畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）斜刃焊接式厚冰雪碾壓滾機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）斜刃焊接式厚冰雪碾壓滾機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)beveled-edge design welded thick snow rolling greens學(xué)生學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 起止日期： 摘 要本課題是針對(duì)北京春輝新吉造紙機(jī)械廠熱處理爐控溫精度不高、熱處理爐之間分布較散、產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)保密性不高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題而提出的。主要研究了國(guó)內(nèi)外熱處理設(shè)備的控制現(xiàn)狀、熱電偶的工作原理、a/d轉(zhuǎn)換器的工作原理、單片機(jī)的參數(shù)及性能，多路模擬開關(guān)的使用方法及pid控制算法，并簡(jiǎn)要介紹了單片機(jī)軟件開發(fā)工具軟件（wave）和電路設(shè)計(jì)軟件（protel dxp）。上位機(jī)采用delphi 語(yǔ)

2、言進(jìn)行界面編程，編程直觀快捷，界面簡(jiǎn)潔美觀。在界面中實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱處理溫度的監(jiān)督控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)階梯溫度的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的記錄和查詢及系統(tǒng)安全等功能，使控制快捷方便，提高了操作的準(zhǔn)確性和工作效率。本設(shè)計(jì)產(chǎn)品通過熱處理爐上現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試結(jié)果表明：本系統(tǒng)能夠使溫度測(cè)量精度的絕對(duì)誤差1（溫度測(cè)量范圍01200）；控制精度：超調(diào)量2；穩(wěn)態(tài)誤差1；上位機(jī)集中管理，解決了熱處理爐分散不易管理、產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)保密性不高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題。 關(guān)鍵詞：熱電偶、單片機(jī)、a/d轉(zhuǎn)換器、pid控制算法、控溫精度abstractthis question for discussion is brought forward fo

3、r aiming at such problems as a low accuracy of controlling temperature in heat treating furnace and their comparative dispersive distribution, a relatively low secrecy quality of the parameter of productions technology and high labour intension in the factory and so on. it mainly studys the current

4、controlling condition of heat treating devices at home overseas, the work theory of thermalcouple and a/d switch, the parameter and performance of scm, the usage of analog multiplexer and the controlling calculation method of pid. it also briefly introduces a software developing tool of scm software

5、 (wave) and the designing software of circuit (protel dxp).the superior machine is programmed in the interface in delphi. this programme is direct and swift and the interface is succinct and appropriate. in this interface, it realize the supervise and control to the themperature of heat treating in

6、the interface, carry out the designing of ladder temperatures, achieve the record and inquirement of data and keep the system safe and so on. so that these functions could help an operator control the machine swiftly and expiediently and advance the veracity of operation and the effect of work.after

7、 the debugging of the design in the heat treating furnace on the spot, its result shows that the system can make the absolute error of the accuracy of temperature measuring1 (the range of temperature measuring is 01200); the accuracy of control: the maximum of overtake 2, the error in a stable condi

8、tion 1; by the central management of a superior machine, the factory resolves the following problems as the difficult management in heat treating furnaces for disperse， a low secrecy of the parameter of productions technology and high labor intension and so on.key words: thermocouple、monolithic mach

9、ine/scm、analog to digital、pid、the accuracy of temperature controlling目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1 熱處理爐溫度控制的意義11.2 熱處理爐溫度控制發(fā)展現(xiàn)狀21.3 主要技術(shù)及條件參數(shù)21.4 單片機(jī)溫度控制的意義31.5 電加熱爐的發(fā)展情況3第2章 輸入信號(hào)處理52.1基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案52.2 熱電偶測(cè)溫62.2.1 熱電偶測(cè)溫原理及應(yīng)用62.2.2 熱電偶測(cè)溫電路82.3 冷端溫度補(bǔ)償92.4 信號(hào)切換102.4.1 cd4051112.4.2 cd4051工作電路11第3章 a

10、/d轉(zhuǎn)換123.1 icl7135的介紹133.1.1 icl7135管腳133.1.2 icl7135的工作原理143.2 icl7135與單片機(jī)的接口及編程15第4章 單片機(jī)與外圍電路接口184.1 w77e58184.2 看門狗與單片機(jī)接口電路204.3 485通訊214.3.1 485通訊原理224.4單片機(jī)與功率控制電路接口設(shè)計(jì)25第5章 算法介紹265.1 pid調(diào)節(jié)器的算法265.2軟件設(shè)計(jì)流程28第6章 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境306.1 硬件電路繪圖工具protel dxp306.1.1 簡(jiǎn)介306.1.2 畫原理圖306.2 e2000l仿真器326.2.1 簡(jiǎn)介32結(jié) 論33致 謝3

11、4參考文獻(xiàn)35附錄：?jiǎn)纹瑱C(jī)程序及電路原理圖36第1章 緒論金屬材料熱處理是改善材料性能的重要手段,處理的結(jié)果主要取決于熱處理過程的工藝條件. 體現(xiàn)為熱處理過程的溫度-時(shí)間曲線,其關(guān)鍵就是熱處理過程溫度的控制精度.本題是針對(duì)北京某廠新進(jìn)的兩套加熱爐設(shè)備沒有自動(dòng)控溫設(shè)備而設(shè)計(jì)的。加熱爐沒有自動(dòng)控溫設(shè)備帶來(lái)的缺點(diǎn)是：控溫不準(zhǔn)確、加熱時(shí)間掌握不準(zhǔn)確、工人勞動(dòng)量大、技術(shù)參數(shù)保密性不好、不好分散管理?；谶@些問題我們利用現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、單片機(jī)等技術(shù)設(shè)計(jì)了一套對(duì)加熱爐控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的系統(tǒng)熱處理爐自動(dòng)控制系統(tǒng)。1.1 熱處理爐溫度控制的意義金屬材料熱處理是改善材料性能的重要手段,處理的結(jié)果主要取決

12、于熱處理過程的工藝條件. 體現(xiàn)為熱處理過程的溫度-時(shí)間曲線,其關(guān)鍵就是熱處理過程溫度的控制精度.熱處理效果直接影響到材料的各種機(jī)械性能。金屬材料的性能不但與金屬材料的化學(xué)成分有關(guān)，也與金屬材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)有關(guān)。對(duì)于同一種成分的金屬材料，通過不同的熱處理加工工藝處理后，材料的內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)是完全不一樣的，所獲得的材料的性能也就完全不一樣。例如，把45#鋼加熱到（85010），保溫一定時(shí)間后，有的在10%nacl水溶液冷卻，有的在空氣中冷卻，有的隨爐緩冷，則得到硬度就不同，水冷的硬度最高，空氣其次，緩冷硬度最低。這是由于不同的冷卻方式，所以得到的內(nèi)部組織不一樣的緣故。由此可以看出，除化學(xué)成分外，

13、金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組織狀態(tài)也是決定金屬材料性能的重要因素，同時(shí)也可以看出熱處理的重要性。溫度是一個(gè)重要的物理量，它是國(guó)際單位制（si）7個(gè)基本物理量之一，也是工業(yè)生產(chǎn)過程中的主要工藝參數(shù)之一。物體的許多性質(zhì)和現(xiàn)象都與溫度有關(guān)，很多重要的過程只有在一定的溫度范圍內(nèi)才能有效地進(jìn)行。因此，對(duì)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量和可靠的控制，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中均具有重要意義。以前國(guó)內(nèi)所生產(chǎn)的熱處理設(shè)備基本上都是由工人進(jìn)行操作和控制，包括不斷的到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行采集溫度，對(duì)爐內(nèi)溫度進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)視爐子工作各段時(shí)間是否到時(shí)等許多煩瑣的工作，這不僅提高了工人的勞動(dòng)量，同時(shí)工人在操作過程中的人為誤差會(huì)使產(chǎn)品的質(zhì)量很難達(dá)到規(guī)定的要求，由

14、于熱處理爐的控制柜往往是分散的安裝在現(xiàn)場(chǎng)，這不僅不便于管理還失去了技術(shù)數(shù)據(jù)的保密性。對(duì)于老舊的加熱爐設(shè)備采用一體化加熱爐控制系統(tǒng)后，溫度控制精度高且操作方便。從而使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，一體化加熱爐控制系統(tǒng)有廣大的應(yīng)用空間，對(duì)提高老加熱爐設(shè)備的科學(xué)含量和提高生產(chǎn)力水平都有重要意義。1.2 熱處理爐溫度控制發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)的熱處理爐的溫度控制較多還使用的是基地式儀表，它是由操作人員按照工藝要求人為的設(shè)定控制信號(hào)。例如：在一個(gè)處理過程中，首先設(shè)定一個(gè)控制溫度和保溫時(shí)間，等到這一工序完成后再設(shè)定下一個(gè)控制溫度和保溫時(shí)間。這樣的控制不利于生產(chǎn)自動(dòng)化，如果出現(xiàn)了誤操作直接影響熱處理效果，同時(shí)它也

15、加大了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的工作量。隨著自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程的加快，電子產(chǎn)品價(jià)格的降低，在許多設(shè)備和工業(yè)領(lǐng)域都采用了自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)提高產(chǎn)品生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)部分設(shè)備也都安裝了自動(dòng)控制裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)、半自動(dòng)化控制但國(guó)外在這方面發(fā)展更為迅速。如德國(guó)、日本等國(guó)家的汽車制造領(lǐng)域，正是由于采用了自動(dòng)化的熱處理設(shè)備和技術(shù)，使得熱處理過程達(dá)到了控溫精確、精度高等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品的質(zhì)量得到了極大的保障，使得它們?cè)谕袠I(yè)中生產(chǎn)的產(chǎn)品居于世界領(lǐng)先的地位。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，加之有了先進(jìn)通訊技術(shù)，推動(dòng)了自動(dòng)化生產(chǎn)。計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展?，F(xiàn)在一些工廠已經(jīng)開始使用計(jì)算機(jī)控制，同樣計(jì)算機(jī)控制也應(yīng)用在熱處理

16、溫度控制上。使控制精度提高，得到了良好的控制品質(zhì)。要得到良好的控制品質(zhì)，光有計(jì)算機(jī)控制是不能達(dá)到的，這就要有一個(gè)很好的控制算法和設(shè)備，而本系統(tǒng)采用的正是一種比較成熟的控制算法pid控制算法。1.3 主要技術(shù)及條件參數(shù)（1）溫度測(cè)量精度：絕對(duì)誤差1（溫度測(cè)量范圍01200）。（2）控制精度：超調(diào)量2；穩(wěn)態(tài)誤差1。（3）供電電源：220vac10%。（4）環(huán)境溫度：070。（5）環(huán)境濕度：85%。1.4 單片機(jī)溫度控制的意義隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片微型計(jì)算機(jī)的功能也不斷增強(qiáng)，許多高性能的新型機(jī)種不斷涌現(xiàn)出來(lái)。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，稱為自動(dòng)化和各個(gè)測(cè)控領(lǐng)域

17、中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。在溫度控制系統(tǒng)中，單片機(jī)更是起到了不可替代的核心作用。在工業(yè)生產(chǎn)如：用于熱處理的加熱爐、用于融化金屬的坩鍋電阻爐等，在日常生活中如：熱水器、電熱毯等等，都用到了電阻加熱的原理。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在工業(yè)中，上述設(shè)備對(duì)溫度的控制要求越來(lái)越高，隨著人們生活水平的提高，對(duì)日常用品的自動(dòng)化也提出了更高的要求，單片機(jī)的不斷更新?lián)Q代，滿足了上述的要求，達(dá)到自動(dòng)控制品質(zhì)的目的。 本溫度控制系統(tǒng)的對(duì)象是一熱處理爐，針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)，要求所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有軟硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、可靠性高（即不易出錯(cuò)）等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。1.5

18、電加熱爐的發(fā)展情況對(duì)于現(xiàn)在講品種、講效益的時(shí)代，一個(gè)加熱爐的自動(dòng)化水平的高低和加熱形式的多樣性，決定了該加熱爐適應(yīng)的生產(chǎn)行業(yè)。但是隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，用計(jì)算機(jī)來(lái)控制加熱爐的智能控制系統(tǒng)進(jìn)行加熱已成為一個(gè)新的發(fā)展方向。目前，國(guó)外已研究出多種加熱爐控制模式，實(shí)際應(yīng)用各有所長(zhǎng)。我國(guó)加熱爐微機(jī)自動(dòng)控制起步較晚，但也取得了很大的進(jìn)展，但迄今為止，國(guó)內(nèi)加熱爐的控制（常規(guī)儀表控制或計(jì)算機(jī)控制）大多還處于人工經(jīng)驗(yàn)、單值設(shè)定值控制階段。為此，鞍山市戴維冶金科技開發(fā)有限公司經(jīng)過長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，通過對(duì)加熱爐加熱過程分析，組成了一支由熱工、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制工程師和專家為主體的攻關(guān)隊(duì)伍，并與清華大學(xué)、哈

19、爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與自動(dòng)控制方面的教授、專家合作，開發(fā)出了“軋鋼加熱爐加熱過程優(yōu)化與智能控制系統(tǒng)”，該系統(tǒng)在鞍鋼新軋線材廠、天鋼高速線材廠和唐鋼棒線材廠的生產(chǎn)實(shí)踐中得到了應(yīng)用，經(jīng)過長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn)與考核，通過企業(yè)的驗(yàn)收與鑒定，給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，受到有關(guān)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)，冶金爐熱工、冶金自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、軋鋼專業(yè)專家及加熱工人的好評(píng)。國(guó)內(nèi)各種形式的加熱爐發(fā)展到現(xiàn)在，還不能講那一種形式是最先進(jìn)、最成熟的，都多多少少存在一些問題，還有待我們?nèi)ヌ剿?，如各熱工參?shù)之間和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之間的定量關(guān)系，控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最優(yōu)化，但計(jì)算機(jī)控制加熱爐系統(tǒng)是一種發(fā)展方向。第2章 輸入信號(hào)處理2.1基于單片機(jī)的控

20、制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 熱處理爐溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖2-0：圖2-0 總體設(shè)計(jì)框圖fig.2-0 general designing outline若處理爐本身自帶了溫度傳感器（熱電偶），它可將溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，但電信號(hào)比較小，所以需要將其進(jìn)行放大處理。本控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，所以需要一個(gè)多路模擬開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)熱處理設(shè)備的溫度信號(hào)輪流采集。a/d轉(zhuǎn)換芯片是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)的器件。各設(shè)備的溫度信息采集回來(lái)后單片機(jī)就會(huì)根據(jù)上位機(jī)制訂的控制方案進(jìn)行控制了，此時(shí)單片機(jī)能做出三個(gè)動(dòng)作：1、根據(jù)控制方案控制繼電器的開關(guān)時(shí)間來(lái)精確控制熱處理設(shè)備的加熱過程。2、

21、通過串口通信將設(shè)備各項(xiàng)信息輸出到工業(yè)pc機(jī)，同時(shí)將工業(yè)pc機(jī)的控制信息接收回來(lái)。3、當(dāng)溫度達(dá)到要求時(shí)發(fā)出一個(gè)報(bào)警信號(hào)來(lái)控制一個(gè)報(bào)警系統(tǒng)來(lái)提醒工作人員。至于系統(tǒng)供電電源，購(gòu)買市場(chǎng)上的有多路電壓隔離輸出的電源模塊即可。2.2 熱電偶測(cè)溫?zé)犭娕际菧囟葴y(cè)量中應(yīng)用最普遍的測(cè)溫元件，它穩(wěn)定性好，測(cè)溫精度高，能滿足工業(yè)過程溫度測(cè)量的需要。它的輸出為電信號(hào)，可以遠(yuǎn)傳，便于集中檢測(cè)和自動(dòng)控制。2.2.1 熱電偶測(cè)溫原理及應(yīng)用熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：（1）測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。（2）測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50+1600均可邊續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電

22、偶最低可測(cè)到-269（如金鐵鎳鉻），最高可達(dá)+2800（如鎢-錸）。（3）構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來(lái)非常方便。1、熱電偶測(cè)溫基本原理 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體a和b焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖2-1所示。當(dāng)導(dǎo)體a和b的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。圖2-1 熱電偶原理 fig. 2-1 thermo-element principle 2、熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成（1）熱電偶的種類常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電

23、偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 我國(guó)從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按iec國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定s、b、e、k、r、j、t七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。（2）熱電偶的結(jié)構(gòu)形式 為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下：a 組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；b 兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；c 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由

24、端的連接要方便可靠；d 保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。3、熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴 金屬時(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱 電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷 端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度0時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100。4、溫

25、度測(cè)量?jī)x表的分類溫度測(cè)量?jī)x表按測(cè)溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。通常來(lái)說接觸式測(cè)溫儀表比較簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)量精度較高；但因測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)需要進(jìn)行充分的熱交金剛，幫需要一定的時(shí)間才能達(dá)到熱平衡，所以存在測(cè)溫的延遲現(xiàn)象，同時(shí)受耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很高的溫度測(cè)量。非接觸式儀表測(cè)溫是通過熱輻射原理來(lái)測(cè)量溫度的，測(cè)溫元件不需與被測(cè)介質(zhì)接觸，測(cè)溫范圍廣，不受測(cè)溫上限的限制，也不會(huì)破壞被測(cè)物體的溫度場(chǎng)，反應(yīng)速度一般也比較快；但受到物體的發(fā)射率、測(cè)量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測(cè)量誤差較大。2.2.2 熱電偶測(cè)溫電路熱電偶兩端的信號(hào)是毫伏信號(hào)，大約在-2mv-60mv之間，這樣的信號(hào)a/

26、d是精確采得的，所以我們必須將這個(gè)信號(hào)放大，本次設(shè)計(jì)選用的a/d是icl7135,它接受的信號(hào)范圍是-2v - +2v，所以設(shè)計(jì)了如下的放大電路，如圖2-2。圖2-2 熱電偶信號(hào)放大fig. 2-2 thermo-element signal enlargement圖中標(biāo)號(hào)e(t,t0)為熱電偶毫伏級(jí)電壓輸入端。r22和c18構(gòu)成低通濾波電路，目的是消除噪聲保證熱電偶毫伏級(jí)電壓信號(hào)的質(zhì)量。d4、d5為鉗位二極管是為了保護(hù)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，它使輸入電壓在+0.5v -0.5v之間。op07具有輸入失調(diào)電壓低（最大25uv）、輸入阻抗高、開環(huán)放大倍數(shù)高等特點(diǎn)，所以我們選用op07(u5)為對(duì)信號(hào)放大的

27、核心部件，它組成同向比率放大電路如圖計(jì)算我們可知： （2-1）式中vi 為熱電偶輸入電壓v0為輸出電壓的范圍在-2v - +2v之間。滿足了a/d的要求。另外電容c18、r22起到濾波作用，其截止頻率計(jì)算公式如下： （2-2）因?yàn)闇囟鹊淖兓l率是非常小的，這樣的頻率溫度信號(hào)完全可以通過，而工頻的頻率是50hz，此電路可以濾出工頻的干擾。2.3 冷端溫度補(bǔ)償由2.1節(jié)我們知道熱電偶測(cè)溫時(shí)需要冷端補(bǔ)償，在實(shí)際測(cè)溫過程中，熱電偶參比端溫度一般不能保持在0，也不容易恒定，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)誤差，因此測(cè)量時(shí)必須對(duì)參比端的溫度進(jìn)行處理。有很多方法可以處理這個(gè)問題，這里選用了參比端溫度測(cè)量計(jì)算法，采用補(bǔ)償導(dǎo)線將

28、熱電偶參比端移到處，但是通常為環(huán)境溫度而不是0，此時(shí)需要測(cè)量參比端溫度，再根據(jù)如下關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算修正： （2-3）式中為測(cè)出的回路電勢(shì)；為已知溫度，可查分度表求得?？梢杂缮鲜角蟪隹傠妱?shì)，在查分度表求出被測(cè)溫度t。從以上我們可以看出，要想求出被測(cè)溫度t，我們必須測(cè)出。在本設(shè)計(jì)中選用了ad590測(cè)量參比端溫度。集成溫度傳感器ad590是電流輸出型溫度傳感器，以電流輸出量作為溫度指示，其電流溫度靈敏度為1ua/k。由于它的輸出電流精確地正比于絕對(duì)溫度，故可以作為精確測(cè)溫元件，也可以作為其他溫度元件的校正和補(bǔ)償器件。ad590只需要一個(gè)電源（4v30v），即可實(shí)現(xiàn)溫度到電流源的轉(zhuǎn)換，使用方便，應(yīng)用中不

29、需要電源濾波器、導(dǎo)線溫度補(bǔ)償和線性化電路。由于內(nèi)部采用激光微調(diào)，器件的一致性、均勻性非常好，容易互換。ad590的校準(zhǔn)精度可達(dá)0.1。作為一種正比于溫度的高阻電流源，它克服拉電壓輸出型溫度傳感器在長(zhǎng)距離溫度遙測(cè)和遙控應(yīng)用中電壓信號(hào)損失和噪聲干擾問題，不容易受到接觸電阻、引線電阻、電壓噪聲的干擾，因此，除適用于多點(diǎn)溫度測(cè)量外，特別適用于遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量和控制。另外，ad590可以承耐44v及反向20v電壓，外加電源紊亂或管腳接反不會(huì)損壞器件。其接線圖如下圖：圖2-3 ad590工作電路fig. 2-3 ad590 active channelad590不能直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)所以它所產(chǎn)生的電信號(hào)也要

30、送到a/d中進(jìn)行處理，所以它的輸出信號(hào)也要滿足a/d所能接受的信號(hào)的電壓范圍，因?yàn)榭刂剖业臏囟确秶蠹s在0-100之間，所以對(duì)rs進(jìn)行如下的計(jì)算：假設(shè)控制室的溫度為100時(shí)，由，所以ad590輸出的電流為373.13 （2-4）求得rs的值為5.1k。2.4 信號(hào)切換在實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，要求既能采集熱電偶的a/d值同時(shí)又要求能采集ad590的a/d值（冷端補(bǔ)償），而用兩片icl7135不但不經(jīng)濟(jì)而且編程也很麻煩所以決定用一個(gè)獨(dú)立的多路轉(zhuǎn)換模擬開關(guān)來(lái)輪流切換各回路和a/d之間的通路。對(duì)于a/d轉(zhuǎn)換來(lái)說，要用到多路輸入，一路輸出的模擬開關(guān)電路。2.4.1 cd4051 cd4051是可

31、以進(jìn)行雙向切換的多路開關(guān)，既可以作為多路輸入，一路輸出的模擬開關(guān)，也可以作為一路輸入，多路輸出的模擬開關(guān)。 cmos模擬開關(guān)的工作電源電壓范圍較廣：提高工作電壓，有利于開關(guān)速度的提高和導(dǎo)通電阻的降低。但提高了電源電壓，控制輸入的邏輯電平也要相應(yīng)提高，這種情況控制輸入電平就不能與ttl電平兼容。這時(shí)可考慮采用光耦作為電平偏移和隔離電路。 可自動(dòng)切換延時(shí)：當(dāng)用不同數(shù)碼加到多路模擬開關(guān)的控制位上時(shí)，內(nèi)部通道譯碼器從前一通道斷開過渡下一通道接通之間有一個(gè)小的時(shí)間間隔，以保證兩個(gè)相鄰?fù)ǖ啦粫?huì)同時(shí)接通造成短路。2.4.2 cd4051工作電路在此設(shè)計(jì)中只有兩路信號(hào)，所以我們只需要兩個(gè)輸入一個(gè)輸出，一個(gè)選擇

32、位。電路圖如圖2-5所示，圖中13腳e為熱電偶信號(hào)輸入，14腳ad590為ad590輸入信號(hào)，其他的輸入接地。11腳為信號(hào)選擇控制，由單片機(jī)控制。3腳為信號(hào)輸出，輸入到icl7135進(jìn)行數(shù)摸轉(zhuǎn)換。圖中r2和c3、c4組成了一個(gè)型濾波電路。圖2-5 cd4051工作電路fig. 2-5 cd4051 work circuit第3章 a/d轉(zhuǎn)換從上面的介紹我們知道，本設(shè)計(jì)使用的是計(jì)算機(jī)控制，計(jì)算機(jī)只能接受數(shù)字信號(hào)，而無(wú)論是熱電偶還是ad590他們都是模擬信號(hào)，所以必須把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這就需要a/d轉(zhuǎn)換。模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)是現(xiàn)實(shí)各種模擬信號(hào)通向數(shù)字世界的橋梁，作為將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)

33、換技術(shù)主要有以下幾種。1、積分型轉(zhuǎn)換 積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)在低速、高精度測(cè)量領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，特別是在數(shù)字儀表領(lǐng)域。積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)有單積分和雙積分兩種轉(zhuǎn)換方式，單積分模數(shù)轉(zhuǎn)換的工作原理是將被轉(zhuǎn)換的電信號(hào)先變成一段時(shí)間間隔，然后再對(duì)時(shí)間間隔記數(shù)，從而間接把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的一種模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，它的主要缺陷是轉(zhuǎn)換精度不高，主要受到斜坡電壓發(fā)生器、比較器精度以及時(shí)鐘脈沖穩(wěn)定型的影響。為了提高積分型轉(zhuǎn)換器在同樣條件下的轉(zhuǎn)換精度，可采用雙積分型轉(zhuǎn)換方式，雙積分型轉(zhuǎn)換器通過對(duì)模擬輸入信號(hào)的兩次積分，部分抵消了由于斜坡發(fā)生器所產(chǎn)生的誤差，提高了轉(zhuǎn)換精度。雙積分型轉(zhuǎn)換方式的特點(diǎn)表現(xiàn)在：精度較高，可以達(dá)到2

34、2位；抗干擾能力強(qiáng)，由于積分電容的作用，能夠大幅抑止高頻噪聲。但是，它的轉(zhuǎn)換速度太慢，轉(zhuǎn)換精度隨轉(zhuǎn)換速率的增加而降低，每秒100300次（sps）對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換精度為12位。所以這種轉(zhuǎn)換方式主要應(yīng)用在低速高精度的轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。 2、逐次逼近型轉(zhuǎn)換 逐次逼近型轉(zhuǎn)換方式在當(dāng)今的模數(shù)轉(zhuǎn)換領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，它是按照二分搜索法的原理，類似于天平稱物的一種模數(shù)轉(zhuǎn)換過程。也就是將需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)與已知的不同的參考電壓進(jìn)行多次比較，使轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量在數(shù)值上逐次逼近輸入模擬量的對(duì)應(yīng)值。逐次逼近型轉(zhuǎn)換方式的特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換速度較高，可以達(dá)到100萬(wàn)次/秒（mpsp）；在低于12位分辨率的情況下，電路實(shí)現(xiàn)上較其他轉(zhuǎn)換方

35、式成本低；轉(zhuǎn)換時(shí)間確定。但這種轉(zhuǎn)換方式需要數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，由于高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路需要較高的電阻或電容匹配網(wǎng)絡(luò)，故精度不會(huì)很高。 3、并行轉(zhuǎn)換 并行轉(zhuǎn)換方式在所有的模數(shù)轉(zhuǎn)換中，轉(zhuǎn)換速度最快，并行轉(zhuǎn)換是一種直接的模數(shù)轉(zhuǎn)換方式。它大大減少了轉(zhuǎn)換過程的中間步驟，每一位數(shù)字代碼幾乎在同一時(shí)刻得到，因此，并行轉(zhuǎn)換又稱為閃爍型轉(zhuǎn)換方式 2。這種轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。并行轉(zhuǎn)換的主要特點(diǎn)是它的轉(zhuǎn)換速度特別快，可達(dá)50mpsp，特別適合高速轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。缺點(diǎn)是分辨率不高，一般都在10位以下；精度較高時(shí)，功耗較大。這主要是受到了電路實(shí)現(xiàn)的影響，因?yàn)橐粋€(gè) n位的并行轉(zhuǎn)換器，需要2n1個(gè)比較器和分壓電阻，當(dāng)n10時(shí)，比較

36、器的數(shù)目就會(huì)超過1000個(gè)，精度越高，比較器的數(shù)目越多，制造越困難。在本設(shè)計(jì)中我們測(cè)量的是溫度信號(hào)，溫度信號(hào)的特點(diǎn)是變化速度慢，所以不需要高頻器件，但是要求測(cè)量精度高，由以上這些要求，我選用了icl7135。3.1 icl7135的介紹3.1.1 icl7135管腳本設(shè)計(jì)中我采用了icl7135轉(zhuǎn)換芯片 ，icl7135是一種四位半的雙積分a/d轉(zhuǎn)換器，具有精度高（即019999；相當(dāng)于14位）、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在小型智能儀表的設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用，icl7135的引腳排列如圖3-1所示。1腳 v：-5v電源端。 2腳vref：基準(zhǔn)電壓輸入端，通常取1v，它的精度和穩(wěn)定性將直接影響

37、轉(zhuǎn)換精度。3腳angd：模擬地。 圖3-1 icl7135 引腳圖4腳int：積分器輸入端，接積分電容。 fig.3-1 icl7135 pin configurations5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。1720腳d1d5：位掃描輸出端。1316腳b1b4：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。工作于雙 極性情況下，時(shí)鐘最高頻率為125khz時(shí)轉(zhuǎn)換速度為3次/秒

38、左右。23腳pol: 負(fù)極性信號(hào)輸出端。當(dāng)輸入信號(hào)為正時(shí)，pol極性輸出高電平輸入信號(hào)為負(fù)時(shí)，pol極性輸出為低電平。24腳dgnd：數(shù)字地端。25腳r/h：運(yùn)行/讀數(shù)控制端。26腳str：數(shù)據(jù)選通輸出端。27腳or：超量程狀態(tài)輸出端。28腳ur：欠量程狀態(tài)輸出端。3.1.2 icl7135的工作原理icl7135的測(cè)量周期，icl7135的測(cè)量周期包括以下四相（節(jié)拍）（1）auto-zero（自動(dòng)調(diào)零）相在該相時(shí)，內(nèi)部in+和in-輸入與引腳斷開，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

39、器的失調(diào)電壓。此時(shí)，自動(dòng)調(diào)零精度受系統(tǒng)噪聲的限制，以輸入為基準(zhǔn)的總失調(diào)小于10v。（2）singal-integrate（信號(hào)積分）相在該相，自動(dòng)調(diào)零環(huán)路被打開，內(nèi)部的in+和in-輸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。（3）deintegrate（去積分）相該相的基準(zhǔn)用于完成去積分（deintegrate）任務(wù)，此時(shí)內(nèi)部in-在內(nèi)部連接anlg-common，in+跨接至先前已充

40、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)。（4）zero-integrate（積分器返回零）相內(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100200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。3.2 icl7135與單片機(jī)的接口及編程圖3-2 ad基準(zhǔn)電路輸出1v fig. 3-2 ref of icl7135icl

41、7135要正常工作就需要外加一個(gè)電壓基準(zhǔn)。lm385是一款極地功耗、穩(wěn)壓性能好且接線簡(jiǎn)單的1.2v穩(wěn)壓芯片，a/d芯片的基準(zhǔn)的精度和穩(wěn)定性直接影響轉(zhuǎn)換精度，所以我們采用lm385作為icl7135的基準(zhǔn)電壓輸入電路。其接線圖如圖3-2,圖中c16、c17的作用是消除電源噪聲，電源經(jīng)過lm385穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的1.2v電壓，由于我們需要的是1v電壓我們使用r19、r20來(lái)分壓分出電壓為，如公式3-1： ( 3-1 )icl7135的工作頻率可分別為125khz、250khz、500khz；對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換速度分別約為3次/秒、6次/秒、12次/秒。其中以工作頻率為250khz時(shí)的轉(zhuǎn)化速度及穩(wěn)定性較為適中

42、。在icl7135與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接時(shí)，如果使用icl7135的并行采集方式，則不但要連接bcd碼數(shù)據(jù)輸出線，又要連接bcd碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，這樣至少需要9根i/o口線。因此，系統(tǒng)的連接比較麻煩，且編程也非常復(fù)雜。而icl7135的串行接法是通過計(jì)脈沖數(shù)的方法來(lái)獲得測(cè)量轉(zhuǎn)換結(jié)果的。由其時(shí)序分析可知，在deintegrate（去積分）相，其脈沖數(shù)與轉(zhuǎn)換結(jié)果具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。實(shí)際上，可以通過單片機(jī)的定時(shí)器t0（也可以使用定時(shí)器t1，但需將busy與int1連接）來(lái)計(jì)脈沖數(shù)。這里采用4060接入4mhz晶振并進(jìn)行16分頻，如圖3-3，可產(chǎn)生250khz的時(shí)鐘信號(hào)作為icl7135的工作頻率

43、輸入，同時(shí)作為定時(shí)器0的外部計(jì)數(shù)源送入w77e58的t0端。圖3-3 cd4060分頻電路 fig. 3-3 cleft frequency circuit為了使定時(shí)器t0的計(jì)數(shù)脈沖與icl7135工作所需的脈沖同步，這里將icl7135的busy信號(hào)接至w77e58的p3.2（int0）引腳上，并且將定時(shí)器t0的工作方式置為模式1（16位）計(jì)數(shù)方式，并將選通控制信號(hào)gate置1，此時(shí)定時(shí)器t0是否工作將受busy信號(hào)的控制。當(dāng)icl7135開始工作時(shí)，即在積分波形的ignal-integrate相開始時(shí)，也就是icl7135的busy信號(hào)跳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，定時(shí)器t0才開始工作，且定時(shí)器t0的t

44、h0、tl0所記錄的數(shù)據(jù)與icl7135的測(cè)試脈沖（從積分波形的signal-integrate相開始到deintegrate相結(jié)束這一區(qū)域內(nèi)的脈沖稱為測(cè)量脈沖）存在一定的比例關(guān)系。工作原理圖如圖3-4。圖3-4 icl7135工作電路fig. 3-4 icl7135 work circuit要得到a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)則應(yīng)用測(cè)量脈沖的個(gè)數(shù)減去10001。這些轉(zhuǎn)換通?？赏ㄟ^軟件完成，因此非常簡(jiǎn)單?？赏ㄟ^在主程序初始化和外部中斷0（int0）中斷服務(wù)程序中對(duì)th0、tl0賦初值為10001的補(bǔ)碼，直接在中斷服務(wù)程序中讀取t0計(jì)數(shù)值即可得到a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果；或?qū)h0、tl0賦初值00h，并在

45、數(shù)據(jù)處理軟件模塊中將t0計(jì)數(shù)結(jié)果減去10001即可得到a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果。通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理可得到被測(cè)的模擬量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是占用口線少，能節(jié)省系統(tǒng)的硬件資源，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，不用添加任何擴(kuò)展口線器件，從而使系統(tǒng)的成本得到降低。第4章 單片機(jī)與外圍電路接口w77e58是一個(gè)快速8051兼容控制器，它的內(nèi)核經(jīng)過重新設(shè)計(jì)，提高了時(shí)鐘速度和存儲(chǔ)訪問周期速度。經(jīng)過這種改進(jìn)以后，在相同的時(shí)鐘頻率下，它的指令執(zhí)行速度比標(biāo)準(zhǔn)8051要快許多。一般來(lái)說，按照指令的類型，w77e58的指令執(zhí)行速度是標(biāo)準(zhǔn)8051的1.5-3倍。整體來(lái)看，w77e58的速度比標(biāo)準(zhǔn)的8051快2.5倍。在相同的吞吐量及低頻時(shí)鐘情況

46、下，電源消耗也降低。由于采用全靜態(tài)cmos設(shè)計(jì)，w77e58能夠在低時(shí)鐘頻率下運(yùn)行。w77e58內(nèi)含32kb flash eprom,工作電壓為4.5v-5.5v,具有1kb片上外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，當(dāng)用戶應(yīng)應(yīng)用時(shí)使用片上sram代替外部sram，可節(jié)省更多i/o口。4.1 w77e581、兼容性 w77e58的指令功能完全兼容于80c52，而且，w77e58也具有80c52的全部資源和功能，包括4個(gè)8位i/o口， 3個(gè)16位定時(shí)器，全雙工串口，中斷源等。w77e58的增加的新功能都是用普通8052所保留的特殊功能寄存器實(shí)現(xiàn)的，不與普通80c52的資源產(chǎn)生任何沖突，因此，w77e58可以直接用在已設(shè)

47、計(jì)好的80c52系統(tǒng)中使用，而為原有系統(tǒng)編寫的程序幾乎不做任何改動(dòng)，系統(tǒng)就可正常工作，需要注意的只是由于新的高速內(nèi)核所造成的指令執(zhí)行時(shí)間的改變及訪問外部存儲(chǔ)器的讀寫速度的限制。w77e58的封裝也完全兼容于80c52，它所增加的與硬件有關(guān)的功能都是復(fù)用80c52的p1口，并且w77e58 的44pin plcc/qfp封裝比普通的8051多一組4位的i/o口。2、高速性 77e58的外部工作時(shí)鐘頻率可達(dá)40mhz，而且，由于w77e58采用了重新設(shè)計(jì)的微處理器內(nèi)核，去除了多余的時(shí)鐘和存儲(chǔ)周期，運(yùn)行速度大大提高，這不僅僅是運(yùn)行晶振頻率的提高，而是將普通8051的每個(gè)機(jī)器周期（machine cy

48、cle）包含12個(gè)時(shí)鐘周期（clock period）縮減到每個(gè)機(jī)器周期包含4個(gè)時(shí)鐘周期，這樣，即使在相同的時(shí)鐘頻率下，根據(jù)不同的指令類型，其運(yùn)行速度一般比傳統(tǒng)8051提高1.5到3倍。因此，若程序中需要軟件定時(shí)，其執(zhí)行時(shí)間須根據(jù)w77e58的指令的執(zhí)行時(shí)間應(yīng)重新計(jì)算，一般情況下，每一個(gè)機(jī)器周期有一次取指（包括操作碼和操作數(shù)）操作，由于在w77e58的256個(gè)操作碼指令中，有128個(gè)是單字節(jié)指令，因此，w77e58的指令有一半的執(zhí)行時(shí)間只須一個(gè)機(jī)器周期，即4個(gè)時(shí)鐘周期。 3、中斷源77e58除了具有80c52的6個(gè)中斷源外，又另外增加了6個(gè)中斷源，共有12個(gè)可定義兩種優(yōu)先級(jí)的中斷源，每個(gè)中斷源

49、都有獨(dú)立的中斷使能位、中斷優(yōu)先權(quán)位、中斷標(biāo)志位和中斷向量。 但是，為了同80c32兼容，所有新增加的中斷的優(yōu)先級(jí)都在原有中斷的優(yōu)先級(jí)之后，其中斷優(yōu)先級(jí)及中斷向量如下表1所示，除了同80c32有相同的兩個(gè)外部中斷int0和int1外，w77e58又增加了4個(gè)外部中斷int2、int3、int4、int5。同80c32一樣，外部中斷int0和int1有邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)兩種觸發(fā)方式，當(dāng)中斷被響應(yīng)后，其中斷標(biāo)志位由硬件自動(dòng)清除；而外部中斷int2到int5只有邊沿觸發(fā)方式，其中斷標(biāo)志位可被獨(dú)立設(shè)為由硬件或軟件清除，缺省設(shè)置為由軟件清除，當(dāng)然，用戶可根據(jù)需要通過修改相對(duì)應(yīng)的特殊寄存器，將外部中斷int

50、2到int5設(shè)為由硬件清除中斷標(biāo)志位。4、兩個(gè)增強(qiáng)全雙工串口和80c32相比，w77e58除了具有同80c32一樣的全雙工串口外，w77e58又增加了一個(gè)全雙工串口，其外部引腳rxd1、txd1和p1.2、p1.3復(fù)用。然而，這兩個(gè)串口除了具有同原有80c32的串口相同的功能外，又增加了兩個(gè)增強(qiáng)型的特點(diǎn)，即多機(jī)通訊自動(dòng)地址識(shí)別和幀錯(cuò)誤檢測(cè)功能，但是需要注意的是，這兩個(gè)串口也有一點(diǎn)細(xì)微的差別，那就是串口0（原有保留串口）可以用定時(shí)器0和定時(shí)器1作為波特率發(fā)生器，而串口1只能使用定時(shí)器1作為波特率發(fā)生器。5、可編程看門狗定時(shí)器（watchdog timer）在w77e58中，集成了一個(gè)用戶可編程的

51、看門狗定時(shí)器，溢出時(shí)間選擇如表4所示，在軟件編程中，用戶可以隨時(shí)復(fù)位看門狗定時(shí)器。若程序跑飛，看門狗定時(shí)器溢出，則看門狗定時(shí)器自動(dòng)設(shè)定中斷標(biāo)志，在512個(gè)時(shí)鐘周期后，產(chǎn)生硬件復(fù)位，并保留2個(gè)機(jī)器周期后，程序恢復(fù)到地址0000h處開始執(zhí)行。綜上所述，通過以上特點(diǎn)和功能的介紹可以看出，w77e58確實(shí)是一個(gè)非常難得的、功能強(qiáng)大的微處理器產(chǎn)品，尤其特別適合于對(duì)存儲(chǔ)器資源有一定要求和對(duì)軟件運(yùn)行速度有特別要求的場(chǎng)合。由于它與國(guó)內(nèi)目前使用最廣泛的8051系列產(chǎn)品兼容，用戶使用時(shí)不必重新花時(shí)間去學(xué)習(xí)其指令系統(tǒng)，前期也不必在開發(fā)仿真裝置上重新投資，就可利用原有開發(fā)仿真裝置對(duì)其大部分功能進(jìn)行直接仿真開發(fā)，有些功

52、能進(jìn)行間接開發(fā)，比如第二串口，可先利用第一串口進(jìn)行調(diào)試，最后將程序移植即可。在需要提高原有設(shè)計(jì)系統(tǒng)的運(yùn)行速度時(shí)，除了需要修改有關(guān)靠軟件定時(shí)的指令，其它幾乎不用做任何修改，就可直接替換8051系列使用。在對(duì)其新增功能進(jìn)行軟件開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，只須在匯編軟件的reg52.inc中加入新增特殊功能寄存器的定義，就可利用原匯編調(diào)試軟件對(duì)為w77e58寫的軟件進(jìn)行調(diào)試。因此，w77e58的出現(xiàn)給系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)提供了更廣闊的應(yīng)用前景。4.2 看門狗與單片機(jī)接口電路在工業(yè)系統(tǒng)中，為了防止系統(tǒng)程序跑飛所以需要讓系統(tǒng)有可靠的復(fù)位能力和系統(tǒng)監(jiān)控能力。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不但需要有可靠復(fù)位能力和系統(tǒng)監(jiān)控能力，而且還需要有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

53、功能，而x25045具有如下四項(xiàng)功能：上電復(fù)位控制、看門狗定時(shí)器、降壓管理和具有塊保護(hù)功能的串行4kbit eeprom，且其外圍電路接線簡(jiǎn)單（如圖4-1），本身體積也較小，所以我們采用了x25045作為系統(tǒng)復(fù)位電路的芯片，圖4-1是x25045與單片機(jī)接口電路：reset接單片機(jī)的復(fù)位腳，x25045_cs、x25045_so、x25045_wip、x25045_sck、x25045_si分別接在單片機(jī)的i/o口上。圖 4-1 x25045工作電路fig. 4-1 x25045 work circuit看門狗x25045是xicor公司生產(chǎn)的監(jiān)控器，高電平復(fù)位輸出，可塊鎖定，傳輸密度4k的e

54、eprom。x25045 有三種功能，看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)視、eeprom，它們?nèi)齻€(gè)組合在一個(gè)封裝內(nèi)，這種組合降低了系統(tǒng)的成本并減少了電路板空間要求?？撮T狗定時(shí)器為微控制器提供了獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)看門狗將做出反應(yīng)，重新啟動(dòng)系統(tǒng)，看門狗利用低的vcc檢測(cè)電路，可以使系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)vcc降低到轉(zhuǎn)換點(diǎn)以下時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位，并等到vcc穩(wěn)定是為止。1、它具有的特點(diǎn)如下：（1）低電平的看門狗定時(shí)器。 （2）低vcc檢測(cè)。（3）直到vcc=1v時(shí)復(fù)位信號(hào)有效。（4）1mhz時(shí)鐘頻率。（5）低功耗cmos。（6）片內(nèi)偶然性寫保護(hù)。（7）高可靠性，可擦寫次數(shù)為10萬(wàn)次，數(shù)據(jù)保存期100年。

55、（8）2.7v至5.5v電源電壓。2、x25045的引腳說明如下如圖4-2：cs 芯片選擇輸入so 串行輸出si 串行輸入sck 串行時(shí)鐘輸入 圖4-2 x25045引腳排列wp 寫保護(hù)輸入 fig.4-2 x25045 pin configurationsvss 地vcc 電源電壓 reset 復(fù)位輸出 4.3 485通訊在本設(shè)計(jì)中，作為下位機(jī)的單片機(jī)要與上位機(jī)pc機(jī)通訊，把一些信息傳給pc機(jī)，同時(shí)也接受pc機(jī)的信息和命令。這就需要信息的遠(yuǎn)傳，所以選擇了485通訊。4.3.1 485通訊原理rs485的電氣標(biāo)準(zhǔn)就是其中的一種。rs485是美國(guó)電氣工業(yè)聯(lián)合會(huì)(eia)制定的利用平衡雙絞線作傳輸線的多點(diǎn)通訊標(biāo)準(zhǔn)。它采用差分信號(hào)進(jìn)行傳輸；最大傳輸距離可以達(dá)到1.2 km；最大可連接32個(gè)驅(qū)動(dòng)器和收發(fā)器；接收器最小靈敏度可達(dá)200 mv；最大傳輸速率可達(dá)2.5 mb/s。由此可見，rs485協(xié)議正是針對(duì)遠(yuǎn)距離、高靈敏度、多點(diǎn)通訊制定的標(biāo)準(zhǔn)。rs-485接口標(biāo)準(zhǔn)：傳輸方式：差分傳輸介質(zhì)：雙絞線標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)數(shù)：32最遠(yuǎn)通信距離：1200m 共模電壓最大、最小值：