離器的作用有：第一，它有隔離開關的作用，因為它具有通斷功能；第二，它具有電平轉換的功能，因為相互隔離的前后級之間的電源是單獨的，電源電壓的等級也可以是不同的。本設計是應用 TIL113 光電耦合器來實現的開關量輸入，電路圖如圖 所 示：采用光 — 電隔離技術，不但可以最大限度地防止現場強電磁干擾的竄入，而且可以防止工頻電源中高次諧波的干擾，也可以有效地切斷電路當中級與級之間的電的聯系，從而保證各級電路內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 25 能獨立可靠地工作。數據不管輸入 /輸出都 是高位在先。圖 電路中， CPU的復位信號共有 3 個：上電復位 (C R4)，人工復位 (S、 R R5)和 Watchdog復位 (C R6)，通過或門綜合后加到 RESET 端。 單片機的復位電路以及看門狗電路 看門狗電路 （ Watchdog），簡稱 WD。如果該系統用于“熱力系統”，則每年都需要二個月左右的調整才能穩定。由于使用環境溫度不同最少得 1W以上。 因為 1V 總為負值 (即 1～ 5V)， 2V 總為正值 (即 +1V)， 適當調解 3WR ，可使 IC2的輸出為 0～ 5V，即將 0到 1V去掉。 把從熱工儀表輸出的 4~20mA 電流信號轉換成 0~5V 的電壓信號輸出。第一，作為輸入口時， 當報警后，單片機開始讀取開關量信息，此時發出以控制信號加到 74LS373的 G 端，使輸入信號再 74LS373 中鎖存，同時把該信號經反相加到 C51 的 INT1 端上，使 單片機響應中斷后在中斷服務程序中將鎖存的數據輸入到在累加器 A 中；第二，74LS373 作為輸出口時，其通過 74LS373 的接線方式有兩種，一種是中斷方式，一中是查詢方式。因此在進行 I/O 接口擴展和存儲器擴展時，可以利用地址鎖存器將地址信號從地址 /數據總 線分離出來，以實現總線的分時復用。 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA2D a t e : 2 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 ( 2 ) \ P R E V I O ~ 1 D BD r a w n B y:1Q22Q53Q64Q95Q126Q157Q168Q19OE11D32D43D74D85D136D147D178D18LE11U27 4L S 3 73 圖 74LS373 引腳 其中： ? 1D～ 8D 為數據輸入端 ? 1Q～ 8Q 為數據輸出端 ? E 為輸出控制端，當 E 為低電平，允許 1Q～ 8Q 輸出到 OUT1～ 8 上，當 E為高電平時，輸出線 OUT1～ 8 為浮空狀態 ? G為數據 輸入控制線，當 G為高電平時，輸出端 1Q～ 8Q的狀態和輸入端 1D～8D 的狀態相同，當 G 為低電平時（下降沿），輸入端 1D～ 8D 的數據鎖存到1Q～ 8Q 的 8 位鎖存器中。 MAX485 芯片主要有以下特點： ? 單 +5V電源供電 ? 低功耗 ， 工作電流： 120～ 500μA ? 驅動過載保護 ? 通信傳輸線上可掛 32 個收發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 : 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 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”時允許接收器輸出 3 DE 驅動器輸出使能，為“ 1”是允許驅動器工作 4 DI 驅動器輸入 5 GND 地 6 A 接收器非反相輸入和驅動器非反相 輸出端 7 B 接收器反相輸入和驅動器反相輸出端 8 Vcc 電源 MAX485 最大的優點在于它的多點總線互連功能 ，它可以連接一臺主機和多臺終端同時通信， 由于它是半雙工方式，只能有一方發送，一方接受，而且它采用差動電平接收的方法提高抗干擾能力，適合在比較惡劣的環境下工作。例如，當CS=WR2=XRER=0， ILE=1，寄存器就處于“透明”狀態，即直通工作方式。 2. DACO832 工作方式簡介： (1) 雙緩沖方式 DAC0832 包含 輸入寄存器和 DAC 寄存器兩個數字寄存器，因此稱為雙緩沖。電子開關陣列與 D/A 轉換器的二進制位相 對應，每閉合一個電子開關，就增加一個二進制權電流（或電壓）增量，并加到輸出求和總線上。 TLC0832 的輸入配置可在多路器尋址時序中進行，多路器地址通過 DI 端移入寄存器。 SAR 比較器用于對電阻梯形內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 16 網絡輸出的逐次信號和輸入模擬信號進行比較，比較器輸出則用于表示大于還是小于電阻梯形網絡的輸出。 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 15 TLC0832 的管腳圖如圖 所示： 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 C / R E F8C L K7DO6DI5CS1C H 02C H 13GND4 圖 TLC0832 的管腳圖 1. 芯片引腳分配和特點 TLC0832 引腳分配如上圖所示： 其特點如下： ? 逐次逼近型， 8 位分辨率，基準電壓 5 伏 ? 單 5V供電，信號輸入范圍為 0～ 5V ? 輸入和輸出電平與 TTL 和 CMOS 兼容 ? 在輸入頻率為 250KHz，轉換時間為 32μs ? 有兩個可多路選擇的模擬輸入通道 2. TLC0832 的的工作原理： TLC0832 處于工作狀態時，置 CS 端方便可啟動轉換，并使所有的邏輯電路使能。 電源及時鐘： VCC、 VSS； XTAL XTAL2。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 。在給出地址 “1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 128 8 位內部 RAM， 32 位雙向輸入輸出線，兩個十六位定時 /計時器， 5 個中斷源 ， 兩級中斷優先級，一個全雙工異步串行口及時鐘發生器等。可用 5V電壓編程，而且擦寫時間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時間的百分之一，與 8751/87C51 的 12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領域。 AT89C51 有 40 條引腳，其引腳圖如下圖： 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 11 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 :P 1. 01P 1. 12P 1. 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 C40A T 89 C 5 1 圖 AT89C51 引腳圖 1. 主要性能參數： ? 與 MCS51 系列的單片機在指令系統和引腳 上完全兼容 ? 片內有 4k 字節在線可復編程快擦寫程序存儲器 ? 全靜態工作，工作范圍： 0Hz~24MHz ? 三級程序存儲器加密 ? 128 8 位內部 RAM ? 32 位雙向輸入輸出線 ? 兩個十六位定時器 /計數器 ? 五個中斷源，兩級中斷優先級 ? 一個全雙工的異步串行口 ? 間歇和掉電工作方式 2. 功能特性概述 ： 內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 12 AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處理器 ， 片內有 4k 字節的在線可重復編程快擦快寫程度存儲器 ， 能重復寫入 /擦除解 1000 次 ， 數據保存時間為十年。 5. 考慮硬件結構有一定的靈活性和可擴充性。設計智能儀表硬件結構時要注意以下幾點： 1. 在滿足儀表功能要求、工作可靠的前提下，盡量簡化智能儀表的硬件結構，以便儀表體積小、成本低。 要注意簡化電路結構 必須使電路盡量簡化，即“越簡單越可 靠”性工程的重要定理，“簡單”在產品中表現為電路簡單和元器件少，這就要求使用盡量功能多、性能好的元器件。 4. 另外 DAC0832 數模轉換器設計時應考慮的因素還有： 1) 內部無參考電壓 ,需外部參考電源電路。例如： 1) 外部時鐘的時 鐘頻率 （ Clock Rate） ： 每種 A/D 轉換器都要求一定范圍的時鐘頻率。 3) 電源干擾（ Supply Rejection）：當電源電壓發生變動時，也會影響轉換器的技術性能指標。例如放大器、比較器輸出電壓、電流因溫度變化發生偏移時，內蒙古科技大學畢業設計說明書（畢業論文） 7 將影響轉換器零誤差。 為了實現控制參數的實時性和有效性，用報警裝置來控制。 在單片機內部利用軟件實