多功能數(shù)字調(diào)節(jié)器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　?、?緒論2</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景2</p><p>　　1.2 儀表的功能2</p><p><b>　?、?總體設(shè)計(jì)4</b></p><p>　?、?多功能數(shù)字調(diào)節(jié)器的介紹5</p><p>　　3

2、.1 數(shù)字調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的功能5</p><p>　　3.2 各部分的組成6</p><p>　　3.2.1輸入與輸出信號(hào)6</p><p>　　3.2.2控制面板結(jié)構(gòu)8</p><p><b>　　3.2.3設(shè)置9</b></p><p>　?、?系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)11</p>

3、;<p>　　4.1 輸入電路12</p><p>　　4.1.1多路模擬開(kāi)關(guān)的選型13</p><p>　　4.1.2 A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135的電路設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.2 主電路17</p><p>　　4.2.1單片機(jī)的選擇18</p><p>　　4.2.2 ROM的

4、擴(kuò)展19</p><p>　　4.2.3計(jì)數(shù)器CD404020</p><p>　　4.2.4 定時(shí)器 82C5421</p><p>　　4.3 輸出電路22</p><p>　　4.4 報(bào)警、顯示電路24</p><p>　　4.4.1報(bào)警介紹24</p><p>

5、　　4.4.2繼電器介紹25</p><p>　　4.4.3 ICL713526</p><p>　　4.5 通信模塊27</p><p>　?、?軟件設(shè)計(jì)30</p><p>　　5.1 C語(yǔ)言的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)30</p><p>　　5.1.1 語(yǔ)言的選擇30</p><p>

6、　　5.1.2 匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)31</p><p><b>　　結(jié) 論36</b></p><p><b>　　致 謝37</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)38</p><p><b>　　附錄(一)39</b></p>&l

7、t;p><b>　　附錄(二)40</b></p><p><b>　　⒈ 緒論</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　多功能數(shù)字調(diào)節(jié)器它屬于智能儀表系列，是在總結(jié)國(guó)內(nèi)外智能儀表的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用特點(diǎn)，運(yùn)用華斯奧特人的智慧而研制的最

8、新一代智能儀表。目前該儀表首倡了兩項(xiàng)國(guó)內(nèi)國(guó)際第一：第一個(gè)在智能化儀表中大膽引入了模塊化集成概念；第一個(gè)在智能儀表中采用了全貼片式的焊接工藝。基于以上優(yōu)勢(shì)，儀表具有如下主要特點(diǎn)：</p><p>　　儀表現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性，儀表的抗干擾性及擁護(hù)對(duì)儀表的維護(hù)能力都得到了大幅的提升。而且在儀表的外觀，結(jié)構(gòu)，工藝和操作界面的人性化上都做了較大程度的改進(jìn)，給用戶在安裝和維護(hù)上帶來(lái)了極大的方便。</p>

9、<p>　　操作簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，一表多用。用戶通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)類型輸入。</p><p>　　軟件自動(dòng)校零，消除溫漂和時(shí)漂引起的測(cè)量誤差。</p><p>　　儀表采用數(shù)字濾波技術(shù)，能夠識(shí)別，抑制工況系統(tǒng)中測(cè)量信號(hào)伴隨的低頻擾動(dòng)及規(guī)則干擾源從而提高了抗干擾能力。</p><p>　　輸出自由可選：繼電器觸電輸出模擬量變送輸出；+24VDC電源饋

10、電輸出。</p><p>　　具有軟件自動(dòng)監(jiān)測(cè)故障，報(bào)警功能。</p><p>　　模塊化結(jié)構(gòu)，貼片式封裝，使儀表美觀大大方，抗干擾能力強(qiáng)。</p><p>　　采用卡入式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于安裝維修，調(diào)換；安裝尺寸與國(guó)內(nèi)國(guó)外儀表通用。</p><p>　　由于數(shù)字調(diào)節(jié)器在石油，化工，電力，冶金上的廣泛應(yīng)用，在熟悉數(shù)字顯示儀表的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)字調(diào)節(jié)器

11、進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)數(shù)字調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)，可以綜合全面的掌握我們過(guò)去所學(xué)到知識(shí)，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的匯總與強(qiáng)化。</p><p>　　1.2 儀表的功能</p><p>　　多功能數(shù)字調(diào)節(jié)器采用新型單片機(jī)作為中央處理器，對(duì)PID調(diào)節(jié)、輸入信號(hào)、顯示、鍵盤(pán)操作等進(jìn)行處理。調(diào)節(jié)器控制功能除采用連續(xù)PID調(diào)節(jié)外還具有多種特殊調(diào)節(jié)功能，各參數(shù)均可通過(guò)鍵盤(pán)自由設(shè)定。可對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行多種處理。高分辨的A/D轉(zhuǎn)換器

12、使調(diào)節(jié)器具有很高的測(cè)量精度。采用萬(wàn)能輸入，輸入方式靈活。輸出控制信號(hào)可是4~20mA電流信號(hào)，也可是固態(tài)繼電器控制信號(hào)。調(diào)節(jié)器還具有變送、配電和RS485通訊功能，可方便地與上位設(shè)備及其他儀表組成控制系統(tǒng)。該儀表具有軟件校正功能，可精確方便的進(jìn)行精度校正，提高了儀表的精度，同時(shí)也提高了儀表的可靠性。數(shù)字調(diào)節(jié)器采用模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，功能強(qiáng)大，易學(xué)易用。該儀表是一種高性能價(jià)格比的新型調(diào)節(jié)器，廣泛適用于石油、化工、電力、冶金等工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)過(guò)程

13、控制，可對(duì)溫度、壓力、流量、液位等各種工程物理量進(jìn)行測(cè)量、顯示和控制。</p><p>　　調(diào)節(jié)器共有兩種狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)（含報(bào)警和異常）及設(shè)置狀（校正）。調(diào)節(jié)器上</p><p>　　電或復(fù)位時(shí)直接進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。顯示PV和OUT值，控制狀態(tài)為手動(dòng)，輸出為0%。設(shè)置分為一級(jí)設(shè)置和二級(jí)設(shè)置，每級(jí)均有各自的密碼，所需設(shè)置的參數(shù)相應(yīng)分為一級(jí)參數(shù)和二級(jí)參數(shù)。一級(jí)參數(shù)是在運(yùn)行過(guò)程中需調(diào)整的參數(shù)，二級(jí)參

14、數(shù)是在運(yùn)行過(guò)程中不允許修改的參數(shù)。在設(shè)置狀態(tài)控制程序停止運(yùn)行，輸出參數(shù)保持進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)前的值。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)突出的矛盾是在低成本、小空間以及十分有限的資源基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高性能和多功能，以及如何通過(guò)低速器件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。</p><p><b>　?、?總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中對(duì)數(shù)字調(diào)節(jié)器的功能做一些詳細(xì)

15、的闡述，多功能數(shù)字調(diào)節(jié)器可對(duì)溫度、壓力、流量、液位等各種工程物理量進(jìn)行測(cè)量、顯示和控制。在顯示和控制方面操作簡(jiǎn)單，只需對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作就可實(shí)現(xiàn)所需的控制。在應(yīng)用過(guò)程中要對(duì)數(shù)字調(diào)節(jié)器首先進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置分一級(jí)設(shè)置和二級(jí)設(shè)置，對(duì)數(shù)字調(diào)節(jié)器的設(shè)置做了簡(jiǎn)要的敘述。設(shè)計(jì)把主要工作放在了對(duì)數(shù)字調(diào)節(jié)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，包括了對(duì)原理圖中整體介紹，其中包括對(duì)輸入電路，主電路，輸出電路的詳細(xì)介紹。這部分電路主要以單片機(jī)AT89C52為中心，外加對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)

16、換器，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器等的設(shè)計(jì)。這部分電路主要是原理圖的核心部分，要對(duì)其作詳細(xì)的介紹。其次數(shù)字調(diào)節(jié)器還具有顯示和報(bào)警的功能，這也是數(shù)字調(diào)節(jié)器的一個(gè)重要功能，當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)了規(guī)定的范圍時(shí)，數(shù)字調(diào)節(jié)器就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，報(bào)警是通過(guò)繼電器進(jìn)行報(bào)警的，報(bào)警時(shí)報(bào)警指示燈就會(huì)亮，論文中對(duì)這部分電路做了詳細(xì)的介紹。對(duì)于顯示電路論文也做了簡(jiǎn)單的敘述，顯示主要通過(guò)芯片ICL7135來(lái)控制。所以論文的主要設(shè)計(jì)思路放在了對(duì)數(shù)字調(diào)節(jié)器的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，最

17、后對(duì)其程序的運(yùn)行做了大量的工作。</p><p>　　該設(shè)計(jì)中所用到的知識(shí)涉及到單片機(jī)，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，光耦，模擬開(kāi)關(guān)等方面的知識(shí)。在軟件設(shè)計(jì)中還用到了單片機(jī)C語(yǔ)言編程。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，PLC技術(shù)，誤差理論等技術(shù)在設(shè)計(jì)中業(yè)有所體現(xiàn)，在原理圖方面主要用PROTEL99SE對(duì)原理圖進(jìn)行繪制。從而對(duì)數(shù)字調(diào)節(jié)器做了深入的解剖與分析。 </p><p>　　⒊ 多功能數(shù)字調(diào)節(jié)器的介紹</p&

18、gt;<p>　　3.1 數(shù)字調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的功能</p><p>　　多功能數(shù)字調(diào)節(jié)器采用新型單片機(jī)作為中央處理器，對(duì)PID調(diào)節(jié)、輸入信號(hào)、顯示、鍵盤(pán)操作等進(jìn)行處理。調(diào)節(jié)器控制功能除采用連續(xù)PID調(diào)節(jié)外還具有多種特殊調(diào)節(jié)功能，各參數(shù)均可通過(guò)鍵盤(pán)自由設(shè)定。可對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行多種處理。高分辨的A/D轉(zhuǎn)換器使調(diào)節(jié)器具有很高的測(cè)量精度。采用萬(wàn)能輸入，輸入方式靈活。輸出控制信號(hào)可是4~20mA電流信號(hào)，也可是固

19、態(tài)繼電器控制信號(hào)。調(diào)節(jié)器還具有變送、配電和RS485通訊功能，可方便地與上位設(shè)備及其他儀表組成控制系統(tǒng)。該儀表具有軟件校正功能，可精確方便的進(jìn)行精度校正，提高了儀表的精度，同時(shí)也提高了儀表的可靠性。數(shù)字調(diào)節(jié)器采用模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，功能強(qiáng)大，易學(xué)易用。該儀表是一種高性能價(jià)格比的新型調(diào)節(jié)器，廣泛適用于石油、化工、電力、冶金等工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)過(guò)程控制，可對(duì)溫度、壓力、流量、液位等各種工程物理量進(jìn)行測(cè)量、顯示和控制。</p><

20、p>　　調(diào)節(jié)器共有兩種狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)（含報(bào)警和異常）及設(shè)置狀（校正）。調(diào)節(jié)器上電或復(fù)位時(shí)直接進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。顯示PV和OUT值，控制狀態(tài)為手動(dòng)，輸出為0%。設(shè)置分為一級(jí)設(shè)置和二級(jí)設(shè)置，每級(jí)均有各自的密碼，所需設(shè)置的參數(shù)相應(yīng)分為一級(jí)參數(shù)和二級(jí)參數(shù)。一級(jí)參數(shù)是在運(yùn)行過(guò)程中需調(diào)整的參數(shù)，二級(jí)參數(shù)是在運(yùn)行過(guò)程中不允許修改的參數(shù)。在設(shè)置狀態(tài)控制程序停止運(yùn)行，輸出參數(shù)保持進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)前的值。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中

21、采用了積分分離PID，可獲得比一般PID更好的調(diào)節(jié)效果。在設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)突出的矛盾是在低成本、小空間以及十分有限的資源基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高性能和多功能，以及如何通過(guò)低速器件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。</p><p>　　多功能數(shù)字調(diào)節(jié)器與現(xiàn)有同類型數(shù)顯調(diào)節(jié)器的功能基本相同，其基本功能如下:</p><p><b>　?、?I∕O基本功能</b></p><p>　

22、　控制輸入信號(hào)PV：1點(diǎn) 萬(wàn)能輸入。</p><p>　　控制輸出信號(hào)AOI：1點(diǎn) 4mA～20mAd.c.</p><p>　　PWM：1點(diǎn) 固態(tài)繼電器控制輸出。</p><p>　　報(bào)警輸出信號(hào)：2點(diǎn) 繼電器觸點(diǎn)輸出。</p><p><b>　　I/O選用功能</b></p><p>

23、;　　外給定信號(hào)RSP：1點(diǎn) 4mA～20mAd.c.或1V～5Vd.c.</p><p>　　變送輸出AOV：1點(diǎn) 1V～5Vd.c.</p><p>　　配電輸出：1點(diǎn) 24Vd.c.</p><p>　　⑵ PV信號(hào)輸入處理</p><p>　　·線性化：調(diào)節(jié)器對(duì)熱電偶或熱電阻信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行線性化處理。</p>

24、<p>　　·開(kāi)方：帶小信號(hào)切除。</p><p>　　·數(shù)字濾波：濾波時(shí)間常數(shù)為0.0s～999.9s。</p><p>　　·報(bào)警：2點(diǎn) 報(bào)警類型由用戶設(shè)定。</p><p><b>　?、?控制算法</b></p><p>　　①PID具有以下功能：</p>

25、<p>　　·偏差PID或微分先行PID ·串級(jí)</p><p>　　·比率、偏置 ·積分分離</p><p>　　·積分限幅 ·偏差報(bào)警</p><p>　　·非線性調(diào)節(jié)

26、 ·多種跟蹤</p><p><b>　?、?手動(dòng)(MAN)</b></p><p>　　可進(jìn)行手動(dòng)操作和手動(dòng)/自動(dòng)無(wú)擾切換。</p><p>　　③ 脈寬調(diào)制(PWM)</p><p>　　用于時(shí)間比例調(diào)節(jié)，脈沖周期可人為設(shè)置。</p><p>　

27、　(4) 通信功能 (選用)</p><p>　　調(diào)節(jié)器可通過(guò)RS485通信接口與上位設(shè)備進(jìn)行通信。</p><p>　　3.2 各部分的組成</p><p>　　3.2.1輸入與輸出信號(hào)</p><p>　　多功能數(shù)字調(diào)節(jié)器有多種輸入信號(hào)，其輸入信號(hào)的種類由下表所示：</p><p>　　表3.1 輸入信號(hào)種類&

28、lt;/p><p>　　數(shù)字調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)有</p><p>　　⑴控制輸出：4 mA ~20 mA d.c. (負(fù)載電阻≤600Ω) 或 </p><p>　　脈寬調(diào)制信號(hào)(觸點(diǎn)容量：24V d.c./1A)</p><p>　?、谱兯洼敵觯?V～5Vd.c.或4mA～20mA(負(fù)載電阻≤600Ω)可選。</p><p&

29、gt;　?、?直流24V輸出，負(fù)載≤30mA</p><p>　?、葓?bào)警輸出：1組～2組繼電器輸出。</p><p>　　觸點(diǎn)容量：220V a.c./3A或24V d.c./6A</p><p>　　報(bào)警方式：下下限、下限、上限、上上限。</p><p>　　3.2.2控制面板結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖1.1 控

30、制面板結(jié)構(gòu)</p><p>　　上圖為數(shù)字調(diào)節(jié)器的控制面板圖形結(jié)構(gòu)圖，其具體功能如下：</p><p><b>　　⑴ 顯示：</b></p><p>　　大4位數(shù)碼顯示 (紅色) —— 在運(yùn)行狀態(tài)顯示被控信號(hào)PV 。在設(shè)置狀態(tài)顯示設(shè)置參數(shù)代碼。</p><p>　　小4位數(shù)碼顯示 (紅色) —— 在運(yùn)行狀態(tài)顯示給定(S

31、P)/輸出(OUT)信號(hào) 。在設(shè)置狀態(tài)顯示設(shè)置參數(shù)值。</p><p>　　注：SP信號(hào)在串級(jí)(C)狀態(tài)顯示的是外給定(RSP)信號(hào)。在手動(dòng)(M)或自動(dòng)(A)狀態(tài)通常顯示的是內(nèi)給定(LSP)信號(hào)，此時(shí)若同時(shí)按下“MC”鍵和“SET”鍵(注意：“SET”鍵不可先按下)SP顯示窗將顯示RSP信號(hào)。</p><p>　?、?指示：LED燈4個(gè)。</p><p>　　AH

32、：高位報(bào)警（紅色）</p><p>　　AL：低位報(bào)警（紅色）</p><p>　　M/A/C：運(yùn)行狀態(tài)指示（黃色） M狀態(tài) ——燈閃；</p><p>　　A 狀態(tài) ——燈滅；</p><p>　　C 狀態(tài) —— 燈亮。</p><p>　　SP/OUT：給定值SP與控制輸出信號(hào)顯示切換指示（綠色）</p&g

33、t;<p>　　顯示SP信號(hào) —— 燈滅；</p><p>　　顯示OUT信號(hào) —— 燈亮。</p><p>　　異常：輸入超限——上限超限報(bào)警燈AH閃爍</p><p>　　下限超限報(bào)警燈AL閃爍</p><p><b>　?、?按鍵</b></p><p><b>　　

34、“SET” ：</b></p><p>　　· 在運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入一級(jí)設(shè)置狀態(tài)。</p><p>　　· 在一級(jí)設(shè)置狀態(tài)按“SET”鍵超過(guò)20秒進(jìn)入二級(jí)設(shè)置狀態(tài)。</p><p>　　· 在設(shè)置狀態(tài)配合“△”/“▽”鍵進(jìn)行設(shè)置項(xiàng)的前后順序調(diào)出。</p><p>　　· 在設(shè)置狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置參數(shù)確認(rèn)

35、（寫(xiě)入）。</p><p><b>　　· 見(jiàn)“MC”鍵</b></p><p><b>　　“△”和“▽” ：</b></p><p>　　· 見(jiàn)“SET”鍵的第三項(xiàng)。</p><p>　　· 見(jiàn)“MC”鍵的第一項(xiàng)。</p><p>　　

36、83; 進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)和設(shè)置參數(shù)的增/減操作。</p><p><b>　　“M C” ：</b></p><p>　　· 進(jìn)行控制狀態(tài)切換。運(yùn)行的初態(tài)為“M”，配合“△”和“▽”鍵按M—A—C順序來(lái)回切換。</p><p>　　· 在運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行SP/OUT燈指示切換。</p><p>　　·

37、; 對(duì)于有外給定功能的調(diào)節(jié)器，在“M”或“A”狀態(tài)下“MC”鍵與“SET”鍵同時(shí)按下時(shí)“SP/OUT”顯示窗將顯示外給定RSP值。</p><p>　　· 從一級(jí)設(shè)置狀態(tài)返回。</p><p>　　· 在二級(jí)設(shè)置狀態(tài)用于初始值調(diào)入。</p><p><b>　　“О” ：</b></p><p>&l

38、t;b>　　CPU復(fù)位。用于</b></p><p>　　·從二級(jí)設(shè)置狀態(tài)返回。</p><p>　　· 人為進(jìn)行CPU復(fù)位。如當(dāng)調(diào)節(jié)器出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行人為復(fù)位，重新啟動(dòng)，可消除干擾引起的偶然異常。</p><p><b>　　3.2.3設(shè)置</b></p><p>　　調(diào)節(jié)器有兩種工

39、作狀態(tài)：設(shè)置（含校正）狀態(tài)和運(yùn)行（含報(bào)警和異常）狀態(tài)。在首次投入運(yùn)行時(shí)，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后必須先人為進(jìn)入二級(jí)設(shè)置狀態(tài)對(duì)進(jìn)行設(shè)置，調(diào)節(jié)器才能正常進(jìn)行校正和運(yùn)行。</p><p><b>　?、?設(shè)置類型</b></p><p>　　設(shè)置分為一級(jí)設(shè)置和二級(jí)設(shè)置，每級(jí)均有各自的密碼。所需設(shè)置的參數(shù)相應(yīng)分為一級(jí)參數(shù)和二級(jí)參數(shù)。</p><p>　　一級(jí)參數(shù)

40、是在運(yùn)行過(guò)程中需調(diào)整的。進(jìn)行一級(jí)參數(shù)設(shè)置時(shí)輸出參數(shù)保持進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)前的值。鍵盤(pán)操作和顯示均按一級(jí)設(shè)置的規(guī)定進(jìn)行。</p><p>　　二級(jí)參數(shù)是在運(yùn)行過(guò)程中不允許修改的。進(jìn)行二級(jí)參數(shù)設(shè)置時(shí)儀表輸出參數(shù)保持進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)前的值。若這時(shí)按下MC鍵，儀表將對(duì)各設(shè)置項(xiàng)調(diào)入初始值，用戶在初始值的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)置。否則，用戶將在原有設(shè)置值的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)置。在用戶首次設(shè)置時(shí)，最好在初始值的基礎(chǔ)上設(shè)置。以后若需要修改設(shè)置就應(yīng)在原有設(shè)

41、置的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)置。</p><p><b>　?、?密碼</b></p><p>　　參數(shù)設(shè)置只能由儀表人員進(jìn)行。因此，在按“SET”鍵后必須輸入相應(yīng)的密碼才能進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)。調(diào)節(jié)器內(nèi)定密碼見(jiàn)表9。</p><p><b>　　表3.2 設(shè)置密碼</b></p><p>　?、?設(shè)置狀態(tài)的進(jìn)入和退出

42、</p><p><b>　?、僖患?jí)設(shè)置</b></p><p>　　在運(yùn)行狀態(tài)按“SET”鍵，初始顯示為一級(jí)密碼代碼和初值。密碼設(shè)置正確，再按“SET”鍵進(jìn)入一級(jí)參數(shù)的設(shè)置。按“△”/“▽”鍵，進(jìn)行參數(shù)修改（此時(shí)對(duì)手動(dòng)狀態(tài)的控制輸出值不起作用）。再按“SET”鍵將設(shè)置好的參數(shù)寫(xiě)入調(diào)節(jié)器。</p><p>　　同時(shí)按“SET”和“△”/“▽”鍵

43、進(jìn)行設(shè)置項(xiàng)的前后調(diào)出，以進(jìn)行其它項(xiàng)的修改。</p><p>　　按“MC”鍵退出，返回運(yùn)行狀態(tài)。</p><p><b>　　②二級(jí)設(shè)置</b></p><p>　　在一級(jí)設(shè)置狀態(tài)按“SET”鍵超過(guò)20秒即可進(jìn)入二級(jí)設(shè)置狀態(tài)。初始顯示為二密碼代碼和初值。密碼設(shè)置正確，按“SET”鍵進(jìn)入二級(jí)參數(shù)的第一項(xiàng)，以后的操作同一級(jí)設(shè)置。按“О”(復(fù)位)鍵退

44、出，從新運(yùn)行初始化程序。</p><p><b>　?、?系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　多功能數(shù)字調(diào)節(jié)器的硬件電路按電路模塊來(lái)分分為第一部分為CPU及外圍處理電路，第二部分為電源變壓轉(zhuǎn)換電路，第三部分為信號(hào)輸入處理電路，第四部分為報(bào)警電路，第五部分為信號(hào)輸出電路，第六部分為顯示、按鍵電路。按主電路來(lái)分有分為基本輸入電路，主電路，輸出電路三部分。各部分又由

45、不同的芯片和元器件組成，發(fā)揮著各自的作用。</p><p>　　為了在低成本、小空間以及十分有限的資源基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高性能和多功能，對(duì)數(shù)字調(diào)節(jié)器整機(jī)的電路框圖設(shè)計(jì)如下</p><p><b>　　PWM轉(zhuǎn)換</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　+5V -5V +

46、24V</p><p><b>　　220Va.c</b></p><p>　　圖4.1 整體電路框圖</p><p><b>　　4.1 輸入電路</b></p><p>　　多功能數(shù)字調(diào)節(jié)器可接收的輸入信號(hào)包括標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號(hào)、熱電偶、熱電阻及毫伏等21種信號(hào)。為此采用了多種類型信號(hào)輸入處

47、理電路。通過(guò)兩個(gè)八路模擬信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)4051來(lái)分別選擇輸入信號(hào)種類和放大倍數(shù)，經(jīng)過(guò)處理后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)高精度雙積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135完成模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。具體應(yīng)用時(shí)，通過(guò)按鍵對(duì)輸入信號(hào)種類和量程進(jìn)行設(shè)置，并進(jìn)行精度校正。從而實(shí)現(xiàn)了多信號(hào)無(wú)跳線切換及高精度轉(zhuǎn)換。</p><p>　　其具體電路如下圖所示：</p><p>　　圖4.2 輸入電路圖</p><p&g

48、t;　　4.1.1多路模擬開(kāi)關(guān)的選型</p><p>　　由于輸入信號(hào)有熱電阻，熱電偶，遠(yuǎn)傳電阻，直流電壓、直流電流等不同信號(hào)，而且不同分度號(hào)的熱電偶和熱電阻信號(hào)所需放大的倍數(shù)也不同，所以必須根據(jù)不同的信號(hào)類型來(lái)控制模擬信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)4051來(lái)選通特定的輸入通道和放大倍數(shù)。模擬信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)4051的A,B,C端分別由74LS373的Q0,Q1,Q2來(lái)控制,由A,B,C的BCD碼來(lái)決定由哪一路信號(hào)輸入。同理，另一個(gè)4

49、051的A、B、C的值決定該信號(hào)的放大倍數(shù)。處理過(guò)后的信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ICL7135內(nèi)部進(jìn)行模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換后，對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸入到單片機(jī)中。下面分別對(duì)模擬開(kāi)關(guān)CD4051和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的作用介紹如下：</p><p>　　CD4051是單八路模擬開(kāi)關(guān)，其引腳功能見(jiàn)圖2。CD4051相當(dāng)于一個(gè)單刀八擲開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)接通哪一通道,由輸入的3位地址碼ABC來(lái)決定。 “INH”是禁止端,當(dāng)“INH”=1時(shí),各通道均不接通。此外

50、,CD4051還設(shè)有另外一個(gè)電源端VEE,以作為電平位移時(shí)使用,從而使得通常在單組電源供電條件下工作的CMOS電路所提供的數(shù)字信號(hào)能直接控制這種多路開(kāi)關(guān),并使這種多路開(kāi)關(guān)可傳輸峰－峰值達(dá)15V的交流信號(hào)。例如,若模擬開(kāi)關(guān)的供電電源VDD=＋5V,VSS=0V,當(dāng)VEE=－5V時(shí),只要對(duì)此模擬開(kāi)關(guān)施加0～5V的數(shù)字控制信號(hào),就可控制幅度范圍為－5V～＋5V的模擬信號(hào)。</p><p>　　圖4 .3 CD4051管

51、腳圖</p><p>　　使用CD4051應(yīng)注意的3個(gè)要點(diǎn)：</p><p>　?、?使用單電源時(shí)，CD4051的VEE可以和GND相連。⑵ 強(qiáng)烈建議A，B，C三路片選端要加上拉電阻。</p><p>　?、?CD4051的公共輸出端不要加濾波電容（并聯(lián)到地），否則不同通道轉(zhuǎn)換后的電</p><p>　　壓經(jīng)電容沖放電后會(huì)引起極大的誤差。&

52、lt;/p><p>　　4.1.2 A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135的電路設(shè)計(jì)</p><p>　　模擬信號(hào)輸入單片機(jī)之前要先經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，放大器的輸出信號(hào)輸入到ICL7135的INST斷,經(jīng)轉(zhuǎn)換后將數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)中.本設(shè)計(jì)采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器為ICL7135.</p><p>　　在常用的A/D轉(zhuǎn)換芯片（如ADC0809、ICL7135、ICL7109等）中，ICL7135

53、與其余幾種有所不同，它是一種四位半的雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，具有精度高（精度相當(dāng)于14位二進(jìn)制數(shù)）、價(jià)格低廉、抗干擾等優(yōu)點(diǎn) . ICL7135是28腳DIP封裝。其引腳功能如下：{1}腳(V-)-5V電源端;{2}腳(VREF)基準(zhǔn)電壓輸入端;{3}腳(AGND)模擬地;{4}腳(INT)積分器輸入端,接積分電容;{5}腳(AZ)積分器和比較器反相輸入端,接自零電容;{6}腳(BUF)緩沖器輸出端,接積分電阻;{7}腳(CREF+)基準(zhǔn)電容

54、正端;{8}腳(CREF-)基準(zhǔn)電容負(fù)端;{9}腳(IN-)被測(cè)信號(hào)負(fù)輸入端;{10}腳(IN+)被測(cè)信號(hào)正輸入端;{11}腳(V+)+5V電源端;{12}、{17}～{20}腳(D1～D5)位掃描輸出端;{13}～{16}腳(B1～B4)BCD碼輸出端;{21}腳(BUSY)忙狀態(tài)輸出端;{22}腳(CLK)時(shí)鐘信號(hào)輸入端;{23}腳(POL)負(fù)極性信號(hào)輸出端;{24}腳(DGND)數(shù)字地端;{25}腳(R/H)運(yùn)行／讀數(shù)控制端;{2

55、6}腳(STR)數(shù)據(jù)選通輸</p><p>　　圖4.4 ICL7135電路圖</p><p>　　ICL7135的主要性能特點(diǎn)為： ①.輸入阻抗達(dá)109Ω以上,對(duì)被測(cè)電路幾乎沒(méi)有影響;</p><p><b>　?、谧詣?dòng)校零;</b></p><p>　?、?有精確的差分輸入電路; </p>

56、<p>　?、茏詣?dòng)判別信號(hào)極性;</p><p>　　⑤.有超、欠壓輸出信號(hào)</p><p>　　⑥.采用位掃描與BCD碼輸出。</p><p>　　ICL7135的測(cè)量周期包括下列四相（節(jié)拍）：</p><p>　　（1）AUTO-ZERO（自動(dòng)調(diào)零）相</p><p>　　在該相時(shí)，內(nèi)部IN+和IN-輸

57、入與引腳斷開(kāi)，且在內(nèi)部連接到ANLG-COMMON，基準(zhǔn)電容被充電至基準(zhǔn)電壓，系統(tǒng)接成閉環(huán)并為自動(dòng)調(diào)零（AUTOZERO）電容充電以補(bǔ)償緩沖放大器、積分器和比較器的失調(diào)電壓。此時(shí)，自動(dòng)調(diào)零精度令受系統(tǒng)噪聲的限制，以輸入為基準(zhǔn)的總失調(diào)小于10μV。</p><p>　?。?）SINGAL-INTEGRATE（信號(hào)積分）相</p><p>　　在該相，自動(dòng)調(diào)零環(huán)路被打開(kāi)，內(nèi)部的IN+和IN-輸

58、入被連接至外部引腳。在固定的時(shí)間周期內(nèi)，這些輸入端之間的差分電壓被積分。當(dāng)輸入信號(hào)相對(duì)于轉(zhuǎn)換器電源不反相（NO-RETURN）時(shí)，IN-可直接連接至ANJG-COMMON以便輸出正確的共模電壓。同時(shí)，在這一相完成的基礎(chǔ)上，輸入信號(hào)的極性將被系統(tǒng)所記錄。</p><p>　?。?）DEINTEGRATE（去積分）相</p><p>　　該相的基準(zhǔn)用于完成去積分（DEINTEGRATE）任務(wù)，

59、此時(shí)內(nèi)部IN-在內(nèi)部連接ANLG-COMMON，IN+跨接至先前已充電的基準(zhǔn)電容，所記錄的輸入信號(hào)的極性可確保以正確的極性連接至電容以使積分器輸出極性回零。輸出返回至零所需的時(shí)間正比于輸入信號(hào)的幅度。返回時(shí)間顯示為數(shù)字讀數(shù)，并由1000（Vid/Vref）確定。滿度或最大轉(zhuǎn)換值發(fā)生在Vid等于Vref的兩倍時(shí)。</p><p>　?。?）ZERO-INTEGRATE（積分器返回零）相</p><

60、;p>　　內(nèi)部的IN-連接到ANLG-COMMON，系統(tǒng)接成閉環(huán)以使積分器輸出返回到零。通常這相需要100～200個(gè)時(shí)鐘脈沖，但是在超范圍（OVERRANGE）轉(zhuǎn)換后，則需要6200個(gè)脈沖。     在小型化儀表中,應(yīng)該以最少的元件完成盡可能多的任務(wù)。單片機(jī)有32個(gè)I/O口，每個(gè)口都有各自用途，都很重要。如果利用ICL7135的BCD碼和STB選通信號(hào)就要占5個(gè)I/O口,而利用ICL7

61、135的“busy”端,只要一個(gè)I/O和89C52內(nèi)部的一個(gè)定時(shí)器就可以把ICL7135的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)。   首先介紹ICL7135的“busy”端的功能。ICL7135是以雙積分方式進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的電路。每個(gè)轉(zhuǎn)換周期分為三個(gè)階段：</p><p><b>　?、?自動(dòng)調(diào)零階段</b></p><p>　?、?被測(cè)電壓積分階段</p&

62、gt;<p>　?、?對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行反積分階段以輸入電壓Vx為例,其積分器輸出端（ICL7135的4腳）的波形如圖1所示。</p><p>　　圖4.5 busy 波形圖</p><p>　　“busy”輸出端（ICL7135的21腳）高電平的寬度等于積分和反積分時(shí)間之和。ICL7135內(nèi)部規(guī)定積分時(shí)間固定為10001個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)間,反積分時(shí)間長(zhǎng)度與被測(cè)電壓的大小成比例。

63、如果利用單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對(duì)ICL7135的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù),利用“busy”作為計(jì)數(shù)器門(mén)控信號(hào),控制計(jì)數(shù)器只能在busy為高電平時(shí)計(jì)數(shù),將這段busy高電平時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù) 圖2是MCS-51定時(shí)器的邏輯框圖。 如果我們把T0規(guī)定為模式1定時(shí)器方式。定時(shí)器控制端（89C52的12腳）接ICL7135的“busy”端。這樣就能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器由“busy”控制對(duì)單片機(jī)1/12時(shí)鐘頻率的計(jì)數(shù)要 求。</p><

64、p><b>　　4.2 主電路</b></p><p>　　調(diào)節(jié)器核心器件采用AT89C52單片機(jī)。它同時(shí)提供了ROM、RAM、I/O口和定時(shí)器，極大地減少了外圍器件和電路。由X25045提供WTD和EEPROM。由于89C52內(nèi)部定時(shí)器數(shù)量不夠，外加一片可編程定時(shí)器82C54產(chǎn)生可編程處理周期Ts。82C54的另外2個(gè)定時(shí)器通過(guò)PWM方式產(chǎn)生控制輸出和變送輸出。這樣82C54的資源

65、也得到全部利用。82C54所產(chǎn)生的輸出信號(hào)的分辨率達(dá)到12位，其精度和分辨率均可滿足技術(shù)要求。其電路圖如下所示：</p><p>　　圖4.6 主電路圖</p><p>　　4.2.1單片機(jī)的選擇</p><p>　　AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)

66、據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。  AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在

67、線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。</p><p>　　此外,AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下,CPU暫停工作,而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器,串行口,外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作,掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位封裝形式，AT89C52有PDIP、PQFP/TQ

68、FP及PLCC等三種以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。</p><p><b>　　主要功能特性</b></p><p><b>　　32個(gè)雙向I/O口</b></p><p>　　· 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 </p><p><b>　　· 2個(gè)串行中斷<

69、;/b></p><p><b>　　· 2個(gè)外部中斷源</b></p><p>　　· 2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線 </p><p>　　· 低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　· 8k可反復(fù)擦寫(xiě)(>1000次）Flash ROM

70、</p><p>　　· 時(shí)鐘頻率0-24MHz </p><p>　　· 256x8bit內(nèi)部RAM</p><p>　　· 可編程UART串行通道</p><p><b>　　· 共6個(gè)中斷源</b></p&g

71、t;<p><b>　　· 3級(jí)加密位</b></p><p>　　· 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能</p><p>　　AT89C52 芯片管腳圖如下圖所示：</p><p>　　圖4.7 AT89C52芯片</p><p>　　4.2.2 ROM的擴(kuò)展</p><p&

72、gt;　　在CPU電路中所選用的單片機(jī)為89C52,其內(nèi)部含有8KB的ROM,和256KB的RAM。原理圖中選用了X5045既提供了WTD，又提供了EEPROM， X5045與單片機(jī)的連接如下圖：</p><p>　　圖4.8 CD5045與單片機(jī)的連接圖</p><p><b>　　⑴ 引腳介紹</b></p><p>　　X5045的管腳

73、圖排列如下圖所示，</p><p>　　X5045有8個(gè)引腳，各引腳的功能如下：</p><p>　　CS; 電路選擇端，低電平有效</p><p>　　SO: 串行數(shù)據(jù)輸出端</p><p>　　SI: 串行數(shù)據(jù)輸入端</p><p>　　SCK:串行時(shí)鐘輸入端</p><p>　　WP:寫(xiě)保

74、護(hù)輸入端，低電平有效</p><p>　　RESET:復(fù)位輸出端</p><p><b>　　VCC:電源端</b></p><p><b>　　VSS:接地端</b></p><p><b>　　⑵ 工作原理</b></p><p>　?、?上電復(fù)位：

75、 向X5045加電時(shí)，會(huì)激活其內(nèi)部的上電復(fù)位電路，從而使RESET引腳有效，該信號(hào)可避免系統(tǒng)微處理器在電壓不足或振蕩器未穩(wěn)定的情況下工作。當(dāng)VCC超過(guò)Vtrip門(mén)限時(shí)，電路將在200MS延時(shí)后釋放RESET，以允許系統(tǒng)開(kāi)始工作。</p><p>　?、?低電壓監(jiān)測(cè)： X5045對(duì)VCC電平進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若電源電壓跌落至預(yù)置的最小Vtrip以下時(shí)，系統(tǒng)確認(rèn)RESET，從而避免微處理器在電源失效或斷開(kāi)的情況下工作。當(dāng)R

76、ESET被確認(rèn)后，該RESET信號(hào)將一直保持有效，直到電壓跌到1V，當(dāng)VCC返回并超過(guò)Vtrip時(shí)，系統(tǒng)重新開(kāi)始工作。</p><p>　　③ 看門(mén)狗定時(shí)器: 看門(mén)狗定時(shí)器的作用是通過(guò)監(jiān)測(cè)WD輸入來(lái)監(jiān)視微處理器是否激活，由于微處理器必須周期性的觸發(fā)CS/WD1引腳必修在看門(mén)狗超時(shí)時(shí)間終止之前受到由高至低信號(hào)的觸發(fā)</p><p>　?、?SPI串行存儲(chǔ)器:串行部分是帶塊鎖保護(hù)的CMOS串行

77、EEPROM陣列，陣列的內(nèi)部組織是8位，X5045提供最少為1000，000次察寫(xiě)種100年的數(shù)據(jù)保存期，并具有串行外圍接口（SPI）軟件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。X5045通過(guò)一個(gè)8位的指令寄存器來(lái)控制器件，其指令代碼通過(guò)SI輸入端(MSB)寫(xiě)入寄存器。</p><p>　　4.2.3計(jì)數(shù)器CD4040</p><p>　　圖中89C52的ALE引腳接在了計(jì)數(shù)器4040,4040是多位二進(jìn)制輸出串行計(jì)

78、數(shù)器，多位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器主要用于分頻和定時(shí)，使用極其簡(jiǎn)單和方便，原理圖中單片機(jī)的ALE端接在了4040的CLK端，其中4040為一個(gè)分頻計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)脈沖的頻率由ALE端輸出經(jīng)第一個(gè)4040其輸出頻率為計(jì)數(shù)的二分之一，輸出的頻率經(jīng)4040的Q2端輸入到ICL7135的CLK引腳上，從而為ICL7135 提供了工作時(shí)所需的頻率信號(hào)，此頻率為輸入頻率的八分之一。為了滿足所需的頻率信號(hào)，又級(jí)聯(lián)一個(gè)4040計(jì)數(shù)器，為82C54提供器工作時(shí)所需的頻率

79、信號(hào)。，從而達(dá)到了分頻的要求，其具體的連接如原理圖所示。</p><p>　　CD4040 是12位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器/分配器，其特點(diǎn)是IC內(nèi)部有12個(gè)計(jì)數(shù)級(jí)，每個(gè)計(jì)數(shù)級(jí)均有輸出端子，即Q0～Q11。CD4040計(jì)數(shù)工作時(shí)，Q0是CP脈沖的二分頻；Q2又是Q1輸出的二分頻，所以有頻率fQ11=  fCP。CD4040也可擴(kuò)展更多的分頻。，CD4040作增量計(jì)數(shù)。</p><p

80、>　　4.2.4 定時(shí)器 82C54            </p><p>　　由于89C52內(nèi)部定時(shí)器數(shù)量不夠，外加一片可編程定時(shí)器82C54產(chǎn)生可編程處理周期Ts。82C54的另外2個(gè)定時(shí)器通過(guò)PWM方式產(chǎn)生控制輸出和變送輸出。這樣82C54的資源也得到全部利用。82C54

81、的管腳和工作方式介紹如下：</p><p>　　圖4.9 82C54管腳圖</p><p>　　82C54的計(jì)數(shù)頻率高，可高達(dá)12MHz。片內(nèi)包含3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)通道，每個(gè)計(jì)數(shù)通道有6種工作方式，可由程序設(shè)置和改變，所有的輸入／輸出電平信號(hào)都與TTL兼容。</p><p>　　82C54內(nèi)部包含三個(gè)功能完全相同的通道，每個(gè)通道內(nèi)部設(shè)置一個(gè)16位計(jì)數(shù)器，可進(jìn)行二

82、進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)。采用二進(jìn)制時(shí)，最大計(jì)數(shù)值為FFFH。采用BCD碼計(jì)數(shù)時(shí) ，最大計(jì)數(shù)值為9999。與此計(jì)數(shù)器相對(duì)應(yīng)，每個(gè)計(jì)數(shù)器通道內(nèi)部設(shè)有一個(gè)一個(gè)16位計(jì)數(shù)值鎖存器，必要時(shí)用鎖存器來(lái)鎖存計(jì)數(shù)值。</p><p>　　當(dāng)某通道作計(jì)數(shù)器時(shí)，應(yīng)將計(jì)數(shù)的次數(shù)預(yù)置到該通道計(jì)數(shù)器中，被計(jì)數(shù)的事件應(yīng)以脈沖方式從CLK端輸入，每輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器值減一，待計(jì)數(shù)器減到0。OUT輸出一信號(hào)表示計(jì)數(shù)到，。當(dāng)作定時(shí)器時(shí)，從CLK輸

83、入一定的時(shí)鐘脈沖根據(jù)要求定時(shí)的時(shí)間計(jì)算出定時(shí)所需要的計(jì)數(shù)值，并預(yù)置到計(jì)數(shù)器中，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)器值減一，待減到0。OUT輸出一信號(hào)表示定時(shí)時(shí)間到。</p><p>　　計(jì)數(shù)值＝定時(shí)時(shí)間／時(shí)鐘脈沖周期</p><p><b>　　對(duì)器管腳介紹如下：</b></p><p>　　⑴ 與CPU相連的管腳</p><p>

84、;　　DO～D7 : 雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　RD,WR : 讀／寫(xiě)控制信號(hào)，低電平有效。</p><p>　　CS, : 82C54的片選信號(hào)</p><p>　　A1,A0 : 通道地址控制信號(hào)</p><p>　　VCCC,GND : VCC為電源輸入端，＋5V有效。GND為接地端</p><p>

85、;<b>　?、?通道管腳</b></p><p>　　CLK2～CLK0 : 脈沖輸入管腳。外部事件或定時(shí)器又用三個(gè)管腳輸入。</p><p>　　OUT2～OUT0 : 數(shù)尺管腳。當(dāng)計(jì)數(shù)器減到零在OUT管腳上輸出，輸出波形取決于82C54的工作方式。</p><p>　　GATE2～GATE0 : 門(mén)控信號(hào)輸入管腳，這是控制計(jì)數(shù)器工作的

86、一個(gè)外部信號(hào)，當(dāng)GATE的管腳輸入低電平時(shí)，通常時(shí)禁止計(jì)數(shù)器工作的</p><p><b>　　4.3 輸出電路</b></p><p>　　82C54產(chǎn)生的PWM信號(hào)經(jīng)光耦PC817送至濾波和輸出功放電路，生成穩(wěn)定的輸出信號(hào)，其電路圖如下圖所示:</p><p>　　圖4.10 輸出電路圖</p><p>　　82

87、C54的輸出信號(hào)FOUT1和FOUT2分別接入輸出電路的輸入端，其脈沖的寬度決定了輸出信號(hào)的大小。再經(jīng)光耦輸出，經(jīng)兩個(gè)與非門(mén)送入放大器，從而輸出信號(hào)。與非門(mén)在電路圖中起到數(shù)據(jù)緩沖的作用，使電路的驅(qū)動(dòng)能力增強(qiáng)。</p><p>　　光耦在的電路圖中對(duì)輸入的干擾信號(hào)器到隔離的作作用</p><p>　　對(duì)于光耦合器具體介紹如下:</p><p>　　光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是

88、單向傳輸信號(hào),輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離,抗干擾能力強(qiáng),使用壽命長(zhǎng),傳輸效率高。它廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、開(kāi)關(guān)電路、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。由于光電耦合器的輸入阻抗與一般干擾源的阻抗相比較小,因此分壓在光電耦合器的輸入端的干擾電壓較小,它所能提供的電流并不大,不易使半導(dǎo)體二極管發(fā)光;由于光電耦合器的外殼是密封的,它不受外部光的影響;光電耦合器的隔離電阻很大（約1

89、012Ω）、隔離電容很?。s幾個(gè)pF）所以能阻止電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。線性方式工作的光電耦合器是在光電耦合器的輸入端加控制電壓,在輸出端會(huì)成比例地產(chǎn)生一個(gè)用于進(jìn)一步控制下一級(jí)的電路的電壓。線性光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成,當(dāng)發(fā)光二極管接通而發(fā)光,光敏三級(jí)管導(dǎo)通,光電耦合器是電流驅(qū)動(dòng)型,需要足夠大的電流才能使發(fā)光二極管導(dǎo)通,如果輸入信號(hào)太小,發(fā)光二極管不會(huì)導(dǎo)通,其輸出信號(hào)將失真。在開(kāi)關(guān)電源,尤其是數(shù)字開(kāi)關(guān)電源中,利用線性光耦

90、合器可構(gòu)成光耦反饋電路,通過(guò)調(diào)節(jié)控制端電流來(lái)改變占空比,達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。</p><p>　　光耦合器的技術(shù)參數(shù)主要有發(fā)光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級(jí)與輸出級(jí)之間的絕緣電阻、集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓V(BR)CEO、集電極-發(fā)射極飽和壓降VCE(sat)。此外,在傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)還需考慮上升時(shí)間、下降時(shí)間、延遲時(shí)間和存儲(chǔ)時(shí)間等參數(shù)。電流傳輸比是光耦合器的重要參數(shù),通常用直流電流傳輸

91、比來(lái)表示。當(dāng)輸出電壓保持恒定時(shí),它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比</p><p>　　4.4 報(bào)警、顯示電路</p><p><b>　　4.4.1報(bào)警介紹</b></p><p>　　除了以上介紹的主要電路外，數(shù)字調(diào)節(jié)器還涉及到報(bào)警電路,顯示電路和通信電路。報(bào)警電路主要是繼電器報(bào)警，當(dāng)輸出信號(hào)超出指定信號(hào)范圍時(shí)，報(bào)警指示燈就

92、會(huì)亮。其中有四種報(bào)警方式。分別位上限報(bào)警，上上限報(bào)警，下限報(bào)警，下下限報(bào)警。以溫度輸入信號(hào)為例解釋報(bào)警的分類：若數(shù)字調(diào)節(jié)器允許輸入的溫度信號(hào)為45度到300度。設(shè)45度為下限報(bào)警，則300度就為上限報(bào)警，使溫度從45度升高。由于溫度不能立即從45度開(kāi)始升，要先有個(gè)下降的過(guò)程，例如下降了5度，此時(shí)就設(shè)40度時(shí)為下下限報(bào)警。同理溫度要從三百度開(kāi)始下降，但不能立即開(kāi)始下降，要先有個(gè)升溫的過(guò)程，如升了5度后開(kāi)始下降，即305度時(shí)開(kāi)始下降，此時(shí)就

93、設(shè)305度為上上限報(bào)警。</p><p>　　調(diào)節(jié)器處于報(bào)警方式1的上限報(bào)警、方式2的上上限報(bào)警及方式3的下限報(bào)警時(shí)，AH燈亮，同時(shí)報(bào)警量1輸出。處于報(bào)警方式1的下限報(bào)警、方式2的上限報(bào)警及方式3的下下限報(bào)警時(shí)，AL燈亮，同時(shí)報(bào)警量2輸出。（報(bào)警量1、2不會(huì)同時(shí)輸出。）調(diào)節(jié)器出現(xiàn)偏差報(bào)警時(shí)，AL和AH燈亮，無(wú)報(bào)警輸出。具體的報(bào)警電路圖如下圖所示</p><p>　　圖4.11 報(bào)警電路圖&

94、lt;/p><p>　　4.4.2繼電器介紹</p><p>　　由于報(bào)警電路屬于繼電器報(bào)警，首先要對(duì)繼電器的工作原理要進(jìn)行了解，介紹如下：</p><p>　　繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路

95、等作用。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，

96、可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。</p><p>　　原理圖中用到的繼電器為常開(kāi)觸點(diǎn)繼電器，輸入端由單片機(jī)的口進(jìn)行控制，其中三極管在電路圖中起到一個(gè)信號(hào)放大作用，繼電器吸合時(shí)電路一端的發(fā)光二極管就會(huì)發(fā)光，即顯示為報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　4.4.3 ICL7135</p><p>

97、　　測(cè)量的輸出信號(hào)經(jīng)LED數(shù)碼管顯示出來(lái)，其中利用HD7279芯片管理鍵盤(pán)和數(shù)碼管顯示。顯示電路如原理圖所示。</p><p>　　HD7279(A)是一片具有串行接口的，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管(或64只獨(dú)立LED)的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)還可連接多達(dá)64鍵的鍵盤(pán)矩陣。</p><p>　　該芯片內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受16進(jìn)制碼，HD7279A還同時(shí)具有2種譯碼方式，HD72

98、79(A)還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移特點(diǎn)：</p><p><b>　　串行接口</b></p><p>　　各位獨(dú)立控制譯碼/不譯碼及消隱和閃爍屬性</p><p>　　(循環(huán))左移/(循環(huán))右移指令</p><p>　　具有段尋址指令，方便控制獨(dú)立LED</p><p>　　64鍵

99、鍵盤(pán)控制器，內(nèi)含去抖動(dòng)電路、右移、段尋址等。</p><p>　　HD7279的管腳圖如下所示：</p><p>　　圖4.12 HD7279引腳圖</p><p><b>　　4.5 通信模塊</b></p><p>　　數(shù)字調(diào)節(jié)器還具有通信功能。設(shè)計(jì)中采用的時(shí)RS232串行通信，其中用到的芯片為MAX232，它一款

100、兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。該器件包含2驅(qū)動(dòng)器、2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。 該器件符合TIA/EIA-232-F標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個(gè)發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。</p><p>　?、?RS—232標(biāo)準(zhǔn)介紹</p><p>　　串行通信

101、中，只有通信雙方采用相同的接口標(biāo)準(zhǔn)，才能進(jìn)行正常的通信。由于不同設(shè)備串行接口的信號(hào)線定義、電氣規(guī)格等特性不盡相同，要使這些設(shè)備能夠相互連接，需要一個(gè)統(tǒng)一的串行通信接口。RS—232（又稱EIA RS—232C）是目前最常用的一種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)中RS—232

102、接口是目前最常用的一種串行通信接口，RS—232標(biāo)準(zhǔn)的全稱是EIA -RS—232C標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA（Electronic Industy Association）代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)，RS（Recommeded Standard）代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)號(hào)，C代表 RS—232C代表最近一次修改，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信的連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能以及傳送過(guò)程都進(jìn)行了明確的規(guī)定，適合用于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20 000bit/s范圍內(nèi)

103、的通信。</p><p>　?、?RS—232C中的引腳介紹</p><p>　　下圖為兩種串口連接器的引腳分布</p><p>　　圖4.13 RS—232C中的引腳介紹</p><p>　　RS—232C中定義了20根信號(hào)線，使用25芯D型連接器（DB25）實(shí)現(xiàn)，其中除了用于全雙工串行通信的兩根信號(hào)線外，標(biāo)準(zhǔn)還定義了若干“握手線”如DS

104、R、DTR、RTS、CTS等，后來(lái)為了簡(jiǎn)化串口的線路連接，出現(xiàn)了簡(jiǎn)化的9芯D型連接器（DB9）。該接口在引腳定義上與DB25接口完全不同，因此若與配接DB25型連接器的DEC設(shè)備連接，必須使用專門(mén)的電纜線。</p><p>　?、赗S232C信號(hào)特性、電纜長(zhǎng)度及波特率 </p><p>　　為了確保正確的發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)和正確的執(zhí)行設(shè)備控制，RS232C標(biāo)準(zhǔn)為數(shù)據(jù)和管制</p>

105、<p>　　號(hào)提供了電壓標(biāo)準(zhǔn)及范圍。當(dāng)RS232C的線路上沒(méi)有通信的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，DTE端的發(fā)送</p><p>　　號(hào)保持－15V的電壓。電壓標(biāo)準(zhǔn)如表2.1所示 </p><p>　　表 3 交換電壓標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　RS—232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電纜長(zhǎng)度限定在15m以內(nèi)，串行數(shù)據(jù)傳速率的范圍為0～20000b/s。這一規(guī)定足以覆蓋個(gè)人計(jì)算機(jī)使

106、用的50～9600b/s范圍。電纜長(zhǎng)度也足以滿足大多數(shù)個(gè)人計(jì)算機(jī)通信的要求。</p><p>　　⑵ 使用MAX220/232/232A構(gòu)建電平轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　由于RS—232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的邏輯電平與TTL等數(shù)字電路的邏輯電平不兼容，因此二者之間驚醒相互連接時(shí)必須先進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。目前常用的電平轉(zhuǎn)化新片由MC1488、MC1489、ICL232、MAX220/232/232A等等

107、。</p><p>　　使用MC1488、MC1489建立電平轉(zhuǎn)換電路，需要外接±12V對(duì)稱電源，電路構(gòu)造較為復(fù)雜。因此，一些公司推出了使用單電源供電的電平轉(zhuǎn)換電路，如Intersil公司的ICL232、Maxim公司生產(chǎn)的MAX220/232/232A等。這些芯片可以在±5V電源供電的情況下將TTL電平轉(zhuǎn)換為±10V的RS—232電平，完全可以替代傳統(tǒng)的MC1488、 MC1489

108、芯片的功能，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。其具體電路圖如下圖所示。</p><p>　　圖4.14 MAX232線路圖</p><p><b>　?、?軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　多功能數(shù)字調(diào)節(jié)器的軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編譯環(huán)境編制及模塊化設(shè)計(jì)。根據(jù)調(diào)節(jié)器的總體設(shè)計(jì)，程序劃分為初始化及循環(huán)主程序兩部分。初始化程序包含初始化設(shè)置和

109、輸入預(yù)處理模塊。運(yùn)行主程序包含顯示模塊、鍵盤(pán)及設(shè)置模塊、，輸入模塊，輸出模塊，控制算法模塊，通信模塊等。</p><p>　　5.1 C語(yǔ)言的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)</p><p>　　5.1.1 語(yǔ)言的選擇</p><p>　　C 語(yǔ)言是1972年由美國(guó)的Dennis Ritchie設(shè)計(jì)發(fā)明的, 并首次在UNIX操作系統(tǒng) 的 DEC PDP-11 計(jì)算機(jī)上使用。 它由

110、早期的編程語(yǔ)言 BCPL( Basic Combind Programming Language) 發(fā)展演變而來(lái)。在1970年, AT&T 貝爾實(shí)驗(yàn)室的 Ken Thompson根據(jù)BCPL語(yǔ)言設(shè)計(jì)出較先進(jìn)的并取名為 B的語(yǔ)言, 最后導(dǎo)了C 語(yǔ)言的問(wèn)世。 隨著微型計(jì)算機(jī)的日益普及, 出現(xiàn)了許多C 語(yǔ)言版本。由于沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn), 使得這些C 語(yǔ)言之間出現(xiàn)了一些不一致的地方。為了改變這種情況, 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 研究所(A

111、NSI)為C 語(yǔ)言制定了一套ANSI標(biāo)準(zhǔn), 成為現(xiàn)行的C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　C 語(yǔ)言發(fā)展如此迅速, 而且成為最受歡迎的語(yǔ)言之一, 主要因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的 功能。許多著名的系統(tǒng)軟件, 如DBASE Ⅲ PLUS、DBASE Ⅳ 都是由C 語(yǔ)言編寫(xiě)的。 用C 語(yǔ)言加上一些匯編語(yǔ)言子程序, 就更能顯示C 語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)了, 像PC- DOS 、 WORDSTAR等就是用這種方法編寫(xiě)的。歸納起來(lái)C 語(yǔ)言具有下列

112、特點(diǎn): ⑴ C是中級(jí)語(yǔ)言 它把高級(jí)語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)和語(yǔ)句與低級(jí)語(yǔ)言的實(shí)用性結(jié)合起來(lái)。C 語(yǔ)言可以像匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作, 而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元。通常由機(jī)器指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的普通的算術(shù)及邏輯運(yùn)算都可以由C語(yǔ)言來(lái)完成。正因?yàn)槠浼骖櫢呒?jí)語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，表達(dá)能力極強(qiáng)，故最適宜用來(lái)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件。 ⑵C是結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言 結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化, 即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此

113、獨(dú)立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦? 便于使用、維護(hù)以及調(diào) 試。C語(yǔ)言是以函數(shù)形式提供給用戶的, 這些函數(shù)可方便的調(diào)用, 并具有多種循環(huán)、條件語(yǔ)句控制程序流向, 從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。此外，C語(yǔ)言的可移植性好，并可直接對(duì)硬件進(jìn)</p><p><b>　　⑸其它特點(diǎn)</b></p><p>　　C語(yǔ)言的其它特點(diǎn)包括程序執(zhí)行效率高（只比匯編語(yǔ)言低10%--20%）

114、、程序設(shè)計(jì)的自由度大等。</p><p>　　5.1.2 匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)</p><p>　　為了克服機(jī)器語(yǔ)言難讀、難編、難記和易出錯(cuò)的缺點(diǎn),人們就用與代碼指令實(shí)際含義相近的英文縮寫(xiě)詞、字母和數(shù)字等符號(hào)來(lái)取代指令代碼(如用ADD表示運(yùn)算符號(hào)“＋”的機(jī)器代碼),于是就產(chǎn)生了匯編語(yǔ)言。所以說(shuō),匯編語(yǔ)言是一種用助記符表示的仍然面向機(jī)器的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言亦稱符號(hào)語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言由于是采用了

115、助記符號(hào)來(lái)編寫(xiě)程序,比用機(jī)器語(yǔ)言的二進(jìn)制代碼編程要方便些,在一定程度上簡(jiǎn)化了編程過(guò)程。匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)是用符號(hào)代替了機(jī)器指令代碼,而且助記符與指令代碼一一對(duì)應(yīng),基本保留了機(jī)器語(yǔ)言的靈活性。使用匯編語(yǔ)言能面向機(jī)器并較好地發(fā)揮機(jī)器的特性,得到質(zhì)量較高的程序?！　R編語(yǔ)言中由于使用了助記符號(hào),用匯編語(yǔ)言編制的程序送入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)不能像用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)的程序一樣直接識(shí)別和執(zhí)行,必須通過(guò)預(yù)先放入計(jì)算機(jī)的“匯編程序“的加工和翻譯,才能變成能夠被計(jì)算