機(jī)電一體化

計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。4.1概述機(jī)電一體化系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)擔(dān)負(fù)著信息處理，指揮整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行等任務(wù)。信息處理是否正確、及時(shí)，直接影響到系統(tǒng)工作的質(zhì)量和效率，因此計(jì)算機(jī)技術(shù)已成為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展和變革最活躍的因素之一。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。4.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制特點(diǎn)機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成（1）硬件組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件主要由主機(jī)、外圍設(shè)備、過程輸入輸出設(shè)備、人機(jī)聯(lián)系設(shè)備和通信設(shè)備等組成?？删幊炭刂破鳎≒LC）、單回路調(diào)節(jié)器、總線式工業(yè)控制機(jī)、單片微計(jì)算機(jī)和分散計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。（2）軟件組成軟件1）系統(tǒng)軟件2）應(yīng)用軟件機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。4.1.2計(jì)算機(jī)的過程輸入輸出通道1.3過程通道接口設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題（1）控制信息的傳遞路徑根據(jù)控制的任務(wù)在眾多的信息源中進(jìn)行選擇，以確定該信息傳送的路徑和目的地。（2）控制信息傳送的順序計(jì)算機(jī)控制的過程就是執(zhí)行程序的過程，為確保進(jìn)程正確無(wú)誤，接口電路應(yīng)根據(jù)控制程序的要求，適時(shí)地發(fā)出一組有序的門控信號(hào)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。1）觸發(fā)方式有序的門控信號(hào)的主要作用就是嚴(yán)格遵循系統(tǒng)工作時(shí)序要求，適時(shí)對(duì)系統(tǒng)中某個(gè)或某些特定部件發(fā)出開啟或關(guān)閉（觸發(fā)）信號(hào)，這必然涉及同步觸發(fā)和異步觸發(fā)的方式。所謂同步觸發(fā)是指系統(tǒng)的許多相關(guān)部件或功能塊在同一門控信號(hào)作用下完成要求的操作，例如系統(tǒng)的復(fù)位信號(hào)就是確保系統(tǒng)中各相關(guān)部件或功能塊回到初始狀態(tài)的同步信號(hào)。異步觸發(fā)則指各相關(guān)部件或功能塊不需在同一信號(hào)控制下完成自己的操作。接口電路中的各相關(guān)部件或功能塊，其內(nèi)部各單元在外部的同步信號(hào)作用下，要完成許多操作，這些操作可以是同步的，也可以是異步的，但必須要滿足時(shí)序要求。因此計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是一種復(fù)合的觸發(fā)方式，在同步觸發(fā)中隱含異步觸發(fā)，在異步觸發(fā)中隱含同步觸發(fā)，但其觸發(fā)方式和觸發(fā)時(shí)機(jī)必須遵循系統(tǒng)的工作時(shí)序。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。2）時(shí)序控制邏輯的結(jié)構(gòu)有組合控制邏輯與存儲(chǔ)控制邏輯兩種類型，不管哪種類型都要嚴(yán)格遵守規(guī)定的操作步驟，每一個(gè)操作步驟又都是在一組有序的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)的。所以接口電路設(shè)計(jì)，首先要根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的要求標(biāo)出每個(gè)控制信號(hào)發(fā)生的時(shí)間順序和相互之間的時(shí)間差，以及與系統(tǒng)時(shí)鐘的關(guān)系，畫出時(shí)序圖，然后根據(jù)時(shí)序圖來(lái)確定邏輯電路結(jié)構(gòu)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。

3）負(fù)載能力

一旦控制邏輯確定后，系統(tǒng)能否可靠運(yùn)行與器件的選擇關(guān)系密切，器件的選擇除了要考慮電平的擺幅、數(shù)值、延時(shí)外，還應(yīng)考慮器件所帶負(fù)載是否匹配。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。4.2機(jī)電系統(tǒng)控制微機(jī)的選擇機(jī)電一體化技術(shù)是與元器件技術(shù)緊密結(jié)合發(fā)展起來(lái)的綜合技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的每一最新進(jìn)展，都在機(jī)電一體化產(chǎn)品上烙上了當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)展水平的時(shí)代烙印。初期的微機(jī)控制功能大多由單板機(jī)實(shí)現(xiàn)，后來(lái)隨著PC機(jī)功能的增強(qiáng)，價(jià)格下降，出現(xiàn)了由PC機(jī)擴(kuò)展而成的微機(jī)控制系統(tǒng)，為了改進(jìn)普通PC機(jī)在工業(yè)環(huán)境下的適應(yīng)性，出現(xiàn)了工業(yè)PC機(jī)，同時(shí)發(fā)展起了可靠性較高的STD總線系統(tǒng)。為了替代傳統(tǒng)的繼電邏輯器件，發(fā)展起來(lái)了工業(yè)可編程控制器（PLC）。隨著半導(dǎo)體器件集成度的提高，集成有CPU和基本外圍接口電路的單片機(jī)也發(fā)展起來(lái)了，成為當(dāng)前在機(jī)電一體化產(chǎn)品中應(yīng)用最廣的微機(jī)芯片。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。4.2機(jī)電系統(tǒng)控制微機(jī)的選擇1.單板機(jī)和單片微機(jī)控制系統(tǒng)單板機(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn)較早，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。但因其硬件配置不規(guī)范，通常需要自行搭制系統(tǒng)和擴(kuò)展接口，軟件的編寫大多限制于用匯編語(yǔ)言進(jìn)行，軟件編程效率低，因此軟硬件的制作工作量較大，開發(fā)過程中的操作和調(diào)試都比較困難，只宜于自行開發(fā)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)。8位單片機(jī)在降低功耗的同時(shí)具有更高的速度，集成有先進(jìn)的模擬接口和數(shù)字信號(hào)處理器，電源功能也更加靈巧，許多與早期結(jié)構(gòu)的單片機(jī)軟件兼容，但性能提高了幾倍的新型微控制器已相繼問世，以使8位單片機(jī)能夠適合于各種應(yīng)用。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。2.普通PC機(jī)組成的控制系統(tǒng)打印機(jī)接口等一套完整的外圍設(shè)備，若利用這類微機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)總線與接口進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，只需增加少量接口電路，就可以組成功能齊全的測(cè)控系統(tǒng)，而且在實(shí)際應(yīng)用中有多種商品化的接口板成品可供選用。由PC機(jī)組成的控制系統(tǒng)基本上是利用了PC機(jī)原有的系統(tǒng)資源，但由于PC機(jī)本來(lái)是主要設(shè)計(jì)用作辦公自動(dòng)化用途的，所以對(duì)其操作環(huán)境有一定的限制，當(dāng)用做在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的微機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于強(qiáng)電磁干擾、電源干擾、振動(dòng)沖擊、工業(yè)油霧氣氛等必須采取防范措施。因此，PC機(jī)宜用于組成數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、多點(diǎn)模擬量控制系統(tǒng)或其他工作環(huán)境較好的微機(jī)控制系統(tǒng)，或者把PC機(jī)選作分散控制系統(tǒng)中的上位機(jī)，遠(yuǎn)離惡劣環(huán)境對(duì)下位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。3.工業(yè)PC控制機(jī)為了克服普通PC機(jī)環(huán)境適應(yīng)性、抗干擾性差的弱點(diǎn)，發(fā)展起了結(jié)構(gòu)經(jīng)過加固、元器件經(jīng)過嚴(yán)格篩選、接插件結(jié)合部經(jīng)過強(qiáng)化設(shè)計(jì)、有良好抗干擾性、工作可靠性高并且保留了PC機(jī)的總線及接口標(biāo)準(zhǔn)以及其他優(yōu)點(diǎn)的一類微型計(jì)算機(jī)，稱為工業(yè)PC控制機(jī)。通常各種工業(yè)PC控制機(jī)都備有種類齊全的PC總線接口模板，包括：數(shù)字量I/O板，模擬量A/D、D/A板，模擬量輸入多路轉(zhuǎn)換板，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器板，專用控制板，通信板以及存儲(chǔ)器板等，為設(shè)計(jì)制作微機(jī)控制系統(tǒng)提供了極大的方便。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第14頁(yè)。3.工業(yè)PC控制機(jī)采用工業(yè)PC控制機(jī)組成控制系統(tǒng)，一般不需要自行開發(fā)硬件，軟件通常都與選用的接口模板相配套，接口程序可根據(jù)隨接口板提供的示范程序非常方便地編制完成。由于工業(yè)PC控制機(jī)選用的微處理器及元器件的檔次較高，結(jié)構(gòu)經(jīng)過強(qiáng)化處理，由其組成的控制系統(tǒng)的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單板機(jī)、單片機(jī)以及普通PC機(jī)所組成的控制系統(tǒng)，但系統(tǒng)的成本也比較高，宜用于需進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理、可靠性要求高的大型工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第15頁(yè)。IndustrialPCIPC防塵與保證運(yùn)行安全的帶鎖門電源、硬盤及鍵盤的狀態(tài)指示燈RESET鍵、KEYBOARD-LOCK鍵帶可拆卸空氣過濾器的面板雙冷卻風(fēng)扇建立空氣正壓力，經(jīng)過濾的空氣在機(jī)箱內(nèi)流通300W工業(yè)開關(guān)電源可拆卸式光驅(qū)、軟驅(qū)框架防震的可調(diào)節(jié)夾鉗用于安裝特殊連接器或擴(kuò)展電纜的面板加固型金屬機(jī)箱14槽PC總線底版電源on/off鍵機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第16頁(yè)。4.STD總線控制系統(tǒng)STD總線是工業(yè)控制領(lǐng)域的一種標(biāo)準(zhǔn)總線，組成系統(tǒng)時(shí)主體為積木式結(jié)構(gòu)，各種功能模板采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，具有機(jī)械強(qiáng)度高、抗振能力強(qiáng)、互換性好等特點(diǎn)，使用靈活方便，系統(tǒng)的可靠性高，宜在惡劣的工業(yè)環(huán)境中工作。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第17頁(yè)。5.可編程控制器可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）是在繼電器邏輯控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，利用微處理器技術(shù)發(fā)展起來(lái)的既有邏輯控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、分支程序、子程序等順序控制功能，又能完成數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)、操作顯示、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的新型工業(yè)控制器?？删幊绦蚩刂破黧w積小、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠，可以直接裝入強(qiáng)電動(dòng)力箱內(nèi)使用，并且功能齊全、運(yùn)算能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單直觀，目前在工業(yè)控制過程中正逐步取代傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)、模擬控制系統(tǒng)以及用小型機(jī)實(shí)現(xiàn)的直接數(shù)字控制系統(tǒng)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第18頁(yè)。PLC電源模塊CPU模塊IO模塊底板機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第19頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第20頁(yè)。選擇微機(jī)類型時(shí)，應(yīng)注意的因素微機(jī)的字長(zhǎng)和運(yùn)算速度是否滿足計(jì)算精度及實(shí)時(shí)性的要求，指令系統(tǒng)的功能是否豐富，特別是輸入輸出控制指令更應(yīng)豐富，應(yīng)具備較完善的中斷系統(tǒng)、良好的人機(jī)對(duì)話能力以及計(jì)數(shù)與定時(shí)功能，最后還應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行全面平衡，求得較好的性能價(jià)格比。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第21頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第22頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第23頁(yè)。4.3過程輸入通道接口設(shè)計(jì)3.1過程輸入通道接口的任務(wù)與特點(diǎn)在一個(gè)機(jī)電一體化產(chǎn)品中，控制微機(jī)要對(duì)機(jī)械裝置進(jìn)行有效控制，使其按預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行，完成預(yù)定的任務(wù)，就必須隨時(shí)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，隨時(shí)檢測(cè)各種工作和運(yùn)行參數(shù)，如位置、速度、轉(zhuǎn)矩、壓力、溫度等。因此進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須選用相應(yīng)傳感器將這些物理量轉(zhuǎn)換為電量，再經(jīng)過信息采集接口的整形、放大、匹配、轉(zhuǎn)換，變成微機(jī)可以接受的信號(hào)傳遞給微機(jī)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第24頁(yè)。4.3.2模擬輸入通道1.模擬輸入通道的結(jié)構(gòu)（1）模擬輸入通道的結(jié)構(gòu)模擬量輸入通道的任務(wù)是對(duì)過程量（即模擬量）進(jìn)行變換、放大、采樣和模/數(shù)轉(zhuǎn)換，使其變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)字量并輸入到計(jì)算機(jī)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第25頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第26頁(yè)。（2）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問題模擬量輸入通道是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)采集通道，從信號(hào)的傳感、變換到計(jì)算機(jī)輸入，都必須考慮。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第27頁(yè)。1）信號(hào)的拾取方式模擬輸入通道中，首先要將外界非電參量，如溫度、壓力、速度、位移等物理量轉(zhuǎn)換為電量，這個(gè)環(huán)節(jié)可采用敏感元件、傳感器或測(cè)量?jī)x器來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)節(jié)測(cè)量?jī)x表已系列化，它一般采用標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)，如電壓信號(hào)為0～5V、±5V、0～10V、±2.5V等范圍，而電流信號(hào)則為4～20mA、0～10mA等范圍，它們經(jīng)適當(dāng)處理（如I/V變換、濾波）后可直接與A/D電路相連。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第28頁(yè)。2）信號(hào)的調(diào)節(jié)在模擬量輸入通道中，信號(hào)調(diào)節(jié)的任務(wù)是將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成滿足A/D電路要求的電平信號(hào)。在一般測(cè)量系統(tǒng)中，信號(hào)調(diào)節(jié)的任務(wù)比較復(fù)雜，除小信號(hào)放大、濾波外，還應(yīng)有零點(diǎn)校正、線性化處理、溫度補(bǔ)償、誤差修正、量程切換等信號(hào)處理電路。目前部分信號(hào)處理工作可由計(jì)算機(jī)軟件完成，從而使信號(hào)處理電路得以簡(jiǎn)化。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第29頁(yè)。3）模/數(shù)轉(zhuǎn)換方式的選擇模擬量輸入通道的模/數(shù)轉(zhuǎn)換方式有A/D轉(zhuǎn)換電路和V/F變換方式，V/F變換方式將信號(hào)電壓變換為頻率量，由計(jì)算機(jī)或計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。A/D轉(zhuǎn)換電路一般采用專用的轉(zhuǎn)換芯片，選擇時(shí)應(yīng)從轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度及系統(tǒng)成本等方面綜合考慮。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第30頁(yè)。4）電源配置信號(hào)拾取時(shí)，要考慮對(duì)傳感器的供電，對(duì)于不同的信號(hào)調(diào)節(jié)電路中的芯片，一般會(huì)提出對(duì)電源的要求，必須很好地解決電源問題。模擬輸入通道與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)系較緊，而且傳感器輸出信號(hào)較弱，電源配置時(shí)要充分考慮干擾的隔離與抑制。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第31頁(yè)。5）抗干擾措施由于傳感器拾取的信號(hào)來(lái)自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，受干擾的因素很多，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)采用可靠的抗干擾措施，如隔離、濾波等。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第32頁(yè)。2.模擬多路轉(zhuǎn)換器及其與CPU的接口模擬多路轉(zhuǎn)換器又稱多路開關(guān)。在分時(shí)檢測(cè)時(shí)，利用多路開關(guān)可將各個(gè)輸入信號(hào)依次地或隨機(jī)地連接到公用放大器或A/D轉(zhuǎn)換器上。為了提高過程參數(shù)的檢測(cè)精度，對(duì)多路開關(guān)提出了較高的要求，例如接通電阻要很小、開路電阻要很大、切換速度要快、壽命長(zhǎng)、工作可靠等。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第33頁(yè)。（1）多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的類型多路開關(guān)有兩類：一類是機(jī)械觸點(diǎn)式，如干簧繼電器、水銀繼電器和機(jī)械振子式繼電器；另一類是電子式開關(guān)，如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管及集成電路開關(guān)等。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第34頁(yè)。（2）多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的連接方式機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第35頁(yè)。1）單端接法將所有輸入信號(hào)源一端接至同一個(gè)信號(hào)地。然后將信號(hào)地與模擬地相連。這種接法抑制共模干擾能力較弱，適合于高電平信號(hào)場(chǎng)合。2）差分接法模擬量雙端輸入、雙端輸出接到放大器上，這種接法的共模干擾抑制能力強(qiáng)，一般用于低電平輸入、現(xiàn)場(chǎng)干擾較嚴(yán)重、信號(hào)源和多路開關(guān)距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)合，或者輸入信號(hào)有各自獨(dú)立的參考電壓的場(chǎng)合。3）偽差分接法和單端接法不同點(diǎn)是模擬地和信號(hào)地接成一點(diǎn)，而且應(yīng)該是所有信號(hào)的真正地，也是各輸入信號(hào)唯一參考地，這種方法可抑制信號(hào)源和多路開關(guān)所具有的共模干擾，適用于信號(hào)源距離較近的場(chǎng)合。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第36頁(yè)。（3）集成多路轉(zhuǎn)換器常用的CMOS集成多路轉(zhuǎn)換器有單端和差分兩種類型，一般情況下，它們分別用于單端接法和差分接法應(yīng)用場(chǎng)合。單端集成多路轉(zhuǎn)換器有16通道和8通道兩種芯片，典型16通道芯片有AD7506、MAX306、DG406等，典型8通道芯片有AD7501、MAX354、CD4051、DG408等。差分集成多路轉(zhuǎn)換器也有4通道和8通道兩種。典型8通道差分多路轉(zhuǎn)換器有AD7510、MAX307、DG407等。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第37頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第38頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第39頁(yè)。（4）集成多路轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)8031的接口機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第40頁(yè)。3.采樣保持器采樣保持器又叫做采樣保持放大器（SHA），它的原理如右所示。它由模擬開關(guān)S、保持電容C和緩沖放大器組成。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第41頁(yè)。LF198具有采樣速度高，保持電壓下降速度慢及精度高等特點(diǎn)。采用的電源電壓為±5～±18V，輸入模擬電壓最大等于電源電壓。LF198的模擬開關(guān)采用脈沖控制，邏輯控制輸入端用于控制采樣或保持，可與各種類型的控制信號(hào)和邏輯電平兼容。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第42頁(yè)。4.A/D轉(zhuǎn)換及與CPU的接口機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第43頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第44頁(yè)。（2）ADC0809接口設(shè)計(jì)ADC0809是一種8路模擬輸入、8位數(shù)字輸出的逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器。1）主要技術(shù)性能精度：±0.4%；量程：0～5V；轉(zhuǎn)換速度：100μs/次（典型值）；時(shí)鐘范圍：50～800kHz（典型值640kHz)機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第45頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第46頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第47頁(yè)。4.3.3開關(guān)（數(shù)字）量輸入通道1.開關(guān)量輸入通道的結(jié)構(gòu)形式機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第48頁(yè)。2.開關(guān)量形式及變換過程開關(guān)量（數(shù)字量）大致可分為三種形式：機(jī)械有觸點(diǎn)開關(guān)量、電子無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)量和非電量開關(guān)量。不同的開關(guān)量要采用不同的變換方法。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第49頁(yè)。典型的開關(guān)量輸入通道通常由以下幾部分組成：1）信號(hào)變換器將過程的非電量開關(guān)量轉(zhuǎn)換為電壓或電流的雙值邏輯值。2）整形電路將混有毛刺之類干擾的輸入雙值邏輯信號(hào)或其信號(hào)前后沿不合要求的輸入信號(hào)整形為接近理想狀態(tài)的方波或矩形波，而后再根據(jù)系統(tǒng)要求變換為相應(yīng)形狀的脈沖信號(hào)。3）電平變換電路將輸入的雙值邏輯電平轉(zhuǎn)換為與CPU兼容的邏輯電平。4）總線緩沖區(qū)暫存數(shù)字量信息并實(shí)現(xiàn)與CPU數(shù)據(jù)總線的連接。5）接口電路協(xié)調(diào)通道的同步工作，向CPU傳遞狀態(tài)信息并控制開關(guān)量到CPU的輸入。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第50頁(yè)。（1）機(jī)械有觸點(diǎn)開關(guān)量機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第51頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第52頁(yè)。（2）無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)量機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第53頁(yè)。通過采用磁、光、聲等方式反映過程狀態(tài)，在許多控制領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。這種非電量開關(guān)量（數(shù)字量）需要通過電量轉(zhuǎn)換后才能以電的形式輸出。實(shí)現(xiàn)非電量開關(guān)量（數(shù)字量）的信號(hào)變換電路由非電量/電量變換、放大（或檢波）電路、光電隔離電路等組成。非電量/電量變換一般采用磁敏、光敏、聲敏等元件，它將磁、光、聲的變化以電壓或電流形式輸出。由于敏感元件輸出信號(hào)較弱，輸出電信號(hào)不一定是邏輯量（例如可能是交流電壓），因此對(duì)信號(hào)要進(jìn)行放大和檢波后才能變成具有一定驅(qū)動(dòng)能力的邏輯電信號(hào)。隔離電路根據(jù)控制系統(tǒng)工作環(huán)境及信號(hào)拾取方式?jīng)Q定是否采用。對(duì)于精度和穩(wěn)定性要求較高的使用場(chǎng)合，可考慮采用精密儀器或傳感器（例如磁性編碼器、光學(xué)編碼器、感應(yīng)同步器等）。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第54頁(yè)。3.整形與電平變換各種過程開關(guān)量經(jīng)信號(hào)變換后轉(zhuǎn)換成邏輯電信號(hào)或脈沖信號(hào)，但這種信號(hào)在脈沖寬度、脈沖波形形狀、脈沖前后沿陡度及信號(hào)電平可能不很理想，通常需進(jìn)行波形整形及電平變換才能輸入到計(jì)算機(jī)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第55頁(yè)。4.開關(guān)量輸入通道與CPU的接口根據(jù)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能要求，CPU對(duì)開關(guān)量輸入信號(hào)的處理形式主要有三種：開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)、脈寬測(cè)量和脈沖計(jì)數(shù)。（1）開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)及其接口開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)是指計(jì)算機(jī)在適當(dāng)時(shí)刻將外部開關(guān)量的狀態(tài)讀入到計(jì)算機(jī)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第56頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第57頁(yè)。

（2）脈寬測(cè)量接口電路脈寬測(cè)量

指對(duì)開關(guān)量輸入的某個(gè)狀態(tài)（“1”或“0”）的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于單片機(jī)，可利用定時(shí)器及外部中斷來(lái)測(cè)量脈沖寬度。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第58頁(yè)。（3）脈沖計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)通常用來(lái)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，主要用于測(cè)頻率、測(cè)轉(zhuǎn)速或用于V/f方式的A/D轉(zhuǎn)換。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第59頁(yè)。4.4過程輸出通道接口設(shè)計(jì)1過程輸出通道接口的任務(wù)與特點(diǎn)控制微機(jī)通過信息采集接口檢測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)，經(jīng)過運(yùn)算處理，發(fā)出有關(guān)控制信號(hào)，經(jīng)過控制輸出接口的匹配、轉(zhuǎn)換、功率放大，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件去調(diào)節(jié)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，使其按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行。根據(jù)執(zhí)行元件的需要不同控制接口的任務(wù)也不同，例如對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速器，控制信號(hào)為0～5V電壓或4～20mA電流信號(hào)，則控制輸出接口必須進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換；對(duì)于交流接觸器等大功率執(zhí)行件，必須進(jìn)行功率驅(qū)動(dòng)。由于機(jī)電系統(tǒng)中執(zhí)行元件多為大功率設(shè)備，如電動(dòng)機(jī)，電熱器，電磁鐵等，這些設(shè)備產(chǎn)生的電磁場(chǎng)、電源干擾往往會(huì)影響微機(jī)的正常工作，所以抗干擾設(shè)計(jì)同樣是控制輸出接口設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的重要內(nèi)容。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第60頁(yè)。2模擬輸出通道模擬量輸出通道的任務(wù)是把微型機(jī)輸出的數(shù)字量變換成模擬量，這個(gè)任務(wù)主要由D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)完成，對(duì)于模擬量輸出通道，要求可靠性高，滿足一定的精度，還必須具有保持的功能。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第61頁(yè)。1.結(jié)構(gòu)形式

機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第62頁(yè)。2.D/A轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)的一般性問題模擬量輸出通道不論采用何種形式，都要取決于數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和與CPU的接口。在D/A轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)中，主要考慮的問題是D/A轉(zhuǎn)換芯片的選擇、數(shù)字量碼的輸入及模擬量的極性輸出、參考電壓電流源、模擬電量輸出的調(diào)整與分配等。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第63頁(yè)。（1）D/A轉(zhuǎn)換芯片的選擇原則選擇D/A轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，主要考慮芯片的性能、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用特性。在性能上必須滿足D/A轉(zhuǎn)換的技術(shù)要求，在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特性上滿足接口方便、外圍電路簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等要求。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第64頁(yè)。D/A轉(zhuǎn)換器主要的特性1）數(shù)字輸入特性包括接收數(shù)碼制、數(shù)據(jù)格式及邏輯電平等。D/A轉(zhuǎn)換器一般只能接收二進(jìn)制數(shù)碼，當(dāng)輸入數(shù)字代碼為偏置碼或補(bǔ)碼等雙極性數(shù)碼時(shí)，應(yīng)外接適當(dāng)偏置電路才能實(shí)現(xiàn)。D/A轉(zhuǎn)換器一般采用并行碼和串行碼兩種數(shù)據(jù)形式，采用的邏輯電平多為TTL或低壓CMOS電平。2）模擬量輸出特性指D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電量特性（電壓還是電流），多數(shù)D/A轉(zhuǎn)換器采用電流輸出。對(duì)于輸出特性具有電流源性質(zhì)的D/A轉(zhuǎn)換器，用輸出電壓允許范圍來(lái)表示由輸出電路（包括簡(jiǎn)單電阻或運(yùn)算放大器）造成輸出電壓的可變動(dòng)范圍，只要輸出端電壓在輸出電壓允許范圍內(nèi)，輸出電流與輸入數(shù)字間保持正確的轉(zhuǎn)換關(guān)系，而與輸出電壓的大小無(wú)關(guān)，對(duì)于輸出特性為非電流源特性的D/A轉(zhuǎn)換器，無(wú)輸出電壓允許范圍指標(biāo)，電流輸出端應(yīng)保持公共端電流或虛地，否則將破壞其轉(zhuǎn)換關(guān)系。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第65頁(yè)。3）鎖存特性及轉(zhuǎn)換控制

D/A轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入數(shù)字量是否具有鎖存功能，將直接影響與CPU的接口設(shè)計(jì)。若無(wú)鎖存功能，通過CPU數(shù)據(jù)總線傳送數(shù)字量時(shí)，必須外加鎖存器。同時(shí)有些D/A轉(zhuǎn)換器對(duì)鎖存的數(shù)字量輸入轉(zhuǎn)換為模擬量要施加控制，即施加外部轉(zhuǎn)換控制信號(hào)才能轉(zhuǎn)換和輸出，這種D/A轉(zhuǎn)換器在分時(shí)控制多路D/A轉(zhuǎn)換器時(shí)，可實(shí)現(xiàn)多路D/A轉(zhuǎn)換的同步輸出。4）參考源參考電壓源是影響輸出結(jié)果的模擬參量，它是重要的接口電路。對(duì)于內(nèi)部帶有參考電壓源的D/A轉(zhuǎn)換芯片不僅能保證有較好的轉(zhuǎn)換精度，而且可以簡(jiǎn)化接口電路。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第66頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第67頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第68頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第69頁(yè)。MOVDPTR,#4200HMOVA,#DATAMOVX@DPTR,A其它高位轉(zhuǎn)換器就不再舉例了。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第70頁(yè)。3開關(guān)量輸出通道

1.結(jié)構(gòu)形式機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第71頁(yè)。2.開關(guān)量輸出通道與CPU的接口1）對(duì)于單片機(jī)，由于本身帶有具有鎖存功能的I/O口，因此可以直接利用其I/O口作為輸出而無(wú)需另加接口電路。例如利用8031的P1口作為輸出。2）采用通用集成可編程I/O接口芯片、可編程芯片的最大特點(diǎn)，就是在不增加任何硬件的條件下，通過改變程序內(nèi)容就可達(dá)到改變芯片功能的目的?？删幊滩⑿薪涌谛酒话阌袃蓚€(gè)以上具有鎖存或緩沖功能的數(shù)據(jù)端口，一個(gè)以上的控制寄存器和中斷邏輯電路，因此使用非常方便。這類芯片主要有：8155、8255、Z80-PIO等。3）采用通用邏輯芯片：采用TTL或CMOS邏輯芯片實(shí)現(xiàn)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第72頁(yè)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第73頁(yè)。3.功率接口技術(shù)計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量經(jīng)鎖存輸出后，要進(jìn)行隔離和放大后加到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。開關(guān)量輸出通道控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)大都屬于脈沖型功率元件或開關(guān)型功率元件，不同的功率元件需要不同的功放電路。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第74頁(yè)。（1）直流電磁式繼電器、接觸器功率接口機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第75頁(yè)。（2）交流電磁式接觸器功率接口機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第76頁(yè)。（3）晶閘管觸發(fā)電路機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第77頁(yè)。4.5計(jì)算機(jī)控制機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1計(jì)算機(jī)控制機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第78頁(yè)。1.確定系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)之前首先應(yīng)該詳細(xì)了解控制對(duì)象和控制要求，提出系統(tǒng)整體方案。主要包括：系統(tǒng)構(gòu)成形式是采用開環(huán)控制還是閉環(huán)控制；執(zhí)行機(jī)構(gòu)是采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)還是液壓驅(qū)動(dòng)或其他方式的驅(qū)動(dòng)；微機(jī)在整個(gè)控制系統(tǒng)中的作用是計(jì)算、直接控制還是數(shù)據(jù)處理。通過考慮這些整體方案畫出系統(tǒng)組成框圖，以此作為進(jìn)一步設(shè)計(jì)的依據(jù)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第79頁(yè)。2.建立數(shù)學(xué)模型，確定控制算法對(duì)任何一個(gè)具體的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)建立該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，它反映了系統(tǒng)輸入、內(nèi)部狀態(tài)和輸出之間的關(guān)系，它為計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算處理提供了依據(jù)，由它推出控制算法?？刂扑惴ㄕ_與否直接影響控制系統(tǒng)的品質(zhì)，因此正確地確定控制算法是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要工作之一。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第80頁(yè)。3.選擇微處理器和外圍接口選擇微處理器和外圍接口時(shí)，一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）字長(zhǎng)微處理器的字長(zhǎng)定義為并行數(shù)據(jù)總線的線數(shù)，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，精度越高，但價(jià)格相應(yīng)提高。2）速度運(yùn)算速度直接影響系統(tǒng)快速性，若系統(tǒng)要求響應(yīng)快，就必須選擇速度高的計(jì)算機(jī)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第81頁(yè)。（3）內(nèi)存容量?jī)?nèi)存容量取決于控制算法的復(fù)雜程度。若控制算法復(fù)雜，計(jì)算量大，所需處理的數(shù)據(jù)多，就要選擇內(nèi)存容量大的計(jì)算機(jī)。（4）中斷能力計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的中斷能力，不僅解決主機(jī)與外設(shè)并行交換信息，而且解決故障處理、多機(jī)連接等，因而要選擇中斷能力強(qiáng)的計(jì)算機(jī)。（5）外圍接口主要考慮A/D和D/A的轉(zhuǎn)換精度問題。A/D和D/A轉(zhuǎn)換器位數(shù)越多，精度越高，但價(jià)格相應(yīng)提高。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第82頁(yè)。4.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)（1）估計(jì)內(nèi)存存儲(chǔ)容量，進(jìn)行內(nèi)存分配（2）過程通道和中斷處理方式的確定（3）系統(tǒng)總線的選擇系統(tǒng)總線的選擇對(duì)通用性很有意義，應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)總線，同時(shí)應(yīng)著重考慮總線的性能及負(fù)載能力。5.硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是：1）根據(jù)系統(tǒng)的總體框圖，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)電氣原理圖。2）按照電氣原理圖著手元件的選購(gòu)和開始設(shè)計(jì)工作。硬件設(shè)計(jì)過程中，對(duì)器件應(yīng)加以選擇和篩選，在布線和安排時(shí)，要注意制作技術(shù)和裝配技術(shù)，以免電氣干擾。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第83頁(yè)。6.軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的軟件分成系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分。系統(tǒng)軟件是為用戶使用、維護(hù)、管理微型計(jì)算機(jī)提供方便的各種程序的總稱。應(yīng)用軟件是用戶為完成特定功能而編寫的各種程序的總稱。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第84頁(yè)。7.系統(tǒng)聯(lián)調(diào)在軟件和硬件分別調(diào)試通過后，就要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)。它分為在實(shí)驗(yàn)室模擬裝置上調(diào)試和工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)兩個(gè)過程，在試驗(yàn)中不斷完善，最后調(diào)試出一個(gè)性能良好的控制系統(tǒng)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第85頁(yè)。一、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可劃分為兩部分:一部分是與單片機(jī)直接接口的數(shù)字電路范圍的電路芯片的設(shè)計(jì)。如存儲(chǔ)器和并行接口的擴(kuò)展,定時(shí)系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)擴(kuò)展,一般的外部設(shè)備的接口,甚至于A/D、

D/A芯片的接口。另一部分是與模擬電路相關(guān)的電路設(shè)計(jì),包括信號(hào)整形、變換、隔離和選用傳感器;輸出通道中的隔離和驅(qū)動(dòng)以及執(zhí)行元件的選用。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第86頁(yè)。(1)從應(yīng)用系統(tǒng)的總線觀念出發(fā),各局部系統(tǒng)和通道接口設(shè)計(jì)與單片機(jī)要做到全局一盤棋。例如,芯片間的時(shí)間是否匹配,電平是否兼容,能否實(shí)現(xiàn)總線隔離緩沖等,避免“拼盤”戰(zhàn)術(shù)。(2)盡可能選用符合單片機(jī)用法的典型電路。(3)盡可能采用新技術(shù),選用新的元件及芯片。

(4)抗干擾設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,如看門狗電路、去耦濾波、通道隔離、合理的印制板布線等。(5)當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展的各類接口芯片較多時(shí),要充分考慮到總線驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)負(fù)載超過允許范圍時(shí),為了保證系統(tǒng)可靠工作,必須加總線驅(qū)動(dòng)器。(6)可用印制板輔助設(shè)計(jì)軟件,如PROTEL進(jìn)行印制板的設(shè)計(jì)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第87頁(yè)。二、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)(1)采用模塊程序設(shè)計(jì)。(2)采用自頂向下的程序設(shè)計(jì)。(3)外部設(shè)備和外部事件盡量采用中斷方式與CPU聯(lián)絡(luò),這樣,既便于系統(tǒng)模塊化,也可提高程序效率。(4)近幾年推出的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng),有些是支持高級(jí)語(yǔ)言的,如C51與PL/M96的編程和在線跟蹤調(diào)試。

(5)目前已有一些實(shí)用子程序發(fā)表,程序設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)使用,其中包括運(yùn)行子程序和控制算法程序等。(6)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到軟件抗干擾措施。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第88頁(yè)。三、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)步驟

1.確定設(shè)計(jì)方案(1)了解用戶的需求,確定設(shè)計(jì)規(guī)模和總體框架。(2)摸清軟硬件技術(shù)難度,明確技術(shù)主攻問題。(3)針對(duì)主攻問題開展調(diào)研工作,查找中外有關(guān)資料,確定初步方案。

(4)單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)是軟硬件結(jié)合的技術(shù),方案設(shè)計(jì)要權(quán)衡任務(wù)的軟硬件分工。有時(shí)硬件設(shè)計(jì)會(huì)影響到軟件程序結(jié)構(gòu)。如果系統(tǒng)中增加某個(gè)硬件接口芯片,而給系統(tǒng)程序的模塊化帶來(lái)了可能和方便,那么這個(gè)硬件開銷是值得的。在無(wú)礙大局的情況下,以軟件代替硬件正是計(jì)算機(jī)技術(shù)的長(zhǎng)處。(5)盡量采納可借鑒的成熟技術(shù),減少重復(fù)性勞動(dòng)。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第89頁(yè)。2．硬件設(shè)計(jì)（1）單片機(jī)電路設(shè)計(jì)（2）擴(kuò)展電路和輸入/輸出通道設(shè)計(jì)（3）控制面板設(shè)計(jì)3．軟件設(shè)計(jì)采用模塊化程序設(shè)計(jì)、自頂向下的程序設(shè)計(jì)方法。4．軟硬件調(diào)試

(1)程序的錄入、編輯和交叉匯編功能。

(2)提供仿真RAM、仿真單片機(jī)。

(3)支持用戶匯編語(yǔ)言（有的同時(shí)支持高級(jí)語(yǔ)言）源文件跟蹤調(diào)試。(4)目前一般的開發(fā)裝置都有與通用微機(jī)的連機(jī)接口,可以利用微機(jī)環(huán)境進(jìn)行調(diào)試。

(5)EPROM的寫入功能。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第90頁(yè)。5．EPROM固化所有開發(fā)裝置調(diào)試通過的程序,最終要脫機(jī)運(yùn)行,即將仿真ROM中運(yùn)行的程序固化到EPROM脫機(jī)運(yùn)行。但在開發(fā)裝置上運(yùn)行正常的程序,固化后脫機(jī)運(yùn)行并不一定同樣正常。若脫機(jī)運(yùn)行有問題,需分析原因,如是否總線驅(qū)動(dòng)功能不夠,或是對(duì)接口芯片操作的時(shí)間不匹配等。經(jīng)修改的程序需再次寫入。

機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第91頁(yè)。應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例—單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)

1技術(shù)指標(biāo)烘干箱的具體指標(biāo)如下：

(1)烘干箱由2kW電爐加熱，最高溫度為500℃。

(2)烘干箱溫度可預(yù)置，烘干過程恒溫控制，溫度控制誤差≤±2℃。

(3)預(yù)置時(shí)顯示設(shè)定溫度，烘干時(shí)顯示實(shí)時(shí)溫度，顯示精確到1℃。

(4)溫度超出預(yù)置溫度±5℃時(shí)發(fā)聲報(bào)警。

(5)對(duì)升降溫過程的線性沒有要求。

機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第92頁(yè)。2控制方案產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不同，因而所采用的控制算法也不同。就溫度控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性來(lái)講，基本上都是具有純滯后的一階環(huán)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)精度及溫控的線性性能要求較高時(shí)，多采用PID算法或達(dá)林頓算法來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制。本系統(tǒng)是一個(gè)典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)。從技術(shù)指標(biāo)可以看出，系統(tǒng)對(duì)控制精度的要求不高，對(duì)升降溫過程的線性也沒有要求，因此，系統(tǒng)采用最簡(jiǎn)單的通斷控制方式，即當(dāng)烘干箱溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)斷開加熱電爐，當(dāng)溫度降到低于某值時(shí)接通電爐開始加熱，從而保持恒溫控制。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第93頁(yè)。3硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路包括主機(jī)、溫度檢測(cè)、溫度控制、人機(jī)對(duì)話（鍵盤/顯示/報(bào)警）4個(gè)主要部分。圖為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，圖為系統(tǒng)的硬件電路原理圖。下面對(duì)各部分電路分述如下。

1)主機(jī)由于系統(tǒng)控制方案簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量也不大，因此選用8031作為控制系統(tǒng)的核心，外擴(kuò)EPROM2764作為程序存儲(chǔ)器。也可視具體情況換用8051、8052、8751、8752、80C51、89C51、89C52等。其中，8051、8052、8751、8752的各個(gè)引腳輸入/輸出電平只與TTL電平兼容；89C51、89C52、80C51各引腳輸入/輸出電平既與TTL電平兼容，也與CMOS電平兼容。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第94頁(yè)。圖電烤箱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框

機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第95頁(yè)。圖電烤箱控制系統(tǒng)硬件電路原理圖

機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第96頁(yè)。8031的晶振頻率為6MHz。

2)溫度檢測(cè)這部分包括溫度傳感器、變送器和A/D轉(zhuǎn)換三部分。溫度傳感器和變送器的類型選擇與被控溫度的范圍及精度等級(jí)有關(guān)。型號(hào)為WZB—003，分度號(hào)為BA2的鉑熱電阻適用于0℃~500℃的溫度測(cè)量范圍，可以滿足本系統(tǒng)的要求。變送器將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成與溫度成正比的電壓，當(dāng)溫度在0℃~500℃時(shí)變送器輸出0~4.9V左右的電壓。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第97頁(yè)。A/D轉(zhuǎn)換器件的選擇主要取決于溫度的控制精度。本系統(tǒng)要求溫度控制誤差≤±2℃，采用8位A/D轉(zhuǎn)換器，其最大量化誤差為=，完全能夠滿足精度要求。這里我們采用ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換器。電路設(shè)計(jì)好后，調(diào)整變送器的輸出，使0℃～500℃的溫度變化對(duì)應(yīng)于0～4.9V的輸出，則A/D轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為00H～FAH，即0～250，則轉(zhuǎn)換結(jié)果乘以2正好是溫度值。用這種方法一方面可以減少標(biāo)度轉(zhuǎn)換的工作量，另一方面還可以避免標(biāo)度轉(zhuǎn)換帶來(lái)的計(jì)算誤差。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第98頁(yè)。3)溫度控制電爐控制采用可控硅來(lái)實(shí)現(xiàn)，雙向可控硅和電爐電阻絲串接在交流220V市電回路中。單片機(jī)的口通過光電隔離器和驅(qū)動(dòng)電路送到可控硅的控制端，由口的高低電平來(lái)控制可控硅的導(dǎo)通與斷開，從而控制電阻絲的通電加熱時(shí)間。

4)人機(jī)對(duì)話這部分包括鍵盤、顯示和報(bào)警三部分電路。本系統(tǒng)設(shè)有3位LED數(shù)碼顯示器，停止加熱時(shí)顯示設(shè)定溫度，啟動(dòng)加熱時(shí)顯示當(dāng)前烤箱溫度。采用串行口擴(kuò)展的靜態(tài)顯示電路作為顯示接口電路。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第99頁(yè)。

為使系統(tǒng)簡(jiǎn)單緊湊，鍵盤只設(shè)置4個(gè)功能鍵，分別是啟動(dòng)、“百位+”、“十位+”和“個(gè)位+”鍵，由P1口低4位作為鍵盤接口。利用+1按鍵可以分別對(duì)預(yù)置溫度的百位、十位和個(gè)位進(jìn)行加1設(shè)置，并在LED上顯示當(dāng)前設(shè)置值。連續(xù)按動(dòng)相應(yīng)位的加1鍵即可實(shí)現(xiàn)0℃～500℃的溫度設(shè)置。報(bào)警功能由蜂鳴器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)由于意外因素導(dǎo)致烤箱溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，口送出的低電平經(jīng)反向器驅(qū)動(dòng)蜂鳴器鳴叫報(bào)警。

5)其它可擴(kuò)展電路對(duì)于要求更高的系統(tǒng)，在現(xiàn)有電路的基礎(chǔ)上，讀者還可以視需要自行擴(kuò)展以下接口電路：機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第100頁(yè)。(1)實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路：連接實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS12887可以獲得長(zhǎng)的采樣周期，顯示年、月、日、時(shí)、分、秒，而其片內(nèi)帶有的114B非易失性RAM，可用來(lái)存入需長(zhǎng)期保存但有時(shí)也需變更的數(shù)據(jù)。如采樣周期、PID控制算法的系數(shù)KP、KI、KD等。

(2)“看門狗”電路：連接集成監(jiān)控芯片MAX705可實(shí)現(xiàn)對(duì)主電源VCC的監(jiān)控，提高系統(tǒng)的可靠性。。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第101頁(yè)。

4軟件設(shè)計(jì)

1.工作流程烤箱在上電復(fù)位后先處于停止加熱狀態(tài)，這時(shí)可以用“+1”鍵設(shè)定預(yù)置溫度，顯示器顯示預(yù)定溫度；溫度設(shè)定好后就可以按啟動(dòng)鍵啟動(dòng)系統(tǒng)工作了。溫度檢測(cè)系統(tǒng)不斷定時(shí)檢測(cè)當(dāng)前溫度，并送往顯示器顯示，達(dá)到預(yù)定值后停止加熱并顯示當(dāng)前溫度；當(dāng)溫度下降到下限（比預(yù)定值低2℃）時(shí)再啟動(dòng)加熱。這樣不斷重復(fù)上述過程，使溫度保持在預(yù)定溫度范圍之內(nèi)。啟動(dòng)后不能再修改預(yù)置溫度，必須按復(fù)位/停止鍵回到停止加熱狀態(tài)再重新設(shè)定預(yù)置溫度。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第102頁(yè)。2.功能模塊根據(jù)上面對(duì)工作流程的分析，系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個(gè)功能模塊：

(1)鍵盤管理：監(jiān)測(cè)鍵盤輸入，接收溫度預(yù)置，啟動(dòng)系統(tǒng)工作。

(2)顯示：顯示設(shè)置溫度及當(dāng)前溫度。

(3)溫度檢測(cè)及溫度值變換：完成A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)字濾波。

(4)溫度控制：根據(jù)檢測(cè)到的溫度控制電爐工作。

(5)報(bào)警：當(dāng)預(yù)置溫度或當(dāng)前爐溫越限時(shí)報(bào)警。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第103頁(yè)。3.資源分配為了便于閱讀程序，首先給出單片機(jī)資源分配情況。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的分配與定義見表。表溫度控制軟件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分配表地址功能名稱初始化值50H~51H當(dāng)前檢測(cè)溫度，高位在前TEMP1~TEMP000H52H~53H預(yù)置溫度，高位在前ST1~ST000H54H~56HBCD碼顯示緩沖區(qū)，百位、十位、個(gè)位T100，T10，T00H57H~58H二進(jìn)制顯示緩沖區(qū)，高位在前BT1，BT000H59H~7FH堆棧區(qū)

PSW.5報(bào)警允許標(biāo)志F0=0時(shí)禁止報(bào)警；F0=1時(shí)允許報(bào)警F00機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第104頁(yè)。

程序存儲(chǔ)器：EPROM2764的地址范圍為0000H~1FFFHI/O口：P1.0~P1.3——鍵盤輸入；、P1.7——報(bào)警控制和電爐控制。

A/D轉(zhuǎn)換器0809：通道0~通道7的地址為7FF8H~7FFFH，使用通道0。

4.功能軟件設(shè)計(jì)

1)鍵盤管理模塊上電或復(fù)位后系統(tǒng)處于鍵盤管理狀態(tài)，其功能是監(jiān)測(cè)鍵盤輸入，接收溫度預(yù)置和啟動(dòng)鍵。程序設(shè)有預(yù)置溫度合法檢測(cè)報(bào)警，當(dāng)預(yù)置溫度超過500℃時(shí)會(huì)報(bào)警并將溫度設(shè)定在500℃。鍵盤管理子程序流程圖如圖所示。

機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第105頁(yè)。圖鍵盤管理子程序流程圖

機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第106頁(yè)。鍵盤管理子程序KIN：

KIN：ACAL CHK ；預(yù)置溫度合法性檢測(cè)

MOV BT1，ST1 MOV BT0，ST0 ；預(yù)置溫度送顯示緩沖區(qū)

LCALL DISP；顯示預(yù)置溫度

KIN0：ACALL KEY；讀鍵值

JZ KIN0；無(wú)鍵閉合和重新檢測(cè)

ACALL DISP機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第107頁(yè)。ACALL DISP ；二次調(diào)用顯示子程序延時(shí)去抖

ACALL KEY ；再檢測(cè)有無(wú)鍵按下

JZ KIN0 ；無(wú)鍵按下重新檢測(cè) ，S10 MOV A，#100 ；百位鍵按下

AJMPSUMS10：，S1 MOV A，#10 ；十位鍵按下

AJMP SUM機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第108頁(yè)。S1： ，S0 MOV A，#01 ；個(gè)位鍵按下

SUM： ADD A，ST0 ；預(yù)置溫度按鍵+1 MOV ST0，A MOV A，#00HADDC A，ST1 MOV ST1，AKIN1：ACALLKEY ；判斷閉合鍵釋放

JNZ KIN1 ；未釋放繼續(xù)判斷

AJMP KIN ；閉合鍵釋放繼續(xù)掃描鍵盤機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第109頁(yè)。S0：，KIN ；無(wú)鍵按下重新掃描鍵盤

RET ；啟動(dòng)鍵按下返回

KEY：MOV A，P1 ；讀鍵值子程序

CPL A ANL A，#0FH RET

預(yù)置溫度合法性檢測(cè)子程序CHK(用雙字節(jié)減法比較預(yù)置溫度是否大于500℃(01F4H))：機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第110頁(yè)。CHK： MOV A，#0F4H ；預(yù)置溫度上限低8位送A CLR C SUBB A，ST0 ；低8位減，借位送CY MOV A，#01H ；預(yù)置溫度上限高8位送A SUBB A，ST1 ；高8位帶借位減

JCOUTA ；預(yù)置溫度越界，轉(zhuǎn)報(bào)警

MOV A，#00H ；預(yù)置溫度合法標(biāo)志

RET機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第111頁(yè)。OUTA： MOV ST1，#01H ；將500寫入預(yù)置溫度數(shù)據(jù)區(qū)

MOV ST0，#0F4H CLR P1.6 ；發(fā)報(bào)警信號(hào)0.6s ACALL D0.6s SETB P1.6 ；停止報(bào)警

RET機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第112頁(yè)。2)顯示模塊顯示子程序的功能是將顯示緩沖區(qū)57H和58H的二進(jìn)制數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成三個(gè)BCD碼，分別存入百位、十位和個(gè)位顯示緩沖區(qū)（54H、55H和56H單元），然后通過串口送出顯示。顯示子程序DISP：

DISP：ACALLHTB；將顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BCD碼

MOVSCON，#00H；置串行口為方式0 MOVR2，#03H；顯示位數(shù)送R2 MOVR0，#T100；顯示緩沖區(qū)首地址送R0機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第113頁(yè)。LD：MOVDPTR，#TAB；指向字型碼表首地址

MOVA，@R0 ；取顯示數(shù)據(jù)

MOVCA，@A+DPTR ；查表

MOV SBUF，A ；字型碼送串行口WAIT：JBCTI，NEXT ；發(fā)送結(jié)束轉(zhuǎn)下一個(gè)數(shù)據(jù)并清中斷標(biāo)志

SJMPWAIT ；發(fā)送未完等待NEXT：INC R0 ；修改顯示緩沖區(qū)指針

DJNZ R2，LD ；判3位顯示完否，未完繼續(xù)

RET機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第114頁(yè)。TAB： … ；字型碼表（略）

BCD碼轉(zhuǎn)換子程序HTB：

HTB： MOV A，BT0 ；取二進(jìn)制顯示數(shù)據(jù)低8位

MOV B，#100；除100，確定百位數(shù)

DIV AB MOV T100，A ；百位數(shù)送54H單元

MOV A，#10 ；除10，確定十位機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第115頁(yè)。XCHA，BDIVA，BMOVT10，A；十位數(shù)送55H單元

MOV T，B ；個(gè)位數(shù)送56H單元

MOV A，BT1；取二進(jìn)制顯示數(shù)據(jù)高8位

JNZ LH1 ；高位不為0轉(zhuǎn)LH1繼續(xù)高8位轉(zhuǎn)換

RET ；高位為0結(jié)束，返回LH1：MOV A，#06H；高位不為0，低位轉(zhuǎn)換結(jié)果加256（因?yàn)闇囟葦?shù) ；據(jù)不會(huì)大于500，所以高8位最多為01H，即256）機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第116頁(yè)。ADD A，T DAA ；個(gè)位加6（十進(jìn)制加）

MOV T，A ；結(jié)果送回個(gè)位

MOV A，#05HADDC A，T10DAA ；十位加5（十進(jìn)制加）機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第117頁(yè)。MOV T10，A ；結(jié)果送回十位

MOV A，#02HADDC A，T100DAA ；百位加2（十進(jìn)制加）

MOV T100，A ；結(jié)果送回百位

RET機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第118頁(yè)。3)溫度檢測(cè)模塊

A/D轉(zhuǎn)換采用查詢方式。為提高數(shù)據(jù)采樣的可靠性，對(duì)采樣溫度進(jìn)行數(shù)字濾波。數(shù)字濾波的算法很多，這里采用4次采樣取平均值的方法。如前所述，本系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果乘2正好是溫度值，因此，4次采樣的數(shù)字量之和除以2就是檢測(cè)的當(dāng)前溫度。檢測(cè)結(jié)果高位存入50H，低位存入51H。溫度檢測(cè)子程序流程圖如圖所示。溫度檢測(cè)子程序TIN：機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第119頁(yè)。圖溫度檢測(cè)子程序流程圖

機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第120頁(yè)。

溫度檢測(cè)子程序TIN：TIN：MOVTEMP1，#00H ；清檢測(cè)溫度緩沖區(qū)

MOVTEMP0，#00H MOVR2，#04H ；取樣次數(shù)送R2 MOVDPTR，#7FF8H ；指向A/D轉(zhuǎn)換器0通道LTIN1：MOVX@DPTR，A ；啟動(dòng)轉(zhuǎn)換HERE：JNBIE1，HERE ；等待轉(zhuǎn)換結(jié)束

MOVXA，@DPTR ；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第121頁(yè)。 ADD A，TEMP0 ；累加（雙字節(jié)加法）

MOV TEMP0，A MOV A，#00H ADDC A，TEMP1 MOV TEMP1，A DJNZ R2，LTIN1 ；4次采樣完否，未完繼續(xù)

CLR C ；累加結(jié)果除2(雙字節(jié)除法) MOV A，TEMP1 機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第122頁(yè)。RRC A MOV TEMP1，A MOV A，TEMP0RRC A MOV TEMP0，A RET

機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第123頁(yè)。4)溫度控制模塊將當(dāng)前溫度與預(yù)置溫度比較，當(dāng)前溫度小于預(yù)置溫度時(shí)，繼電器閉合，接通電阻絲加熱；當(dāng)前溫度大于預(yù)置溫度時(shí)，繼電器斷開，停止加熱；當(dāng)二者相等時(shí)電爐保持原來(lái)狀態(tài)；當(dāng)前溫度降低到比預(yù)置溫度低2℃時(shí)，再重新啟動(dòng)加熱；當(dāng)前溫度超出報(bào)警上下限時(shí)將啟動(dòng)報(bào)警，并停止加熱。由于電爐開始加熱時(shí)，當(dāng)前溫度可能低于報(bào)警下限，為了防止誤報(bào)，在未達(dá)到預(yù)置溫度時(shí)，不允許報(bào)警，為此設(shè)置了報(bào)警允許標(biāo)志F0。模塊流程見圖。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第124頁(yè)。圖溫度控制流程圖機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第125頁(yè)。

溫度控制子程序CONT：

CONT： MOV A，TEMP0 ；當(dāng)前溫度-預(yù)置溫度（雙字節(jié)減）

CLR C SUBB A，ST0 MOV B，A ；低8位相減的差值暫存B MOV A，TEMP1 SUBB A，ST1機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第126頁(yè)。JNC LOFF ；無(wú)借位，表示當(dāng)前溫度≥預(yù)置溫度，轉(zhuǎn)LOFFJNB F0，LON；當(dāng)前溫度<預(yù)置溫度，判是否達(dá)到過預(yù)置溫度

MOV A，B；若達(dá)到過預(yù)置溫度，判二者差值是否大于2CLR CSUBB A，#02H，LOFF；差值不大于2，轉(zhuǎn)LOFFLON：CLR P1.7 ；開電爐

SJMP EXIT ；返回機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第127頁(yè)。LOFF： SETB F0 ；設(shè)置允許報(bào)警標(biāo)志

SETB P1.7 ；關(guān)電爐EXIT： RET

在此，也可自行加入PID算法程序來(lái)實(shí)現(xiàn)PID控制。

5)溫度越限報(bào)警模塊報(bào)警上限溫度值為預(yù)置溫度+5℃，即當(dāng)前溫度上升到高于預(yù)置溫度+5℃時(shí)報(bào)警，并停止加熱；報(bào)警下限溫度值為預(yù)置溫度-5℃，即在當(dāng)前溫度下降到低于預(yù)置溫度-5℃，且報(bào)警允許時(shí)報(bào)警，這是為了防止開始從較低溫度加溫時(shí)誤報(bào)警。報(bào)警的同時(shí)也關(guān)閉電爐。圖為報(bào)警子程序流程圖。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第128頁(yè)。圖報(bào)警子程序流程圖

機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第129頁(yè)。

報(bào)警子程序ALARMALARM：MOV A，TEMP0 ；當(dāng)前溫度低字節(jié)→A CLR C SUBB A，ST0 ；（當(dāng)前溫度低字節(jié)-預(yù)置溫度低字節(jié)）→A MOV B， A；低字節(jié)相減結(jié)果送B暫存

MOV A，TEMP1；當(dāng)前溫度高字節(jié)→A SUBB A，ST1；（當(dāng)前溫度高字節(jié)-預(yù)置溫度高字節(jié)）→A機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第130頁(yè)。JC LA0；有借位，當(dāng)前溫度小于預(yù)置溫度轉(zhuǎn)LA0 SETBF0 ；當(dāng)前溫度≥預(yù)置溫度，允許報(bào)警

AJMPLA1LA0：MOVA，ST0；預(yù)置溫度低字節(jié)→A CLR C SUBBA，TEMP0；（預(yù)置溫度低字節(jié)-當(dāng)前溫度低字節(jié)）→A MOVB，A ；低字節(jié)相減結(jié)果送B暫存

MOVA，ST1；預(yù)置溫度高字節(jié)→A SUBBA，TEMP1 ；（預(yù)置溫度高字節(jié)-當(dāng)前溫度高字節(jié)）→A機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第131頁(yè)。LA1：XCHA，B ；高低字節(jié)互換，判斷相減結(jié)果是否大于5 CLR C SUBB A，#05H；（低字節(jié)差-5）→A XCH A，B ；（低字節(jié)差-5）→B，高字節(jié)差→A SUBBA，#00H ；（高字節(jié)差-0）→A（因?yàn)?的高字節(jié)為0）

JC LA2 ；相減結(jié)果小于5，不報(bào)警返回

JNB F0，LA2；相減結(jié)果≥5，判是否允許報(bào)警，不允許則返回機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第132頁(yè)。CLR P1.6 ；啟動(dòng)報(bào)警

SETB P1.7 ；關(guān)電爐

LCALL D0.6s ；報(bào)警延時(shí)0.6s SETB P1.6 ；關(guān)報(bào)警LA2： RET： （略） ；延時(shí)0.6s子程序機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第133頁(yè)。6)主程序和中斷服務(wù)子程序主程序采用中斷嵌套方式設(shè)計(jì)，各功能模塊可直接調(diào)用。主程序完成系統(tǒng)的初始化，溫度預(yù)置及其合法性檢測(cè)，預(yù)置溫度的顯示及定時(shí)器0設(shè)置。定時(shí)器0中斷服務(wù)子程序是溫度控制體系的主體，用于溫度檢測(cè)、控制和報(bào)警（包括啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換、讀入采樣數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波、越限溫度報(bào)警和越限處理、輸出可控硅的控制脈沖等）。中斷由定時(shí)器0產(chǎn)生，根據(jù)需要每隔15s中斷一次，即每15s采樣控制一次。但系統(tǒng)采用6MHz晶振，最大定時(shí)為130ms，為實(shí)現(xiàn)15s定時(shí)，這里另行設(shè)了一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器。主程序和中斷服務(wù)子程序的流程圖如圖所示。機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第134頁(yè)。圖系統(tǒng)程序總體結(jié)構(gòu)框圖

機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第135頁(yè)。主程序MAIN：（數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的定義和初始化部分從略）

ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP PT0 ORG 0030HMAIN：MOV SP，#59H ；設(shè)定堆棧指針

MOVTMOD，#01H ；定時(shí)器0初始化機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第136頁(yè)。MOV TL0，#0B0H ；定時(shí)器定時(shí)時(shí)間100ms MOV TH0，#3CH MOV R7，#150 ；置15s軟計(jì)數(shù)器初值

ACALL KIN ；調(diào)鍵盤管理子程序

SETB ET0 ；允許定時(shí)器0中斷

SETB EA ；開中斷

SETB TR0 ；啟動(dòng)定時(shí)器0 SJMP $機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第137頁(yè)。

定時(shí)器0中斷服務(wù)子程序PT0：

PT0： MOV TL0，#0B0H MOV TH0，#3CH ；重置定時(shí)器0初值

DJNZ R7，BACK ；15s到否，不到返回

MOV R7，#150 ；重置軟計(jì)數(shù)器初值

ACALL TIN ；溫度檢測(cè)機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第138頁(yè)。 MOV BT1，TEMP1 ；當(dāng)前溫度送顯示緩沖區(qū)

MOV BT0，TEMP0 ACALLDISP；顯示當(dāng)前溫度

ACALLCONT；溫度控制

LCALLALARM；溫度越限報(bào)警

BACK： RETI機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)要求全文共155頁(yè)，當(dāng)前為第139頁(yè)。一、保護(hù)器概述保護(hù)器安裝在BGP系列、PBG系列及磁力起動(dòng)器等礦用隔爆型高壓開關(guān)內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)下述保護(hù)及其功能。1)數(shù)字顯示