智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件

智能儀表原理與設(shè)計(jì)

任課教師：王久龍

江蘇技術(shù)師范學(xué)院電信學(xué)院60-321智能儀表原理與設(shè)計(jì)

任課教師：王久龍

江蘇技術(shù)師范學(xué)院1課程的性質(zhì)：電子與測控、電氣類專業(yè)課、考查課。

學(xué)時(shí)：40學(xué)時(shí)。

成績評定：開卷考試等。平時(shí)成績30％+考試成績70％。教材：智能化測量控制儀表原理與設(shè)計(jì)第2版課程的性質(zhì)：電子與測控、電氣類專業(yè)課、考查課。2課程的作用與任務(wù)隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，特別是單片機(jī)的出現(xiàn)，正在引起測量控制儀表領(lǐng)域內(nèi)的一場新的技術(shù)革命。通過它能夠很容易地將計(jì)算技術(shù)與測量控制技術(shù)相結(jié)合，組成新一代的所謂“智能化測量控制儀表”。在計(jì)算機(jī)與儀表一體化設(shè)計(jì)中具有其他微型計(jì)算機(jī)無法比擬的優(yōu)勢。

智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件3適用專業(yè)：電子與測控、電氣類

參考書:

1.呂能元等編著，《80C51單片微型計(jì)算機(jī)原理》，科學(xué)出版社，1993年

2.趙新民等編著，《智能儀器原理及設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1991年

3.楊吉祥編著，《智能儀器》，南京工學(xué)院出版社，1986年

適用專業(yè)：電子與測控、電氣類參考書:4

第一章緒論

基本要求：

了解智能儀表的組成、發(fā)展趨勢、主要功能特點(diǎn)及基本設(shè)計(jì)思想和研制步驟。

重點(diǎn)：智能儀表的組成難點(diǎn)：1.智能儀表的功能特點(diǎn)2.智能儀表的設(shè)計(jì)方法學(xué)時(shí)：2作業(yè)：1 第一章緒論

基本要求：重點(diǎn)：智能儀表的組成學(xué)時(shí)：5教學(xué)內(nèi)容：1.智能儀表的基本組成與發(fā)展2.智能儀表的功能特點(diǎn)3.智能儀表的設(shè)計(jì)方法教學(xué)內(nèi)容：6一、智能化測量控制儀表的概念：以單片機(jī)為主體的測量控制儀器儀表。二、智能化測量控制儀表的特點(diǎn)：1.測量過程自動(dòng)化2.測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理（最突出的特點(diǎn)）a.對隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差進(jìn)行處理b.數(shù)值處理和非數(shù)值處理3.多功能如電力需求分析儀，可測量有功功率、電能、頻率、功率因素、峰值等，可預(yù)置用電需求計(jì)劃，并有記錄、打印、報(bào)警、控制等功能。第一章緒論一、智能化測量控制儀表的概念：第一章緒論7三、功能：

數(shù)據(jù)運(yùn)算、存儲、邏輯判斷、命令識別、自診斷自校正、自適應(yīng)自學(xué)習(xí)等功能。設(shè)計(jì)重點(diǎn)從模擬和邏輯電路轉(zhuǎn)向單片機(jī)、功能部件、接口電路、輸入輸出通道設(shè)計(jì)等。三、功能：8§1.1智能化測量控制儀表的基本組成與發(fā)展智能化測量控制儀表的主體：單片機(jī)。單片機(jī)內(nèi)部：CPU、存儲器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行I/O口、串行口甚至A/D等。

§1.1智能化測量控制儀表的基本組成與發(fā)展9一、智能化測量控制儀表的基本組成：

一、智能化測量控制儀表的基本組成：

10二、智能化測量控制儀表的發(fā)展。國內(nèi)市場上比如：能自動(dòng)進(jìn)行差壓補(bǔ)償?shù)闹悄芄?jié)流式流量計(jì)、能對各種頻譜圖進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理的智能色譜儀、能進(jìn)行程序控溫的智能多段式溫度控制儀、能實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID控制和各種復(fù)雜控制規(guī)律的智能式調(diào)節(jié)器等。其發(fā)展速度很快的一個(gè)重要因素是集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。如80C51、80C552等。DSP芯片如TMS320系列。

二、智能化測量控制儀表的發(fā)展。11光纖熒光光譜儀的結(jié)構(gòu)框圖

光纖熒光光譜儀的結(jié)構(gòu)框圖12§1.2智能化測量控制儀表的功能特點(diǎn)

一、傳統(tǒng)測控儀表對輸入信號測量的準(zhǔn)確性和正確性方面不能保證。

§1.2智能化測量控制儀表的功能特點(diǎn)13

1、準(zhǔn)確性：智能化測量控制儀表采用自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)消除零點(diǎn)漂移，用校正算法（自校準(zhǔn)）消除系統(tǒng)誤差，提供數(shù)字濾波算法消除隨機(jī)誤差。

14

2、正確性：設(shè)有自檢功能確保對輸入信號測量的正確性。

主要功能特點(diǎn)：利用單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力，可消除隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。

15二、其他方面功能：利用數(shù)據(jù)處理技術(shù)對儀表進(jìn)行非線性特性的校正（線性化）；利用串行和并行通訊接口組成自動(dòng)測控系統(tǒng)等。GP-IB的接口能力及總線結(jié)構(gòu)圖。

智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件16§1.3智能化測量控制儀表的設(shè)計(jì)方法一、智能化測量控制儀表設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：1)硬件2)軟件3)儀表結(jié)構(gòu)工藝。

在設(shè)計(jì)一臺智能儀表時(shí)首先應(yīng)根據(jù)儀表要完成的任務(wù)確定其具體的功能。

1)在硬件設(shè)計(jì)時(shí)首先考慮單片機(jī)的選擇。

§1.3智能化測量控制儀表的設(shè)計(jì)方法一、智能化測量控制儀表17選擇單片機(jī)時(shí)應(yīng)考慮的因素：字長用于工業(yè)現(xiàn)場的單片機(jī)和用于通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的微處理器不同。字長為8位、時(shí)鐘頻率為20-30MHZ滿足要求。2.尋址能力64K3.指令功能和執(zhí)行速度111條指令4.中斷能力5個(gè)基本中斷源5.市場上對該單片機(jī)的軟硬件支持狀況80C51

選擇單片機(jī)時(shí)應(yīng)考慮的因素：18其他幾種51系列單片機(jī)的選擇（了解）：

1、AT89C52內(nèi)部有3個(gè)定時(shí)器T0、T1、T2，6個(gè)中斷源，有256字節(jié)內(nèi)部RAM可供使用，其中：⑴低128B（00~7FH）可以直接或間接尋址⑵高128B（80~FFH）只能間接尋址⑶特殊功能寄存器只能直接尋址，它與高128BRAM是靠尋址方式不同來區(qū)分的其他幾種51系列單片機(jī)的選擇（了解）：19

2、ADuC831

具備AT89C52的全部資源，另外，還有：

⑴片內(nèi)擴(kuò)展的2KB數(shù)據(jù)XRAM，占用外部數(shù)據(jù)存儲空間的低2KB空間，必須用MOVX指令訪問⑵4KB片內(nèi)EEPROM數(shù)據(jù)存儲器⑶8通道12位ADC，可247KSPS高速采樣，可實(shí)現(xiàn)ADC至RAM的DMA控制器⑷2路12位電壓輸出DAC

另外還有

：SPI串行接口，看門狗定時(shí)器等。

203、STC89C54RD+

STC89C54RD+單片機(jī)在引腳和外形與AT89C52完全兼容，另外擴(kuò)展了1KB內(nèi)部XRAM，其地址為000~3FFH，必須使用MOVX指令訪問，另有2KBEEPROM數(shù)據(jù)存儲器，可存放非易失性數(shù)據(jù)。STC單片機(jī)可用普通單片機(jī)開發(fā)裝置開發(fā)、在線下載，3、STC89C54RD+21輸入輸出接口包括：1.A/D接口2.D/A接口3.鍵盤顯示器打印機(jī)接口4.通信接口先畫電路圖，在試驗(yàn)板上調(diào)試，PCB板。

輸入輸出接口包括：222)軟件設(shè)計(jì)常用的程序設(shè)計(jì)方法：模塊法監(jiān)控管理程序三大模塊：監(jiān)控主程序接口管理程序命令處理子程序2.自頂向下設(shè)計(jì)方法3.結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

2)軟件設(shè)計(jì)常用的程序設(shè)計(jì)方法：23結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)三種基本結(jié)構(gòu)：a.順序結(jié)構(gòu)b.選擇結(jié)構(gòu)

c.循環(huán)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)三種基本結(jié)構(gòu)：c.循環(huán)結(jié)構(gòu)：24以上三種結(jié)構(gòu)可嵌套任意層數(shù)優(yōu)點(diǎn)：利用該三種結(jié)構(gòu)可構(gòu)成任意程序。缺點(diǎn)：1.執(zhí)行速度慢，占用存儲器多。2.只采用三種結(jié)構(gòu)，某些復(fù)雜任務(wù)實(shí)現(xiàn)困難。

以上三種結(jié)構(gòu)可嵌套任意層數(shù)25第二章智能化測量控制儀表的專用微處理器

基本要求：

了解80C51系列單片機(jī)的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)難點(diǎn)：1.80C51系列單片機(jī)的特點(diǎn)2.80C51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

3.80C51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展學(xué)時(shí)：4作業(yè)：第二章智能化測量控制儀表的專用微處理器

基本要求：26教學(xué)內(nèi)容：1.80C51系列單片機(jī)的特點(diǎn)

2.80C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)3.80C51單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)4.80C51單片機(jī)的CPU時(shí)序5.80C51單片機(jī)的復(fù)位信號與復(fù)位電路6.80C51單片機(jī)的并行I/O口7.80C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)8.80C51單片機(jī)的匯編語言程序設(shè)計(jì)與實(shí)用子程序9.80C51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器10.80C51單片機(jī)的串行口11.80C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)12.80C51單片機(jī)的節(jié)電工作方式13.80C51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容：27

第二章智能化測量控制儀表的專用微處理器很多儀表廠家都采用8位微處理器。單片機(jī)在內(nèi)部集成：CPU、ROM、RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口、并行I/O口、中斷系統(tǒng)、時(shí)鐘電路等。目前市場上單片機(jī)的硬件支持芯片及軟件應(yīng)用程序十分豐富，許多儀表廠家都采用80C51系列單片機(jī)作為其生產(chǎn)的測量控制儀表的專用微處理器。第二章智能化測量控制儀表的專用微處理器2880C51系列單片機(jī)在片內(nèi)集成了：CPU、并行I/O口、異步串行口、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、片內(nèi)RAM、片內(nèi)ROM等。

80C51系列單片機(jī)分為無片內(nèi)ROM型(80C31)和帶片內(nèi)ROM型（80C51、87C51、

89C51）。

80C51系列單片機(jī)在存儲器上采用ROM和RAM分開結(jié)構(gòu)；七種尋址方式；111條指令；5個(gè)中斷源。2.180C51系列單片機(jī)的特點(diǎn)80C51系列單片機(jī)在片內(nèi)集成了：CPU、并292.280C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

2.2.1基本組成2.280C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

2.2.130智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件31

80C51單片機(jī)通常采用40引腳雙列直插式封裝。2.2.2引腳功能80C51單片機(jī)通常采用40引腳雙列直插式封裝。2.2.232智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件332.380C51單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)

80C51單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)組成：四個(gè)存儲器空間：64K內(nèi)部ROM64K外部ROM128B內(nèi)部RAM64K外部RAM2.380C51單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)

80C51單片機(jī)34智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件35

80C51單片機(jī)特殊功能寄存器一覽表：80C51單片機(jī)特殊功能寄存器一覽表：36

工作寄存器組選擇由程序狀態(tài)字寄存器PSW中的兩位RS0和RS1決定。RS1、RS0與工作寄存器組的關(guān)系：工作寄存器組選擇由程序狀態(tài)字寄存器PSW中的兩372.480C51單片機(jī)的CPU時(shí)序CPU執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間以機(jī)器周期為單位，80C51單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)振蕩周期，分為6個(gè)S狀態(tài)：S1~S6。指令的執(zhí)行速度與其需要的機(jī)器周期數(shù)有關(guān)，機(jī)器周期數(shù)越少速度越快。2.480C51單片機(jī)的CPU時(shí)序C382.580C51單片機(jī)的復(fù)位信號與復(fù)位電路

80C51單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)需要復(fù)位，使CPU和系統(tǒng)的各個(gè)部件處于一種確定的狀態(tài)。

80C51單片機(jī)復(fù)位電路有上電自動(dòng)復(fù)位電路和按鍵手動(dòng)復(fù)位電路。復(fù)位以后不影響片內(nèi)RAM內(nèi)容。2.580C51單片機(jī)的復(fù)位信號與復(fù)位電路39

80C51單片機(jī)有4個(gè)并行I/O口：P0、P1、P2、P3，每個(gè)口都有8根引腳，都是雙向通道，每個(gè)引腳都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。2.680C51單片機(jī)的并行I/O口

80C51單片機(jī)并行I/O口一位的邏輯圖：80C51單片機(jī)有4個(gè)并行I/O口：P0、P4080C51單片機(jī)并行I/O口一位的邏輯圖：80C51單片機(jī)并行I/O口一位的邏輯圖：41P0、P2口用作地址/數(shù)據(jù)總線，P3口用其第二功能，可以對外形成地址、數(shù)據(jù)和控制三總線。在利用三總線時(shí)需在P0口加接一地址鎖存器，而P2口不用。單片機(jī)與外部存儲器、I/O端口的連接：P0、P2口用作地址/數(shù)據(jù)總線，P3口用其第422.7.1指令和助記符2.780C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)2.7.2指令的字節(jié)數(shù)

指令是一組二進(jìn)制代碼。助記符一般采用英文單詞縮寫。

一條指令通常由操作碼和操作數(shù)組成。1）單字節(jié)指令2）雙字節(jié)指令3）三字節(jié)指令2.7.1指令和助記符2.780C51單片機(jī)432.7.3尋址方式

尋址：尋找操作數(shù)的地址。1.寄存器尋址2.直接尋址3.立即尋址4.寄存器間接尋址5.變址尋址6.相對尋址7.位尋址2.7.3尋址方式尋址：尋找操作數(shù)的地44

可以位尋址的SFR：可以位尋址的SFR：452.880C51單片機(jī)的匯編語言程序設(shè)計(jì)2.8.1匯編語言格式與偽指令匯編語言源程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序稱為匯編。1.設(shè)置程序起始地址－ORGORGnnnn2.定義字節(jié)－DB標(biāo)號：DB項(xiàng)或項(xiàng)表3.定義字－DW標(biāo)號：DW項(xiàng)或項(xiàng)表4.保留存儲器空間－DS標(biāo)號：DS表達(dá)式2.880C51單片機(jī)的匯編語言程序設(shè)計(jì)2.8.1465.為標(biāo)號賦值－EQU字符名EQU表達(dá)式設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)首先要確定算法。一般先編寫一個(gè)主程序框架，再編寫各個(gè)功能子程序。2.8.2應(yīng)用程序設(shè)計(jì)6.源程序結(jié)束－ENDEND5.為標(biāo)號賦值－EQU設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)首先要確定算法。一般先編472.980C51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器TMOD的控制字格式：2.9.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器與邏輯結(jié)構(gòu)80C51單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：T0和T1。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在硬件上由雙字節(jié)加法計(jì)數(shù)器TH和TL組成。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式由TMOD和TCON編程決定。2.980C51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器48運(yùn)行控制寄存器TCON的控制字格式：運(yùn)行控制寄存器TCON的控制字格式：491）方式0和方式1以定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1為例，方式0為13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，由TL1的低5位和TH1的8位構(gòu)成。方式1為16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，TL1和TH1均為8位。定時(shí)器T1方式0和方式1邏輯結(jié)構(gòu)：1）方式0和方式1定時(shí)器T1方式0和方式1邏輯結(jié)構(gòu)：502）方式2定時(shí)器T1方式2邏輯結(jié)構(gòu)：2）方式2定時(shí)器T1方式2邏輯結(jié)構(gòu)：513）方式3定時(shí)器T0方式3邏輯結(jié)構(gòu)：3）方式3定時(shí)器T0方式3邏輯結(jié)構(gòu)：52T2CON控制字格式：80C52：T2，其控制寄存器T2CON地址為C8H。T2CON控制字格式：80C52：T2，其控制寄存器T2CO53T2定時(shí)器操作方式：T2定時(shí)器操作方式：541）常數(shù)自動(dòng)裝入方式當(dāng)T2工作于此方式時(shí)，由TL2和TH2構(gòu)成16位計(jì)數(shù)器，RCAP2L和RCAP2H組成16位常數(shù)寄存器。常數(shù)自動(dòng)重新裝入方式時(shí)定時(shí)器T2的邏輯結(jié)構(gòu)：1）常數(shù)自動(dòng)裝入方式常數(shù)自動(dòng)重新裝入方式時(shí)定時(shí)器T2的邏輯結(jié)553）串行口波特率發(fā)生器方式2）16位捕捉方式捕捉方式時(shí)定時(shí)器T2的邏輯結(jié)構(gòu)：3）串行口波特率發(fā)生器方式2）16位捕捉方式捕捉方式時(shí)定時(shí)器56

80C51定時(shí)/計(jì)數(shù)器在進(jìn)行定時(shí)或計(jì)數(shù)之前要初始化，初始化步驟：1.確定工作方式，即給TMOD寫入控制字。2.設(shè)置初值，將初值寫入寄存器TL0、TH0或TL1、TH1。3.對中斷控制寄存器IE置初值，即決定是否開放定時(shí)器中斷。4.使TCON中TR0或TR1置位，以啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。2.9.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例80C51定時(shí)/計(jì)數(shù)器在進(jìn)行定時(shí)或計(jì)數(shù)之前要572.1080C51單片機(jī)的串行口異步通信字符格式：80C51單片機(jī)在與外設(shè)或其他計(jì)算機(jī)之間交換信息時(shí)，通常采用并行通信和串行通信方式。2.10.1串行通信方式與串行口控制寄存器1.異步串行通信方式串行通信分為異步傳送和同步傳送。2.1080C51單片機(jī)的串行口異步58同步傳送格式：

在串行通信中有個(gè)反映串行通信速率的重要指標(biāo)：波特率。波特率不等于時(shí)鐘頻率，時(shí)鐘頻率通常是波特率的16或64倍。2.同步串行通信方式同步傳送格式：在串行通信中有個(gè)59串行通訊中數(shù)據(jù)傳送方式：

80C51串行口組成。串行通訊中數(shù)據(jù)傳送方式：8060串行口控制寄存器SCON格式：串行口控制寄存器SCON格式：61串行口工作方式：串行口工作方式：62波特率系數(shù)控制寄存器PCON格式：2.10.2串行口應(yīng)用舉例

串行口一般用定時(shí)器T1作為波特率發(fā)生器，通常將T1設(shè)置為工作方式2。波特率系數(shù)控制寄存器PCON格式：2.10.632.1180C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)中斷的類型：1.屏蔽中斷。2.非屏蔽中斷。3.軟件中斷。2.11.1中斷的概念

中斷就是CPU暫時(shí)終止當(dāng)前正在執(zhí)行的程序轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。2.1180C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)中斷的類型：2.164中斷系統(tǒng)的任務(wù)：1.開中斷、關(guān)中斷。2.中斷的排隊(duì)。3.中斷的響應(yīng)。4.中斷撤除。中斷系統(tǒng)的任務(wù)：652.11.2中斷申請與控制80C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)由若干個(gè)SFR組成：定時(shí)器運(yùn)行控制寄存器TCON中斷允許寄存器IE中斷優(yōu)先級寄存器IP串行口控制寄存器SCON80C51有5個(gè)中斷源：外部中斷0外部中斷1T0T1串行口2.11.2中斷申請與控制80C51單片機(jī)的中66定時(shí)器控制寄存器TCON格式：定時(shí)器控制寄存器TCON格式：67串行口控制寄存器SCON格式：串行口控制寄存器SCON格式：68中斷允許寄存器IE格式：中斷允許寄存器IE格式：69中斷優(yōu)先級寄存器IP格式：中斷優(yōu)先級寄存器IP格式：7080C51單片機(jī)的5個(gè)中斷源及其優(yōu)先級固定查詢次序：表2-880C51單片機(jī)的中斷源：2.11.3中斷響應(yīng)80C51單片機(jī)的5個(gè)中斷源及其優(yōu)先級固定查71響應(yīng)中斷的條件：1.沒有同級或更高級別的中斷正在得到相應(yīng)。2.等到當(dāng)前正在執(zhí)行的指令執(zhí)行完畢后，CPU響應(yīng)新的中斷申請。3.若正在執(zhí)行的指令是RETI或任何訪問IE或IP的指令，要在執(zhí)行完該指令以及其后的一條指令后才響應(yīng)新的中斷。響應(yīng)中斷的條件：7280C51單片機(jī)5個(gè)中斷源中，響應(yīng)后系統(tǒng)能通過硬件自動(dòng)清0的有：1.T0或T1的中斷請求標(biāo)志TF0或TF1。2.外部中斷0或1的中斷請求標(biāo)志IE0或IE1。80C51單片機(jī)對于串行口的中斷請求標(biāo)志TI和RI不予以自動(dòng)撤除。80C51單片機(jī)5個(gè)中斷源中，響應(yīng)后系統(tǒng)能通過硬件自動(dòng)清0的7380C51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的初始化：1.開中斷。2.確定各中斷源優(yōu)先級。3.若是外部中斷，應(yīng)規(guī)定是低電平觸發(fā)還是負(fù)邊沿觸發(fā)。中斷處理包括：1.保護(hù)現(xiàn)場。2.為中斷服務(wù)。80C51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的初始化：74編寫中斷服務(wù)程序時(shí)需注意：1.如果中斷服務(wù)程序的長度超過8個(gè)地址單元，應(yīng)在中斷入口地址處安排一條轉(zhuǎn)移指令。2.若執(zhí)行當(dāng)前中斷服務(wù)程序時(shí)需要禁止更高級中斷源，則要用指令關(guān)閉中斷。3.在保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場前關(guān)中斷。4.及時(shí)清除不能被硬件自動(dòng)清0的中斷請求標(biāo)志。編寫中斷服務(wù)程序時(shí)需注意：752.1280C51單片機(jī)的節(jié)電工作方式80C51單片機(jī)的兩種節(jié)電工作方式：1.空閑方式2.掉電方式特殊功能寄存器PCON格式：2.12.2節(jié)電方式的應(yīng)用2.1280C51單片機(jī)的節(jié)電工作方式80C51單片762.1380C51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展2.13.1程序存儲器擴(kuò)展1.地址線2.數(shù)據(jù)線3.控制線2.13.2數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展80C51單片機(jī)采用哈佛式存儲器結(jié)構(gòu)，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器在物理上是獨(dú)立的，且各自具有不同的控制信號。2.1380C51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展2.13.1772.13.3并行I/O端口擴(kuò)展對于無ROM型單片機(jī)，由于P0和P2口不能再用作并行I/O口，所以很多情況下需要進(jìn)行外部并行I/O口擴(kuò)展。為了唯一選中某個(gè)外部存儲器單元或外部I/O端口，必須進(jìn)行兩種選擇操作：片選和字選。1.線選法2.地址譯碼法2.13.3并行I/O端口擴(kuò)展對于無R781.線選法線選法利用單片機(jī)的一根空閑高位地址線選中一個(gè)外部擴(kuò)展I/O口芯片。1.線選法線選法利用單片機(jī)的一根空閑高792.地址譯碼法2.地址譯碼法80智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件81智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件82智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件83智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件84智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件85智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件86智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件8780C51單片機(jī)的工作方式1.復(fù)位方式80C51單片機(jī)的工作方式1.復(fù)位方式882.程序執(zhí)行方式80C51單片機(jī)的基本工作方式。所執(zhí)行的程序可放在內(nèi)部ROM、外部ROM或同時(shí)存放在內(nèi)外ROM中。3.單步執(zhí)行方式使程序的執(zhí)行處在外加脈沖的控制之下，使程序指令逐條執(zhí)行。單步執(zhí)行方式可以利用80C51單片機(jī)的中斷控制來實(shí)現(xiàn)。2.程序執(zhí)行方式3.單步執(zhí)行894.編程和校驗(yàn)方式(1)8751HEPROM的操作方式：4.編程和校驗(yàn)方式(1)87908751HEPROM的編程線路：8751HEPROM的編程線路：918751HEPROM的校驗(yàn)線路：8751HEPROM的校驗(yàn)線路：928751HEPROM的保密位編程線路：8751HEPROM的保密位編程線路：9387C51EPROM的操作方式：(2)87C51的編程方法：87C51EPROM的操作方式：(294

CMOS型單片機(jī)的EPROM編程線路：CMOS型單片機(jī)的EPROM編程線路：95

CMOS型單片機(jī)的EPROM校驗(yàn)線路：CMOS型單片機(jī)的EPROM校驗(yàn)線路：96

第三章智能化測量控制儀表的ADC和DAC接口

基本要求：

了解智能儀表的過程通道接口技術(shù)，掌握A/D，D/A轉(zhuǎn)換接口及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)難點(diǎn)：1.DAC接口技術(shù)

2.ADC接口技術(shù)3.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)學(xué)時(shí)：8作業(yè)：7 第三章智能化測量控制儀表的ADC和DAC接口

基本要97教學(xué)內(nèi)容：1.A/D及D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)2.DAC接口技術(shù)3.ADC接口技術(shù)4.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容：98第三章智能化測量控制儀表的ADC和DAC接口

智能化測量控制儀表的工作過程：第三章智能化測量控制儀表的ADC和DAC接口

991.分辨率2.精度3.量程（滿刻度范圍）4.線性度誤差5.轉(zhuǎn)換時(shí)間3.1.1A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)§3.1A/D及D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)

3.1.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)1.分辨率3.1.1A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)§3100§3.2DAC接口技術(shù)DAC的功能是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為與其成比例的模擬量。

幾種常用DAC芯片的特點(diǎn)及性能：§3.2DAC接口技術(shù)DAC的功101

將電流型DAC芯片連接成電壓輸出方式：將電流型DAC芯片連接成電壓輸出方式：102

將電流型DAC芯片連接成電壓輸出方式：將電流型DAC芯片連接成電壓輸出方式：103

將電流型DAC芯片連接成電壓輸出方式：將電流型DAC芯片連接成電壓輸出方式：1043.2.1常用DAC芯片的接口方法1.無內(nèi)部鎖存器的DAC接口方法10位DAC接口(a)無內(nèi)部鎖存器的DAC接口(b)毛刺3.2.1常用DAC芯片的接口方法1.無內(nèi)部鎖存器的105采用雙組緩沖器的10位DAC接口：圖3.4采用雙組緩沖器的10位DAC接口采用雙組緩沖器的10位DAC接口：圖3.4采用雙組緩沖器的106DAC0832邏輯框圖2.帶內(nèi)部鎖存器的DAC接口方法圖3.5DAC0832邏輯框圖DAC0832邏輯框圖2.帶內(nèi)部鎖存器的DAC接口方法圖3.107DAC0832與80C51單片機(jī)的接口圖3.6DAC0832與80C51單片機(jī)的接口DAC0832與80C51單片機(jī)的接口圖3.6DAC083108二路DAC0832與80C51的接口圖3.7二路DAC0832與80C51的接口二路DAC0832與80C51的接口圖3.7二路DAC08109多通道模擬量輸出接口圖3.8多通道模擬量輸出接口多通道模擬量輸出接口圖3.8多通道模擬量輸出接口110DAC1208的結(jié)構(gòu)圖3.9DAC1208的結(jié)構(gòu)DAC1208的結(jié)構(gòu)圖3.9DAC1208的結(jié)構(gòu)111DAC1208與單片機(jī)80C51接口圖3.10DAC1208與單片機(jī)80C51接口DAC1208與單片機(jī)80C51接口圖3.10DAC1201123.2.2DAC接口的應(yīng)用DAC0832與80C51單片機(jī)的接口圖3.6DAC0832與80C51單片機(jī)的接口3.2.2DAC接口的應(yīng)用DAC0832與80C511133.2.2DAC接口的應(yīng)用正向階梯波3.2.2DAC接口的應(yīng)用正向階梯波114雙通道正交可程控正弦波發(fā)生器原理圖圖3.13雙通道正交可程控正弦波發(fā)生器原理圖雙通道正交可程控正弦波發(fā)生器原理圖圖3.13雙通道正交115正弦波形的離散化：正弦波形的離散化：116調(diào)制型DAC任意波形發(fā)生器原理圖調(diào)制型DAC任意波形發(fā)生器原理圖117§3.3ADC接口技術(shù)ADC的功能是將輸入模擬量轉(zhuǎn)換為與其成比例的數(shù)字量。它是智能化測量控制儀表的一種重要組成器件，按其工作原理分為：比較式ADC，積分式ADC以及VFC式ADC（電壓－頻率轉(zhuǎn)換式）?！?.3ADC接口技術(shù)ADC的功118幾種常用A/D芯片的特點(diǎn)和性能：幾種常用A/D芯片的特點(diǎn)和性能：1193.3.1比較式ADC接口(a)原理電路圖3.17階梯波比較式ADC工作原理（b)工作波形3.3.1比較式ADC接口(a)原理電路圖3.17120軟件ADC的接口圖3.18軟件ADC的接口軟件ADC的接口圖3.18軟件ADC的接口121軟件ADC的程序框圖：軟件ADC的程序框圖：122ADC0809的原理結(jié)構(gòu)框圖：圖3.20ADC0809的原理結(jié)構(gòu)框圖ADC0809的原理結(jié)構(gòu)框圖：圖3.20ADC0809的123ADC0809的工作時(shí)序：ADC0809的工作時(shí)序：124ADC0809的引腳排列：ADC0809的引腳排列：125ADC0809與單片機(jī)80C51的接口：圖3.23ADC0809與單片機(jī)80C51接口ADC0809與單片機(jī)80C51的接口：圖3.23ADC0126AD574的轉(zhuǎn)換方式和數(shù)據(jù)輸出格式：表3-4AD574的轉(zhuǎn)換方式和數(shù)據(jù)輸出格式AD574的轉(zhuǎn)換方式和數(shù)據(jù)輸出格式：表3-4AD574的127AD574A單極性和雙極性輸入：AD574A單極性和雙極性輸入：128AD574A與80C51接口電路圖3.27AD574A與80C51的接口電路AD574A與80C51接口電路圖3.27AD574A129AD578的管腳排列：AD578的管腳排列：130AD578的工作時(shí)序：AD578的工作時(shí)序：131AD578與單片機(jī)8751的接口電路圖3.30AD578與單片機(jī)8751的接口電路AD578與單片機(jī)8751的接口電路圖3.30A1323.3.2積分式ADC接口

有些智能化測量控制儀表要求能在工業(yè)現(xiàn)場使用，現(xiàn)場通常存在很強(qiáng)的干擾，如大功率電機(jī)的磁場等，而被測信號往往是微弱的直流信號，如果不能有效地抑制干擾測量結(jié)果則沒有意義，這時(shí)可考慮采用積分式ADC。3.3.2積分式ADC接口有些智能133雙積分式ADC的原理及工作波形：圖3.31雙積分工ADC的原理及工作波形(a)原理電路（b）工作波形雙積分式ADC的原理及工作波形：圖3.31雙積分工A1345G14433的引腳排列：5G14433的引腳排列：135EOC和DS的時(shí)序：EOC和DS的時(shí)序：136單片機(jī)80C51與5G14433A/D轉(zhuǎn)換器的接口單片機(jī)80C51與5G14433A/D轉(zhuǎn)換器的接口137中斷服務(wù)子程序中斷服務(wù)子程序138智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件139ICL7135引腳排列：ICL7135引腳排列：140ICL7135輸出時(shí)序：ICL7135輸出時(shí)序：141ICL7135與單片機(jī)的接口電路：ICL7135與單片機(jī)的接口電路：142轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存放格式：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存放格式：143圖3.357135A/D轉(zhuǎn)換流程（a）主程序圖3.357135A/D轉(zhuǎn)換流程（a）主程序144智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件145三積分式AD原理及工作波形：三積分式AD原理及工作波形：146三積分式ADC中的計(jì)數(shù)器：三積分式ADC中的計(jì)數(shù)器：1473.3.3壓－頻轉(zhuǎn)換式ADC接口(a)原理電路（b)工作波形圖3.38VFC原理電路與工作波形3.3.3壓－頻轉(zhuǎn)換式ADC接口(a)原理電路（b148用VFC組成ADC的原理：圖3.39用VFC組成AD轉(zhuǎn)換器的原理框圖用VFC組成ADC的原理：圖3.39用VFC組成AD轉(zhuǎn)換器149LM331的主要性能特點(diǎn)：1.滿量程頻率范圍：1Hz～100kHz2.最大非線性度：0.01%3.脈沖輸出與所有邏輯形式兼容4.最佳的溫度穩(wěn)定性5.可在雙電源或單電源下工作6.功率低7具有電源電壓輸出短路保護(hù)8.價(jià)格低廉LM331的主要性能特點(diǎn)：150LM331的引腳排列：LM331的引腳排列：151LM331與單片機(jī)80C51的接口圖3.41LM331與單片機(jī)80C51的接口LM331與單片機(jī)80C51的接口圖3.41LM152圖3.42用LM331實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的程序流程圖3.42用LM331實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的程序流程153§3.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在智能化測量控制儀表中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)對外界各種模擬信號的測量，必須要采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將信號送入儀表中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是外部信號進(jìn)入儀表內(nèi)部的必經(jīng)通道?！?.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在智能化測量控制154多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理：多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理：155多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理：多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理：156多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理：多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理：1573.4.1前置放大器ICL7650接法：3.4.1前置放大器ICL7650接法：158ADOP－07接法ADOP－07接法159程控放大器原理：程控放大器原理：160AD521的管腳排列和基本接法：AD521的管腳排列和基本接法：161AD521與輸入信號不同耦合方式下的接地方法：AD521與輸入信號不同耦合方式下的接地方法：162AD524的結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列：AD524的結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列：1633.4.2采樣保持器采樣保持放大器（SHA）原理：圖3.52采樣保持器原理圖3.4.2采樣保持器采樣保持放大器（SHA）原理：圖1643.4.2采樣保持器采樣保持器SH的基本特性參數(shù)：3.4.2采樣保持器采樣保持器SH的基本特性參數(shù)：165AD582和LF398的引腳和接法：AD582和LF398的引腳和接法：166AD7506多路模擬開關(guān)AD7506多路模擬開關(guān)167

第四章智能化測量控制儀表的鍵盤、顯示器及打印輸出接口

基本要求：

了解智能儀表的人-機(jī)接口技術(shù)，掌握鍵盤、顯示器及打印機(jī)接口的設(shè)計(jì)原理和方法。

重點(diǎn)難點(diǎn)：1.鍵盤接口技術(shù)

2.顯示器接口技術(shù)3.液晶顯示器LCD接口技術(shù)4.打印機(jī)輸出接口技術(shù) 第四章智能化測量控制儀表的鍵盤、顯示器及打印輸168學(xué)時(shí)：6作業(yè)：13教學(xué)內(nèi)容：1.鍵盤接口技術(shù)

2.顯示器接口技術(shù)3.8279可編程鍵盤/顯示器芯片接口技術(shù)4.液晶顯示器LCD接口技術(shù)5.打印機(jī)輸出接口技術(shù)學(xué)時(shí)：6作業(yè)：13教學(xué)內(nèi)容：169§4.1鍵盤接口技術(shù)鍵盤由一組按壓式或觸摸式開關(guān)構(gòu)成陣列。鍵盤分為編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤。

1.按鍵識別

第四章智能化測量控制儀表的鍵盤、顯示器及打印輸出接口

§4.1鍵盤接口技術(shù)鍵盤由一組按壓式或觸摸式開關(guān)構(gòu)1702.反彈跳2.反彈跳1713.串鍵保護(hù)處理串鍵的技術(shù)：1.兩鍵同時(shí)按下2.n鍵同時(shí)按下3.n鍵鎖定3.串鍵保護(hù)處理串鍵的技術(shù)：172矩陣式16鍵鍵盤接口4.1.1非編碼鍵盤矩陣式16鍵鍵盤接口4.1.1非編碼鍵盤173行掃描法按鍵識別：行掃描法按鍵識別：174鍵位與行列線關(guān)系：鍵位與行列線關(guān)系：175串鍵保護(hù)流程圖：串鍵保護(hù)流程圖：176第2行第一列有鍵按下時(shí)的矩陣鍵盤接口：第2行第一列有鍵按下時(shí)的矩陣鍵盤接口：177接口總線方向反轉(zhuǎn)后的矩陣鍵盤接口：接口總線方向反轉(zhuǎn)后的矩陣鍵盤接口：178鍵盤、顯示器與單片機(jī)80C51的接口：鍵盤、顯示器與單片機(jī)80C51的接口：1794.1.3編碼鍵盤靜態(tài)編碼鍵盤接口電路：4.1.3編碼鍵盤靜態(tài)編碼鍵盤接口電路：180掃描式編碼鍵盤：掃描式編碼鍵盤：181§4.2LED顯示器接口技術(shù)

LED是近似于恒壓的元件。發(fā)光二極管顯示器驅(qū)動(dòng)的方法：1.靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方法給欲點(diǎn)亮的LED通以恒定的電流。2.動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方法給欲點(diǎn)亮的LED通以脈沖電流。§4.2LED顯示器接口技術(shù)

LED是近似于恒壓的1824.2.1七段LED顯示器七段LED數(shù)碼顯示器的連接：共陰極接法共陽極接法內(nèi)部段的排列4.2.1七段LED顯示器七段LED數(shù)碼顯示器的連接183七段數(shù)碼顯示器的段碼表：七段數(shù)碼顯示器的段碼表：184采用硬件譯碼器的LED接口：采用硬件譯碼器的LED接口：185軟件譯碼的動(dòng)態(tài)掃描多位LED顯示接口：軟件譯碼的動(dòng)態(tài)掃描多位LED顯示接口：186點(diǎn)陣式LED顯示器7×5點(diǎn)陣式LED顯示電路：點(diǎn)陣式LED顯示器7×5點(diǎn)陣式LED顯示電路：187§4.38279可編程鍵盤/顯示器芯片接口技術(shù)4.3.18279的工作原理8279分為兩部分：鍵盤部分和顯示部分?！?.38279可編程鍵盤/顯示器芯片接口技術(shù)4.1888279的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)：8279的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)：1894.3.28279的數(shù)據(jù)輸入、顯示輸出及命令格式1.數(shù)據(jù)輸入4.3.28279的數(shù)據(jù)輸入、顯示輸出及命令格式1.1902.顯示輸出2.顯示輸出191（1）鍵盤、顯示器工作模式設(shè)置命令（1）鍵盤、顯示器工作模式設(shè)置命令192左端輸入方式寫入過程：左端輸入方式寫入過程：193右端輸入方式寫入過程：右端輸入方式寫入過程：194K2、K1、K0用于設(shè)置鍵盤的工作方式定義：K2、K1、K0用于設(shè)置鍵盤的工作方式定義：195（2）掃描頻率設(shè)置命令（2）掃描頻率設(shè)置命令196（3）讀FIFO堆棧的命令（3）讀FIFO堆棧的命令197（4）讀顯示RAM命令（4）讀顯示RAM命令198（5）寫顯示RAM命令（5）寫顯示RAM命令199（6）顯示屏蔽消隱命令（6）顯示屏蔽消隱命令200（7）清除命令（7）清除命令201（8）中斷結(jié)束/顯示出錯(cuò)方式命令狀態(tài)字：（8）中斷結(jié)束/顯示出錯(cuò)方式命令狀態(tài)字：2024.3.38279的接口方法用8279實(shí)現(xiàn)鍵盤/顯示器接口：4.3.38279的接口方法用8279實(shí)現(xiàn)鍵盤/顯示203單片機(jī)80C51與8279的接口電路：單片機(jī)80C51與8279的接口電路：2048279工作程序框圖：8279工作程序框圖：2054.4.1LCD顯示器的工作原理和驅(qū)動(dòng)方式LCD顯示器工作原理：液晶的扭曲－向列效應(yīng)。LCD顯示器采用交流驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)方式：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)?！?.4液晶顯示器LCD接口技術(shù)4.4.1LCD顯示器的工作原理和驅(qū)動(dòng)方式206LCD的基本驅(qū)動(dòng)電路及波形：LCD的基本驅(qū)動(dòng)電路及波形：2071/3偏壓法驅(qū)動(dòng)原理：1/3偏壓法驅(qū)動(dòng)原理：2084.4.2段式LCD顯示器的驅(qū)動(dòng)接口采用硬件譯碼器的段式LCD驅(qū)動(dòng)接口：4.4.2段式LCD顯示器的驅(qū)動(dòng)接口采用硬件譯碼器的209動(dòng)態(tài)LCD驅(qū)動(dòng)接口：動(dòng)態(tài)LCD驅(qū)動(dòng)接口：210MC145000顯示寄存器與顯示矩陣的對應(yīng)關(guān)系：MC145000顯示寄存器與顯示矩陣的對應(yīng)關(guān)系：211智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件2124.4.3點(diǎn)陣式液晶顯示模塊EA－D系列點(diǎn)陣式液晶顯示模塊外部特性：4.4.3點(diǎn)陣式液晶顯示模塊EA－D系列點(diǎn)陣式液晶顯213EA－D20040AR的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：EA－D20040AR的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：214智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件215EA－D20040AR顯示地址碼EA－D20040AR顯示地址碼216CGROM和CGRAM字符表CGROM和CGRAM字符表217CGRAM自定義字符：CGRAM自定義字符：218（1）清顯示命令EA－D20040AR顯示命令：（1）清顯示命令EA－D20040AR顯示命令：219（2）光標(biāo)返回命令（2）光標(biāo)返回命令220（3）設(shè)置輸入方式命令（3）設(shè)置輸入方式命令221（4）顯示/開關(guān)控制命令（4）顯示/開關(guān)控制命令222（5）光標(biāo)或顯示屏移動(dòng)命令（5）光標(biāo)或顯示屏移動(dòng)命令223（6）功能設(shè)置命令（6）功能設(shè)置命令224（7）設(shè)置CGRAM地址命令（7）設(shè)置CGRAM地址命令225（8）設(shè)置DDRAM地址命令（8）設(shè)置DDRAM地址命令226（9）讀忙標(biāo)志和地址命令（9）讀忙標(biāo)志和地址命令227（10）向CGRAM或DDRAM寫數(shù)據(jù)命令（10）向CGRAM或DDRAM寫數(shù)據(jù)命令228（11）從CGRAM或DDRAM讀數(shù)據(jù)命令（11）從CGRAM或DDRAM讀數(shù)據(jù)命令229液晶顯示模塊EA－D20040AR與單片機(jī)80C51的接口液晶顯示模塊EA－D20040AR與單片機(jī)80C51的接口230§4.5打印輸出接口技術(shù)4.5.1PP40的接口信號§4.5打印輸出接口技術(shù)4.5.1PP402314.5.2PP40的操作方式PP40文字符號編碼4.5.2PP40的操作方式PP40文字符號編碼232智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件233智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件2344.5.3PP40的接口方法和打印程序設(shè)計(jì)PP40的接口方法：4.5.3PP40的接口方法和打印程序設(shè)計(jì)PP40的235智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件236

第五章智能化測量控制儀表的抗干擾技術(shù)

基本要求：

了解智能儀表的硬件和軟件抗干擾技術(shù)。重點(diǎn)難點(diǎn)：1.硬件抗干擾措施

2.軟件抗干擾措施

學(xué)時(shí)：4作業(yè)：1、10 第五章智能化測量控制儀表的抗干擾技術(shù)

基本要求：237教學(xué)內(nèi)容：1.干擾源

2.硬件抗干擾措施

3.軟件抗干擾措施

教學(xué)內(nèi)容：238第五章智能化測量控制儀表的抗干擾技術(shù)

§5.1干擾源干擾信號主要通過三個(gè)途徑進(jìn)入儀表內(nèi)部：1.電磁感應(yīng)2.傳輸通道3.電源線第五章智能化測量控制儀表的抗干擾技術(shù)

§5.12395.1.1串模干擾、共模干擾及電源干擾串模干擾是指干擾電壓與有效信號串聯(lián)疊加后作用到智能化測量控制儀表上。5.1.1串模干擾、共模干擾及電源干擾240共模干擾是指輸入通道兩個(gè)輸入端上共有的干擾電壓。共模干擾是指輸入通道兩個(gè)輸入端上共有的干擾電241單端對地輸入方式：單端對地輸入方式：2425.1.2數(shù)字電路的干擾平行導(dǎo)線的電容耦合：5.1.2數(shù)字電路的干擾平行導(dǎo)線的電容耦合：243§5.2硬件抗干擾措施5.2.1串模干擾的抑制串模干擾的抑制能力用串模抑制比NMR來衡量。智能化測量控制儀表中，主要的抗串模干擾措施是用低通輸入濾波器慮除交流干擾。對直流串模干擾則采用補(bǔ)償措施。§5.2硬件抗干擾措施5.2.1串模干擾的244常用的低通濾波器：RC濾波器LC濾波器雙T濾波器有源濾波器常用的低通濾波器：2455.2.2共模干擾的抑制共模干擾的抑制能力用共模抑制比CMR來衡量。共模干擾是一種常見的干擾源，采用雙端輸入的的差分放大器作為儀表輸入通道的前置放大器，是抑制共模干擾的有效方法。5.2.2共模干擾的抑制共模干擾的抑2465.2.3輸入輸出通道干擾的抑制二極管－三極管型的光電耦合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)：5.2.3輸入輸出通道干擾的抑制二極管－三極管型的光247接入光電耦合器的數(shù)字電路：接入光電耦合器的數(shù)字電路：248具有4個(gè)模擬量輸入通道的抗干擾A/D轉(zhuǎn)換電路：具有4個(gè)模擬量輸入通道的抗干擾A/D轉(zhuǎn)換電路：2495.2.4電源與電網(wǎng)干擾的抑制為了抑制電網(wǎng)干擾所造成穩(wěn)壓電源的波動(dòng)，可采用能抑制交流電源干擾的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源。5.2.4電源與電網(wǎng)干擾的抑制為了抑250接地設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的使用原則。2.屏蔽層與公共端的連接。3.交流地、功率地同信號地不能共用。4.屏蔽地（機(jī)殼地）。5.電纜和接插件的屏蔽。接地設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：251§5.3軟件抗干擾措施5.3.1數(shù)字量輸入輸出中的軟件抗干擾數(shù)字量輸入過程中的干擾，其作用時(shí)間較短，因此在采集數(shù)字信號時(shí)，可多次重復(fù)采集，直到若干次采樣結(jié)果一致時(shí)才認(rèn)為有效。智能化測量控制儀表對外輸出的控制信號多以數(shù)字量形式出現(xiàn)?！?.3軟件抗干擾措施5.3.1數(shù)字量輸入2525.3.2程序執(zhí)行過程中的軟件抗干擾如果干擾信號通過某種途徑作用到CPU上，CPU就不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序，從而引起混亂，這種現(xiàn)象叫做程序“跑飛”。5.3.2程序執(zhí)行過程中的軟件抗干擾253程序“跑飛”后將一些操作數(shù)當(dāng)作操作碼來執(zhí)行，從而引起整個(gè)程序的混亂，采用“指令冗余”可以使“跑飛”的程序恢復(fù)正常。“指令冗余”是指在一些關(guān)鍵的地方人為地插入一些單字節(jié)的空操作指令NOP。程序“跑飛”后將一些操作數(shù)當(dāng)作操作碼來執(zhí)行，254如果“跑飛”的程序落到非程序區(qū)，或在執(zhí)行到冗余指令之前已經(jīng)形成一個(gè)死循環(huán)，則“指令冗余”就不能使“跑飛”的程序恢復(fù)正常。這時(shí)可采用軟件陷阱軟件抗干擾措施。如果“跑飛”的程序落到非程序區(qū)，或在執(zhí)行到冗255軟件陷阱一般安排在下列四種地方：1.未使用的的中斷向量區(qū)2.未使用的大片EPROM區(qū)3.表格4.程序區(qū)軟件陷阱一般安排在下列四種地方：256

第六章智能化測量控制儀表的通信接口

基本要求：

掌握智能儀表的串行通信接口技術(shù)、了解并行通信接口技術(shù)。

重點(diǎn)：串行通信接口難點(diǎn)：

智能儀表與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信

學(xué)時(shí)：4 第六章智能化測量控制儀表的通信接口

基本要求：257教學(xué)內(nèi)容：1.串行通信接口

2.智能儀表與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信

3.并行通信接口作業(yè)：2教學(xué)內(nèi)容：作業(yè)：2258第六章智能化測量控制儀表的通信接口

本章主要介紹目前普遍使用的RS-232標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口和IEEE-488標(biāo)準(zhǔn)的并行通信接口。

§6.1串行通信接口串行通信是將數(shù)據(jù)一位一位地傳送，適合遠(yuǎn)距離傳輸，主要用于集散型的工業(yè)控制系統(tǒng)中。第六章智能化測量控制儀表的通信接口

259串行數(shù)據(jù)傳送格式：6.1.1RS-232標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)傳送格式：6.1.1RS-2260總線接受、發(fā)送器：總線接受、發(fā)送器：261新型RS-232電平轉(zhuǎn)換器：新型RS-232電平轉(zhuǎn)換器：262

MAX211E/241E工作狀態(tài)控制：

MAX213E工作狀態(tài)控制：MAX211E/241E工作狀態(tài)控制：263智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件264完整的RS-232C接口信號有25根線，其中15根線組成主信道。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口上的信號線分為4類：1.數(shù)據(jù)信號2.控制信號3.定時(shí)信號4.地完整的RS-232C接口信號有25根線，其中265RS-232C接口信號:RS-232C接口信號:266RS-232C數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：RS-232C數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：267串行數(shù)據(jù)同步通信的方法：根據(jù)時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)發(fā)送和接受的方式，串行通信分為同步通信和異步通信。6.1.2串行通信方式串行數(shù)據(jù)同步通信的方法：根據(jù)時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)發(fā)送268串行數(shù)據(jù)異步通信的方法：串行數(shù)據(jù)異步通信的方法：2696.2.1儀表相互之間的通信§6.2串行通信的實(shí)現(xiàn)6.2.1儀表相互之間的通信§6.2串行通270智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件2718251引腳功能：8251引腳功能：2728251方式選擇命令格式：8251方式選擇命令格式：2738251控制命令字格式：8251控制命令字格式：2748251狀態(tài)字格式：8251狀態(tài)字格式：2758251與80C51的接口邏輯：8251與80C51的接口邏輯：276智能化測量控制儀表與上位計(jì)算機(jī)（例如IBM-PC）之間的數(shù)據(jù)通信通常采用串行通信方式。IBM-PC機(jī)內(nèi)裝有異步通信適配器板，其主要特點(diǎn)：1.波特率范圍大。2.具有優(yōu)先級的中斷系統(tǒng)提供對發(fā)送、接受的控制以及錯(cuò)誤、線路狀態(tài)的檢測中斷。3.可編程設(shè)置串行通信數(shù)據(jù)長度、奇偶校驗(yàn)位、停止位位數(shù)。4.具有全雙緩沖機(jī)構(gòu)。5.獨(dú)立的接收器時(shí)鐘輸入。6.內(nèi)部的各個(gè)寄存器都有獨(dú)立的端口地址。7.具有調(diào)制解調(diào)器控制功能。6.2.2儀表與上位機(jī)之間的通信智能化測量控制儀表與上位計(jì)算機(jī)（例如IBM-277智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件2788250內(nèi)部寄存器和端口地址：8250內(nèi)部寄存器和端口地址：279波特率因子與波特率的對應(yīng)值：波特率因子與波特率的對應(yīng)值：2808250中斷控制寄存器中各位的含義：8250中斷控制寄存器中各位的含義：2818250中斷標(biāo)志寄存器中各位的含義：8250中斷標(biāo)志寄存器中各位的含義：2828250線路控制寄存器中各位的含義：8250線路控制寄存器中各位的含義：2838250調(diào)制解調(diào)器控制寄存器中各位的含義：8250調(diào)制解調(diào)器控制寄存器中各位的含義：2848250線路狀態(tài)寄存器中各位的含義：8250線路狀態(tài)寄存器中各位的含義：2858250調(diào)制解調(diào)器狀態(tài)寄存器中各位的含義：8250調(diào)制解調(diào)器狀態(tài)寄存器中各位的含義：286智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件287智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件288智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件289RS-232C、RS-422和RS-423連接方式比較：6.2.3RS-422、RS-423標(biāo)準(zhǔn)RS-232C、RS-422和RS-423連接方式比較：2906.3.1IEEE-488標(biāo)準(zhǔn)（GP-IB標(biāo)準(zhǔn)）總線插座引腳與信號線關(guān)系：§6.3并行通信接口6.3.1IEEE-488標(biāo)準(zhǔn)（GP-IB標(biāo)準(zhǔn)）總2915.地址容量：聽地址31個(gè)，講地址31個(gè)。6.數(shù)傳方式：位并行，字節(jié)串行，雙向異步傳輸。7.數(shù)傳距離：最大傳輸距離為20m。8.數(shù)傳速度：可達(dá)250－500KB/s。9.控制轉(zhuǎn)移：可在某一時(shí)間內(nèi)選擇某一控者起作用。10.消息邏輯：采用負(fù)邏輯（高電平為0，低電平為1）。

GP-IB接口系統(tǒng)的基本特性：1.接口功能：十種。2.儀器容量：系統(tǒng)內(nèi)儀器最多不得超過15臺。3.聯(lián)接方式：總線式聯(lián)接，儀器直接并聯(lián)在總線上。4.總線構(gòu)成：16條信號線（8條數(shù)據(jù)線、3條掛鉤線和5條管理線。GP-IB接口系統(tǒng)的基本特性：管理線。292在自動(dòng)測控系統(tǒng)中一般包括3種基本接口功能要素：控者、講者和聽者?？卣呤菍ο到y(tǒng)進(jìn)行控制的設(shè)備，它能發(fā)出各種命令、地址，也能接受其他儀器發(fā)來的信息，一個(gè)系統(tǒng)中可以有多個(gè)控者，但每一時(shí)刻只能有一個(gè)控者在起作用。講者是產(chǎn)生和向總線發(fā)送儀器消息的設(shè)備，一個(gè)系統(tǒng)中可以有多個(gè)講者，但每一時(shí)刻只能有一個(gè)講者在工作。聽者是接受總線上傳來的數(shù)據(jù)的設(shè)備，一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)可以同時(shí)有若干個(gè)聽者在工作。6.3.2基本接口功能要素在自動(dòng)測控系統(tǒng)中一般包括3種基本接口功能要素293各臺儀器之間通過接口總線傳輸?shù)母鞣N信息稱為消息。消息變?yōu)樾盘柧€上邏輯電平的過程稱為編碼。總線上傳送的消息，按用途可分為接口消息和儀器消息?？偩€上傳送的消息，按使用信號線數(shù)目又可分為單線消息和多線消息。多線接口消息分為：1.通用命令2.尋址命令3.地址6.3.3消息及其編碼各臺儀器之間通過接口總線傳輸?shù)母鞣N信息稱為消294

GP-IB標(biāo)準(zhǔn)共規(guī)定了十種功能：1.講者功能（T功能）2.聽者功能（L功能）3.源掛鉤功能（源握手功能、SH功能）4.受者掛鉤功能（受者握手功能、AH功能）5.控者功能（C功能）6.服務(wù)請求功能（SR功能）7.并行點(diǎn)名功能（PP功能）8.遠(yuǎn)控/本控功能（R/L功能）9.儀器觸發(fā)功能（DT功能）10.儀器清除功能（DC功能）6.3.4接口功能6.3.4接口功能295

GP-IB接口總線有16條信號線：1.數(shù)據(jù)輸入輸出線（DIO1－DIO8）2.掛鉤線（1）DAV－數(shù)據(jù)有效線（2）NRFD－未準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)線（3）NDAC－未接受到數(shù)據(jù)線3.接口管理線（1）ATN－注意線（2）IFC－接口清除線（3）REN－遠(yuǎn)控可能線（4）SRQ－服務(wù)請求線（5）EOI－結(jié)束或識別線6.3.5總線結(jié)構(gòu)GP-IB接口總線有16條信號線：6.3.5總線結(jié)296三線掛鉤的簡單時(shí)序：總線中的三條掛鉤線DAV、NRFD和NDAC用來在消息傳送的源方和受方進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。凡是通過DIO線傳送的多線消息，都要在三線掛鉤的管理下完成。6.3.6三線掛鉤原理三線掛鉤的簡單時(shí)序：總線中的三條掛鉤線DAV2978291A內(nèi)部結(jié)構(gòu)：6.3.7并行通信接口芯片8291A內(nèi)部結(jié)構(gòu)：6.3.7并行通信接口芯片298Intel8291A的引腳排列：Intel8291A的引腳排列：299單片機(jī)80C31與8291A組成的GP-IB接口：單片機(jī)80C31與8291A組成的GP-IB接口：300智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件301智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件302智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件303智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件304智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件305智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件306智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件307智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件308智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件309智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件310智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件311智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件312智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件313智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件314第七章智能化測量控制儀表中的數(shù)據(jù)處理技術(shù)基本要求：

了解智能儀表中的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，掌握常用的數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值處理方法及實(shí)用程序。

重點(diǎn)難點(diǎn)：1.數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

2.數(shù)據(jù)的非數(shù)值處理

學(xué)時(shí)：2第七章智能化測量控制儀表中的數(shù)據(jù)處理技術(shù)基本要求：315作業(yè)：13教學(xué)內(nèi)容：1.定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算程序2.浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算程序3.常用函數(shù)的計(jì)算方法4.數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

5.數(shù)據(jù)的非數(shù)值處理作業(yè)：13教學(xué)內(nèi)容：316定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算子程序定點(diǎn)數(shù)就是小數(shù)點(diǎn)固定的數(shù)。符號位.數(shù)值部分和符號位數(shù)值部分.1.原碼表示法優(yōu)點(diǎn)：乘除運(yùn)算簡單；缺點(diǎn)：加減運(yùn)算復(fù)雜。2.補(bǔ)碼表示法優(yōu)點(diǎn)：加減運(yùn)算簡單；缺點(diǎn)：乘除運(yùn)算復(fù)雜。補(bǔ)碼加減運(yùn)算時(shí)，如果符號位和數(shù)值最高位都有進(jìn)位或都無進(jìn)位時(shí)，則運(yùn)算結(jié)果沒有溢出。第七章智能化測量控制儀表中的數(shù)據(jù)處理技術(shù)定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算子程序定點(diǎn)數(shù)就是小數(shù)點(diǎn)固定的數(shù)。1.原碼表示法317浮點(diǎn)數(shù)就是小數(shù)點(diǎn)位置可以按數(shù)值的大小自動(dòng)變化的數(shù)。一般浮點(diǎn)數(shù)均采用±M×CE

的形式來表示。單片機(jī)中常用三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)表示法來表示二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)?！?.1浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算程序三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)格式：浮點(diǎn)數(shù)就是小數(shù)點(diǎn)位置可以按數(shù)值的大小自動(dòng)變3181.臺勞公式

2.三角函數(shù)的計(jì)算3.自然對數(shù)的計(jì)算4.平方根的計(jì)算(1)迭代法(2)牛頓迭代法(3)牛頓迭代法的典型應(yīng)用－平方根計(jì)算常用函數(shù)的計(jì)算方法

1.臺勞公式常用函數(shù)的計(jì)算方法

3191.十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

§7.2數(shù)制轉(zhuǎn)換程序1.十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)§7.2數(shù)制轉(zhuǎn)3202.十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

3.二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)4.二進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件3217.3.1排序

1.冒泡排序法§7.3數(shù)據(jù)的非數(shù)值處理7.3.1排序§7.3數(shù)據(jù)的非數(shù)值處理322例7-13泡沫法排序子程序

將內(nèi)部RAM中的若干個(gè)字節(jié)無符號數(shù)的正整數(shù)，按從小到大的次序排序。入口時(shí)，數(shù)據(jù)緩沖器起始地址指針存放在R3，數(shù)據(jù)長度n存放在R4。程序框圖如圖7.13所示例7-13泡沫法排序子程序

將內(nèi)部RAM3232.希爾排序法智能儀表原理與設(shè)計(jì)課件324常用的表格一般為線性表：addr(ai)＝addr(a1)+(i-1)L

1.根據(jù)序號i值查找ai7.3.2查表【例7-14】有一個(gè)巡回檢測報(bào)警裝置，需對16路輸入量進(jìn)行測量控制，每路有一個(gè)最大允許值，它為雙字節(jié)數(shù)?？刂茣r(shí)根據(jù)測量的路數(shù)，找出該路的最大允許值，判斷輸入值是否大于最大允許值，偌大于則報(bào)警。取路數(shù)為x（0<=x>=15）,y為最大允許值，放在程序存儲器的常數(shù)表中。查表之前路數(shù)存放于R2中，查表的結(jié)果存放在R3R4中。7.3.2查表【例7-14】有一個(gè)巡回檢測報(bào)警裝325【例7-15】在一個(gè)溫度控制器中，測出的電壓與溫度為非線性關(guān)系，需對它進(jìn)行線性化補(bǔ)償，若測出的為10位二進(jìn)制數(shù)，可采用如下方法來構(gòu)成一個(gè)表：測出不同溫度下的測量輸入值x，然后用測的數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)表。表中放溫度值為y,x為電壓值。設(shè)測量輸入值x放于R2R3中，可用如下程序把它轉(zhuǎn)換為線性溫度值，仍放在R2R3中。【例7-15】在一個(gè)溫度控制器中，測出的電壓與溫度為非3262.根據(jù)ai值查找序號I【例7-16】命令序號查找程序

一個(gè)單片機(jī)80C51控制系統(tǒng)，按照從鍵盤輸入的命令執(zhí)行不同操作。輸入命令為ASCII字符串，放在由（R0）指出的內(nèi)部RAM中。命令共有RESET、BEGIN、STOP、SEND、CHANNEL、CHANGE等6種。分別稱為0、1、2、3、4、5命令。每個(gè)命令字符串為一個(gè)ai,它的最后一個(gè)字符的ASCII碼的最高位為1，表示該命令字符串a(chǎn)i的結(jié)束。表格結(jié)束標(biāo)志a*為