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           輝達(dá)工控XMB-8000系列智能三回路溫度控制儀表的硬件原理和軟件實(shí)現(xiàn)方法。單片機(jī)采用了STC的12C5628AD。儀表可接收各種分度號輸入，并帶有變送輸出和繼電器報警.

          XMB8000系列儀表適用于溫度、壓力、液位、流量等工業(yè)過程參數(shù)的測量、顯示、控制，并將過程參數(shù)變送輸出給后級儀表、積算儀、記錄儀或計算機(jī)系統(tǒng)。它擁有三回路輸入，可接收各類測量信號，三屏顯示，帶有六路報警控制，三路變送輸出，并具有通信功能。

1 硬件結(jié)構(gòu)

          電壓輸入采用SR250-160自恢復(fù) 保險提供過流保護(hù)，10D471K壓敏電阻提供過壓保護(hù)。經(jīng)過LC濾波電路和1N4007整流后進(jìn)入變壓器的初級線圈。變壓器初級采用瞬態(tài)電壓抑制二極管p6ke200和超快恢復(fù)二極管byv26c 進(jìn)行鉗位，次級提供1組+8V電壓輸出，1組+24V電壓輸出，和1組±5V的電壓輸出。其中+8V輸出經(jīng)過78L05為通信電路提供+5V電壓；+24V為饋電電壓，并為變送輸出和繼電器輸出供電；+5V電壓為單片機(jī)和數(shù)碼管顯示供電；正負(fù)5V還為AD采集芯片ICL7135供電。開關(guān)電源采用50W的TOP223Y集成離線式開關(guān)IC。 開關(guān)電源電路如下圖所示。



 

　　單片機(jī)采用STC的12C5628AD，12C5628AD是一款宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速低功耗超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)。它的指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成有MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。芯片帶有 28KB 程序 Flash 和 768字節(jié)的RAM 。

 

　　FM24C04是4K的串行EEPROM，可擦寫1，000，000次。報警功能采用24V繼電器，使用8550驅(qū)動，線圈兩端并聯(lián)1N4007提供放電回路。輸出端使用了10D471K壓敏電阻，使儀表內(nèi)部電路不會因外部接入強(qiáng)電而損壞。繼電器報警電路如下圖所示。
 

2 軟件設(shè)計

 

          程序主要包括AD采集、繼電器報警、變送輸出、485通訊、顯示菜單與按鍵的驅(qū)動。

 

          單片機(jī)T0工作在計數(shù)器狀態(tài)，用于數(shù)據(jù)采集的脈沖計數(shù)。T1工作在定時器狀態(tài)，用做波特率發(fā)生器，供串口通訊使用。PCA模塊1、2、3工作在高速輸出模式，用于變送信號輸出。在PCA中斷進(jìn)行毫秒計數(shù)、通訊超時判斷和變送輸出更新。用戶參數(shù)存儲在FM24C04芯片，它與單片機(jī)通過IIC協(xié)議進(jìn)行通訊。

 

          儀表首先通過對輸入信號的采集，按比例計算出需要輸出信號的大小。儀表的輸出是根據(jù)單片機(jī)的IO口輸出不同占空比的PWM波，再經(jīng)過運(yùn)放的后級處理，實(shí)現(xiàn)不同大小信號的輸出。這里是通過單片機(jī)自帶的PCA模塊來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。將PCA模塊設(shè)置成高速輸出模式，當(dāng)PCA計算器的記數(shù)值與PCA模塊的捕獲寄存器值相匹配時，PCA模塊的CEXn腳將發(fā)生翻轉(zhuǎn)。因此只要往捕獲寄存器中放入不同的值，就可以控制CEXn腳將發(fā)生翻轉(zhuǎn)的時間，實(shí)現(xiàn)不同占空比的PWM波。

 

          單片機(jī)的INT0引腳接芯片ICL7135的時鐘頻率，該頻率脈沖是由晶振輸出給74LS393芯片32分頻得到的。將計數(shù)器T0的計數(shù)初值設(shè)置為-10000（因?yàn)?135的調(diào)零需要10000個計數(shù)周期），7135的busy信號送至單片機(jī)的IO口，單片機(jī)會在每個循環(huán)周期的前約70ms時間里反復(fù)查詢該IO的狀態(tài)，當(dāng)busy狀態(tài)有效時，就將計數(shù)器中的值取出，該值即可反映出輸入信號的大小。根據(jù)POL端的電平可判斷輸入信號的正負(fù)。通過設(shè)置A、B、C的值依次選通4051的各通道進(jìn)行采集。 采集過程包括采集三路輸入、室溫和零點(diǎn)。

 

　　 標(biāo)準(zhǔn)信號的采集在經(jīng)過數(shù)據(jù)濾波后可直接根據(jù)線性來計算出實(shí)際輸入信號的大小。mV信號和熱電阻信號由于經(jīng)過運(yùn)放，因此在數(shù)據(jù)濾波后還需去除零點(diǎn)漂移帶來的影響。用信號的采集值減去零點(diǎn)時的采集值，再經(jīng)過查表，計算出實(shí)際溫度大小。

 

         儀表正常工作時，三個屏分別顯示三路輸入信號的大小。當(dāng)有菜單鍵按下時就會進(jìn)入菜單態(tài)。用戶可在菜單中設(shè)置相應(yīng)參數(shù)。針對不同的操作人員，菜單可通過解鎖密碼來實(shí)現(xiàn)不同的權(quán)限，防止參數(shù)非工作人員的誤操作。儀表的顯示采用LED數(shù)碼管顯示，顯示驅(qū)動采用了TA6932芯片。單片機(jī)只需把需要顯示的字符送到TA6932相應(yīng)的寄存器即可。
 

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