第4章前向通道配置與接口技術(shù)第4章目錄1.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的前向通道2.A/D轉(zhuǎn)換器第4章目錄1.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的前向通道2.A/D轉(zhuǎn)換器4.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的前向通道概述單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由被控對(duì)象和單片機(jī)系統(tǒng)兩大部分組成。通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)決策和實(shí)時(shí)控制，使被控對(duì)象完成預(yù)定的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)定的功能。單片機(jī)系統(tǒng)和被控對(duì)象之間的信息交互的通道，稱為I/O通道。這一章主要講解前向通道，即輸入通道，圖1是前向通道的一般結(jié)構(gòu)圖。...圖1

前向通道的結(jié)構(gòu)單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量輸入傳感與變送

A/D轉(zhuǎn)換傳感與變送被控對(duì)象開(kāi)關(guān)量的輸入被控對(duì)象的一些開(kāi)關(guān)狀態(tài)可以經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)量輸入通道輸入單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)通過(guò)它的端口線和被控對(duì)象接口；如果端口線不足，可以通過(guò)I/O口擴(kuò)展。開(kāi)關(guān)量輸入需要解決的問(wèn)題電平匹配。現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)量一般不是TTL電平，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。電氣隔離。使用單片機(jī)控制的場(chǎng)合環(huán)境一般比較惡劣，來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的干擾嚴(yán)重，故一般采用光電隔離。圖1開(kāi)關(guān)量輸入圖2單片機(jī)開(kāi)關(guān)量輸入接口開(kāi)關(guān)量輸入實(shí)例鎖存芯片74HC573(U2)：鎖存數(shù)據(jù)，提高驅(qū)動(dòng)能力數(shù)據(jù)緩沖器74HC245(U3)3-8譯碼器74HC138(U4)0x80FFH輸出周期性脈沖讀取輸入的開(kāi)關(guān)量3圖2單片機(jī)開(kāi)關(guān)量輸入接口開(kāi)關(guān)量輸入實(shí)例鎖存芯片74HC573(U2)：鎖存數(shù)據(jù)，提高驅(qū)動(dòng)能力數(shù)據(jù)緩沖器74HC245(U3)3-8譯碼器74HC138(U4)0x80FFH輸出周期性脈沖讀取輸入的開(kāi)關(guān)量1：接74HC245的E端。2：通過(guò)和74HC138進(jìn)行邏輯組合后接74HC573的OC端便于使用MOVX（讀外部數(shù)據(jù)）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的控制。3開(kāi)關(guān)量輸入實(shí)例圖3開(kāi)關(guān)量外部輸入接口電路外部現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)于壓力、鍋爐水位等開(kāi)關(guān)量信息通過(guò)開(kāi)關(guān)SWSPST的通斷反映。這一開(kāi)關(guān)量經(jīng)U2輸入到單片機(jī)。開(kāi)關(guān)量輸入實(shí)例

ORG0000HAJMPMAINORG0100HMAIN:…;外部地址

MOVDPTR,#0x80FFH;獲取開(kāi)關(guān)量

MOVXA,@DPTR…SJMPMAINEND計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)圖4計(jì)數(shù)脈沖產(chǎn)生電路采用8052芯片，利用它提供的3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，設(shè)計(jì)一個(gè)二通道計(jì)數(shù)器，可對(duì)外部脈沖計(jì)數(shù)。//計(jì)數(shù)器程序#include<reg52.h>#include<intrins.h>BYTEcount_low;BYTEcount_high;unsignedlongcount_value0;/*軟件計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器0達(dá)到硬件溢出時(shí)，計(jì)數(shù)器加1*/unsignedlongcount_value1;/*軟件計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1達(dá)到硬件溢出時(shí)，計(jì)數(shù)器加1*///定時(shí)器2初始化程序voidclock2_initial()reentrantusing0{TR2=0;T2XON=0x00;TH2=0x3C;//定時(shí)器初值設(shè)置

TL2=0x0b0；

TR2=1;//啟動(dòng)}//計(jì)數(shù)器0初始化程序voidclock0_initial()reentrantusing0{TR0=0;TH0=0x00;//從0開(kāi)始計(jì)數(shù)

TL0=0x00；

TR0=1;//啟動(dòng)}//計(jì)數(shù)器1初始化程序voidclock1_initial()reentrantusing0{TR1=0;TH1=0x00;//從0開(kāi)始計(jì)數(shù)TL1=0x00；TR1=1;//啟動(dòng)}//計(jì)數(shù)器0中斷響應(yīng)voidclock0_int(void)interrupt1using0{EA=0;TF0=0;count_value0=count_value0+1;//計(jì)數(shù)值加1clock0_initial();EA=1;}//計(jì)數(shù)器1中斷響應(yīng)voidclock1_int(void)interrupt3using0{EA=0;TF1=0;count_value1=count_value1+1;//計(jì)數(shù)值加1clock1_initial();EA=1;

}//向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)voidcount_module(BYTEa){inti;clock2_initial();//啟動(dòng)定時(shí)器2

do{}while(TF2==0);//查詢定時(shí)器是否溢出

TF2=0;do{count_high=TH0;//發(fā)送計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)值

count_low=TL0;}while(count_high!=TH0)TX_COUNT_DATA(0x00,count_low,count_high,count_value0);do{count_high=TH1;//發(fā)送計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)值

count_low=TL1;}while(count_high!=TH1)TX_COUNT_DATA(0x01,count_low,count_high,count_value1);//TX_COUNT_DATA()是定義的向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的子函數(shù)}//主函數(shù)voidmain(){TMOD=0x55;//定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1工作在模式1，用作計(jì)數(shù)器

clock0_initial();clock1_initial();do{count_module(1);}while(1);}隔離放大電路對(duì)于模塊之間數(shù)字信號(hào)的傳輸，可以使用光電耦合器進(jìn)行徹底隔離。光電耦合器具有較大的非線性，直接用來(lái)傳輸模擬量時(shí)，精度較差，而傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)電路和非線性補(bǔ)償電路即復(fù)雜又龐大。以下介紹一種精度較高，電路簡(jiǎn)單的隔離傳輸電路，可較好地完成模擬信號(hào)不共地傳輸。圖5線性隔離放大器光電耦合器V2和R3組成輸出級(jí)設(shè)V1和V2的電流非線性傳輸函數(shù)分別為g1(I1)和g2(I2)：N1是單電源運(yùn)算放大器，根據(jù)理想運(yùn)放的概念，有：放大器電壓增益：若V1和V2是同型號(hào)或同一封裝的光電耦合器則可以認(rèn)為它們的傳輸函數(shù)的溫度特性和電流非線性是完全一致的：