畢業(yè)設(shè)計(jì)水溫控制

1、摘 要控制技術(shù)在現(xiàn)代生活和生產(chǎn)中扮演著越來(lái)越重要的角色。為了實(shí)現(xiàn)較高精度的水溫控制，該設(shè)計(jì)運(yùn)用單片機(jī)89C51為控制核心、開(kāi)關(guān)控制以及利用組態(tài)軟件相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)水溫控制。該系統(tǒng)以鍋爐水溫作為被控制對(duì)象，運(yùn)用熱電阻測(cè)量鍋爐水溫，經(jīng)放大后送入ADC0809將測(cè)量得到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送入到單片機(jī)89C51中，利用89C51進(jìn)行處理。同時(shí)該系統(tǒng)將測(cè)量結(jié)果送顯示屏顯示。該系統(tǒng)再根據(jù)處理后的結(jié)果來(lái)控制繼電器的通斷以此來(lái)控制電爐加熱和電磁閥的開(kāi)斷，既而達(dá)到控制鍋爐的水溫?？刂七^(guò)程中出現(xiàn)異常情況，聲光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。該系統(tǒng)的通信是利用組態(tài)軟件將單片機(jī)與上位機(jī)相連，達(dá)到遠(yuǎn)程控制水溫的目的。該系統(tǒng)的特

2、點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、程序簡(jiǎn)短、系統(tǒng)可靠性高。關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞一 89C51 關(guān)鍵詞一 ADC0809 關(guān)鍵詞一 組態(tài)軟件MCGS ABSTRACTControl a technique to play a more and more important role in the modern the life and the industry. For carrying out the water temperature control of the higher accuracy, should design to make use of a single slice the machine 89 C

3、51s to carry out the electronics of the water temperature control to equip for the method that controls the core, switch control and makes use of the monitor and control generated system to combine. That system makes use of the hot electric resistance diagraph boiler water temperature, sending to th

4、e temperature that will measure into the ADC0809 to imitate the quantity conversion to send to go into to the single slice the machine 89 C51s for the numerical quantity after enlarge medium, make use of the 89 C51 rightness temperatures to carry on calculation and processing. That system will measu

5、re a result to send to a manifestation to hold a manifestation in the meantime. That system again according to after the processing of result to control to break to control the electric stove heating and the electromagnetism valve to open to break with this after of the electric appliances, attain w

6、ater temperature of control the boiler then. Control to appear an excrescent circumstance in the process, sound and lights reporting to the police a machine will send out to report to the police signal according to the circumstance. The correspondence of that system is to make use of the monitor and

7、 control generated system single slice the machine and the place of honor machine connect with each other, attaining the purpose of the long range control water temperature. The characteristic of that system is the electric circuit is simple, the procedure is brief, the system credibility is high.Ke

8、yword 89 C51, ADC0809, Monitor and Control Generated System目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc264741554 摘 要 PAGEREF _Toc264741554 h II HYPERLINK l _Toc264741555 ABSTRACT PAGEREF _Toc264741555 h III HYPERLINK l _Toc264741556 緒 論 PAGEREF _Toc264741556 h 1 HYPERLINK l _Toc264741557 1 方案論證 PAGEREF _Toc

9、264741557 h 2 HYPERLINK l _Toc264741558 2 微處理器89C51 PAGEREF _Toc264741558 h 4 HYPERLINK l _Toc264741559 2.1 89C51的外部引腳 PAGEREF _Toc264741559 h 4 HYPERLINK l _Toc264741560 2.2 89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc264741560 h 5 HYPERLINK l _Toc264741561 3 A/D轉(zhuǎn)換器0809 PAGEREF _Toc264741561 h 8 HYPERLINK l _Toc2647415

10、62 3.1 主要性能 PAGEREF _Toc264741562 h 8 HYPERLINK l _Toc264741563 3.2 ADC0809芯片組成原理 PAGEREF _Toc264741563 h 9 HYPERLINK l _Toc264741564 3.3 ADC0809引腳功能 PAGEREF _Toc264741564 h 9 HYPERLINK l _Toc264741565 3.4 ADC0809與89C51的硬件接口 PAGEREF _Toc264741565 h 10 HYPERLINK l _Toc264741566 4 聲光報(bào)警和K型熱電偶放大電路 PAGER

11、EF _Toc264741566 h 12 HYPERLINK l _Toc264741567 5 鍵盤(pán)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc264741567 h 13 HYPERLINK l _Toc264741568 5.1 鍵盤(pán)接口的輸入和去抖動(dòng) PAGEREF _Toc264741568 h 13 HYPERLINK l _Toc264741569 5.2 獨(dú)立式鍵盤(pán)及其接口 PAGEREF _Toc264741569 h 13 HYPERLINK l _Toc264741570 5.3 行列式非編碼鍵盤(pán)及其接口 PAGEREF _Toc264741570 h 14 HYPERLINK l

12、_Toc264741571 5.3.1 程序掃描方式 PAGEREF _Toc264741571 h 15 HYPERLINK l _Toc264741572 5.3.2 定時(shí)掃描方式 PAGEREF _Toc264741572 h 15 HYPERLINK l _Toc264741573 5.3.3 中斷掃描方式 PAGEREF _Toc264741573 h 16 HYPERLINK l _Toc264741574 6 89C51與繼電器連接電路 PAGEREF _Toc264741574 h 17 HYPERLINK l _Toc264741575 7 LED顯示 PAGEREF _To

13、c264741575 h 18 HYPERLINK l _Toc264741576 7.1 LED顯示驅(qū)動(dòng)器MC14489 PAGEREF _Toc264741576 h 18 HYPERLINK l _Toc264741577 7.1.1 硬件結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc264741577 h 18 HYPERLINK l _Toc264741578 7.1.2 工作原理 PAGEREF _Toc264741578 h 19 HYPERLINK l _Toc264741579 7.1.3 MC14489與單片機(jī)的接口 PAGEREF _Toc264741579 h 21 HYPERLINK

14、 l _Toc264741580 8 串行通信接口選擇 PAGEREF _Toc264741580 h 23 HYPERLINK l _Toc264741581 8.1 RS232C接口 PAGEREF _Toc264741581 h 23 HYPERLINK l _Toc264741582 8.1.1 電氣特性 PAGEREF _Toc264741582 h 23 HYPERLINK l _Toc264741583 8.1.2 電平轉(zhuǎn)換 PAGEREF _Toc264741583 h 24 HYPERLINK l _Toc264741584 8.2 RS422A接口 PAGEREF _Toc

15、264741584 h 25 HYPERLINK l _Toc264741585 8.2.1 電氣特性 PAGEREF _Toc264741585 h 25 HYPERLINK l _Toc264741586 8.2.2 電平轉(zhuǎn)換 PAGEREF _Toc264741586 h 25 HYPERLINK l _Toc264741587 8.3 RS485接口 PAGEREF _Toc264741587 h 27 HYPERLINK l _Toc264741588 8.3.1 電氣特性 PAGEREF _Toc264741588 h 27 HYPERLINK l _Toc264741589 8.

16、3.2 電平轉(zhuǎn)換 PAGEREF _Toc264741589 h 27 HYPERLINK l _Toc264741590 9 MCGS組態(tài)軟件 PAGEREF _Toc264741590 h 30 HYPERLINK l _Toc264741591 9.1 MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn) PAGEREF _Toc264741591 h 30 HYPERLINK l _Toc264741592 9.2 MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc264741592 h 32 HYPERLINK l _Toc264741593 9.2.1 MCGS工程的五大部分 PAGEREF _Toc2

17、64741593 h 33 HYPERLINK l _Toc264741594 9.3 MCGS組態(tài)軟件的工作方式 PAGEREF _Toc264741594 h 33 HYPERLINK l _Toc264741595 10 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc264741595 h 35 HYPERLINK l _Toc264741596 10.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總流程圖 PAGEREF _Toc264741596 h 35 HYPERLINK l _Toc264741597 10.2 聲光報(bào)警與水溫控制流程圖 PAGEREF _Toc264741597 h 36 HYPERLINK l

18、_Toc264741598 10.3 鍵盤(pán)設(shè)定溫度流程圖 PAGEREF _Toc264741598 h 37 HYPERLINK l _Toc264741599 結(jié) 論 PAGEREF _Toc264741599 h 38 HYPERLINK l _Toc264741600 附錄A：系統(tǒng)電路總圖 PAGEREF _Toc264741600 h 39 HYPERLINK l _Toc264741601 附錄B：系統(tǒng)程序清單 PAGEREF _Toc264741601 h 40 HYPERLINK l _Toc264741602 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc264741602 h 47 H

19、YPERLINK l _Toc264741603 致 謝 PAGEREF _Toc264741603 h 48緒 論由于社會(huì)的進(jìn)步和生產(chǎn)生活的需要，人們對(duì)水溫控制的要求也逐漸地提高。在生活中，水是我們必需的，在工業(yè)中，我們需要利用水溫來(lái)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。在現(xiàn)代社會(huì)中，水溫的利用越來(lái)越重要，價(jià)值也日漸提升。為實(shí)現(xiàn)題目要求的水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，需要解決以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：一是高精度的水溫測(cè)量電路及其數(shù)據(jù)處理的實(shí)現(xiàn)，另一個(gè)是控制方法及其控制電路實(shí)現(xiàn)的研究。數(shù)字控制方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于模擬控制方法。目前，實(shí)現(xiàn)水溫的高精度控制常采用數(shù)字控制方法，可用的控制算法有開(kāi)關(guān)控制、經(jīng)典PID控制、模糊控制等。為了追求控制系統(tǒng)具

20、有最小的穩(wěn)態(tài)誤差、最好的動(dòng)態(tài)過(guò)程，即具有最小的超調(diào)量和最短的穩(wěn)定時(shí)間，人們一直在不斷研究各種控制方法的應(yīng)用。在該水溫控制系統(tǒng)中，為簡(jiǎn)化系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)。在控制方法中，不采用PID等控制，而是通過(guò)單片機(jī)控制繼電器來(lái)控制電爐加熱和控制電磁閥來(lái)冷卻鍋爐。1 方案論證方案一：本題是設(shè)計(jì)一水溫控制系統(tǒng)，題目對(duì)溫度精度要求不高，對(duì)調(diào)節(jié)時(shí)間和調(diào)節(jié)量沒(méi)有太大要求，因而可采用適當(dāng)?shù)目刂扑惴ê?jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因此，我們認(rèn)為采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)題目的要求是較好的方案。系統(tǒng)包括：溫度采集、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、I/O設(shè)備、控制執(zhí)行設(shè)備電路等。以及一部分發(fā)揮。系統(tǒng)框圖如下圖所示。溫度傳感器信號(hào)放大A/D轉(zhuǎn)換電 爐光耦可控硅放

21、大或門(mén)51單片機(jī)報(bào) 警上位機(jī)過(guò) 零 觸 發(fā) 電 路單片機(jī)按一定的控制算法對(duì)采集的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到控制量，以此控制電路的功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的控制。傳感器選用集成的溫度傳感器AD590。但是這個(gè)方案的缺點(diǎn)較多例如電路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜；精確實(shí)現(xiàn)既定功能的困難很大；而且由于器件很多，使89C51的內(nèi)部資源不能滿足需要；調(diào)試和安裝都十分不方便。方案二：在這套方案里我們采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。能夠?qū)囟戎苯愚D(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。可以通過(guò)數(shù)據(jù)線與單片機(jī)進(jìn)行通信，而且不需要外部元件。在-10 85范圍內(nèi)可以精確到。這樣設(shè)計(jì)可以不使用A/D轉(zhuǎn)換器，從而使系統(tǒng)的精度得以提高，也能夠大大節(jié)省89C51的系統(tǒng)

22、資源，所以加上了DS1887時(shí)鐘模塊電路，使時(shí)間能夠?qū)崿F(xiàn)顯示。同時(shí)我們采用了MAX232串行通訊電路與微機(jī)進(jìn)行通訊，在升溫的同時(shí)將數(shù)據(jù)送到上位機(jī)中顯示，并顯示出升溫的曲線。這樣既可以保證系統(tǒng)資源不被過(guò)多地占用，又使程序的可靠性大大提高，同時(shí)使硬件電路更加簡(jiǎn)明了。如下圖1.2。DS18B20DS12887單片機(jī)繼電器 串行通信負(fù)載PC機(jī)然而，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，溫度傳感器DS18B20一般市場(chǎng)很難購(gòu)買到。在這一關(guān)鍵性元件中，決定了該方案不可行。方案三：本系統(tǒng)終合上述兩種方案而得。采用K型熱電偶測(cè)量溫度，將溫度信號(hào)放大進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行處理，再由單片機(jī)送信號(hào)對(duì)繼電器進(jìn)行控制，以達(dá)到控制負(fù)

23、載和電磁閥的目的。再將單片機(jī)通過(guò)串行通信口用RS485與上位機(jī)相聯(lián)，達(dá)到更好的控制。方案框圖如下。溫度傳感器 放大A/D0809 負(fù)載 繼電器 89C51 報(bào)警串行通信PC機(jī)繼電器電磁閥溫度傳感器采用K型熱電偶，因本系統(tǒng)對(duì)溫度的控制精度要求不是很高，溫度傳感器AD590不能與被測(cè)液體進(jìn)行直接接觸，需額外保護(hù)。這樣會(huì)影響測(cè)量精度，并且使用壽命不是很理想。該系統(tǒng)電路較方案二復(fù)雜，但可行性較高，都易于實(shí)現(xiàn)。2 微處理器89C51AT89C51是AT89系列單片機(jī)中的一種，開(kāi)發(fā)調(diào)試使用都較為方便，它和MCS51系列的軟硬件兼容。2.1 89C51的外部引腳89C51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯

24、片，如圖所示。圖2.1 89C51芯片按其功能可分為電源、時(shí)鐘、控制和I/O接口四大部分：電源引腳VCC：芯片主電源，外接+5V ;GND:電源地線。時(shí)鐘引腳XTAL1與XTAL2 為內(nèi)部振蕩器的兩條引出線。控制引腳1）：地址鎖存控制信號(hào)/編程脈沖輸入端。2）：片外程序存儲(chǔ)器讀選通有效信號(hào)。 3）在CPU向片外程序存儲(chǔ)器讀取指令和常數(shù)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次低電平有效。但在此期間，每當(dāng)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或I/O接口時(shí)，該兩次低電平有效信號(hào)將不出現(xiàn)。端可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。 4）：訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)/編程電源輸入端。當(dāng)該引腳EA信號(hào)為低電平時(shí)，只訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器，不管是否有程序存儲(chǔ)器；當(dāng)該引腳為

25、高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器。但對(duì)AT89C51來(lái)說(shuō)，當(dāng)PC(程序計(jì)數(shù)器)值超過(guò)4K地址時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)到片外程序存儲(chǔ)器1000H 開(kāi)始順序讀取指。5）RST/VPD:復(fù)位/掉電保護(hù)信號(hào)輸入端。擋振蕩器運(yùn)行時(shí)，在該引腳加上一個(gè)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平信號(hào)，就能使單片機(jī)回到初始狀態(tài)，即進(jìn)行復(fù)位。掉電期間，該引腳可接上備用電源（VPD）以保護(hù)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)。I/O引腳1）P0 口（PP0.7）:8位雙向并行I/O接口。擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器或I/O口時(shí)，作為低8位地址總線和8位數(shù)據(jù)總線的分時(shí)復(fù)用接口，它分為雙向三態(tài)。P0 口可帶8個(gè)TTL負(fù)載電流。2）P1.7）:8位準(zhǔn)雙向并行I/O接口。P1 口每一

26、位都可以獨(dú)立設(shè)置成輸入輸出位。P1口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電路。3）P2口（P2.0P2.7）：8位準(zhǔn)雙向并行I/O接口。擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)、程序存儲(chǔ)器時(shí)，作為高8位地址輸出端口。P2口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電路。4）P3口（P3.0P3.7）：8位準(zhǔn)雙向并行I/O接口。除了與P1口有一樣的I/O功能外，每一個(gè)引腳還兼有第二功能。如表2.1所示。P3口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電路。P3口的第二功能信號(hào)都是單片機(jī)的重要控制信號(hào)，因此，在實(shí)際使用時(shí)，先按需要選用第二功能信號(hào)，剩下的才以第一功能的身份作為數(shù)據(jù)位的I/O使用。表2.1 P3口第二功能RXDTXDT0T1P1、P2、P3口線片內(nèi)均有固定的上拉電阻，故稱為準(zhǔn)

27、雙向并行I/O接口。2.2 89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)89C圖2.2 89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)由圖2.2可知，89C51單片機(jī)由運(yùn)算器和控制器組成的微處理器、片內(nèi)存儲(chǔ)器RAM/ROM、P0P3組成的I/O端口以及各種存儲(chǔ)器組成的特殊功能寄存器SFR和串行接口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器構(gòu)成。89C51的微處理器（CPU）微處理器是單片機(jī)的核心部位，完成運(yùn)算和控制功能。該微處理器能處理8位二進(jìn)制數(shù)或代碼，它由運(yùn)算器、控制器、程序計(jì)數(shù)器PC等組成。89C51的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部RAM）89C51芯片中共有256個(gè)RAM單元，但其中高128單元被專用寄存器SFR占用，能作為寄存器供用戶使用的低128單元，

28、地址范圍是007FH，用于存放可讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)。因此通常所說(shuō)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是指低128單元，簡(jiǎn)稱內(nèi)部RAM。89C51的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部ROM）89C51芯片中共有4KBBFPEROM，地址范圍是0000H0FFFH，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格，因此稱之為程序存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱內(nèi)部ROM。 定時(shí)/計(jì)數(shù)器89C51芯片中共有兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或記數(shù)功能，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果實(shí)現(xiàn)控制功能。并行I/O口該芯片中共有4個(gè)8位的I/O口以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。串行口89C51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行口以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)發(fā)送。該串行口功能較強(qiáng)，既可作為全雙工異步通信收發(fā)

29、器使用，也可作為同步移位器使用。中斷控制系統(tǒng)89C51共有5個(gè)中斷源，即外中斷兩個(gè)、定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷兩個(gè)、串行中斷一個(gè)。全部中斷分為高級(jí)和低級(jí)兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別。時(shí)鐘電路89C51芯片的內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。系統(tǒng)允許的晶振頻率一般為6MHz12MHz。89C51最小應(yīng)用系統(tǒng)原理圖如圖2.3所示：圖2.3 最小應(yīng)用系統(tǒng)3 A/D轉(zhuǎn)換器0809與D/A轉(zhuǎn)換器一樣，A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多。按其輸出接口類型可分為：并行數(shù)據(jù)輸出型和串行數(shù)據(jù)輸出型。按其輸入接口類型可分為：?jiǎn)味溯斎胄秃筒顒?dòng)輸入型。在實(shí)際使用中，應(yīng)根據(jù)具體情況選用適合的A/D轉(zhuǎn)換芯片。例如某測(cè)

30、溫系統(tǒng)中溫度輸入范圍為0200 ，要求測(cè)溫的分辨率為1，轉(zhuǎn)換時(shí)間在1ms以內(nèi)，可選用分辨率為8位的逐次比較式芯片ADC0809：如果要求測(cè)溫的分辨率為，轉(zhuǎn)換時(shí)間在0.5s以內(nèi)，則可選用雙積分型芯片5G14433。常用A/D芯片及其主要參數(shù)如表所示。表 常用A/D芯片型 號(hào)位數(shù)通道精度LSB轉(zhuǎn)換時(shí)間輸入工作電壓說(shuō)明ADC0801811100us0+5V+5V逐位逼近ADC0809881100us0+5V+5V逐位逼近ADC0816816100us0+5V+5V逐位逼近AD574121125us15V15V逐位逼近ADC1210121100us15V15V逐位逼近5G1443331/2位BCD11

31、100ms5V5V雙積分ICL713541/2位BCD11100ms5V5V雙積分在該系統(tǒng)中選擇ADC0809是較為理想的選擇。它滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。ADC0809是采用逐次逼近法原理的A/D轉(zhuǎn)換器。3.1 主要性能分辨率為8位二進(jìn)制數(shù)；輸入電壓范圍為05V，對(duì)應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換值為00HFFH；每路A/D轉(zhuǎn)換完成時(shí)間為100uS；允許輸入8路模擬電壓，通過(guò)具有鎖存功能的8路模擬開(kāi)關(guān)，可分時(shí)進(jìn)行8路A/D轉(zhuǎn)換；工作頻率為500Hz，輸出與TTL電平兼容。3.2 ADC0809芯片組成原理ADC0809芯片的組成框圖如圖3.1所示。8路模擬開(kāi)關(guān)8位逐次逼近AD轉(zhuǎn)換器三態(tài)鎖存輸出緩沖器地址鎖存與譯碼器Vc

32、c OE ADDCADDBADDAALEEOC IN0IN7Vref(+)Vref(-)CLKSTARTDB7 DB0 GND圖3.1 ADC0809芯片組成原理由圖可知：它由地址鎖存與譯碼器、8路模擬開(kāi)關(guān)、8位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)鎖存輸出緩沖器構(gòu)成。有三位地址輸入線ADDA、ADDB、ADDC決定8路模擬輸入中的1路進(jìn)入8位A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換后的值放入三態(tài)緩沖器暫存。在CPU發(fā)來(lái)輸出允許控制信號(hào)OE后，三態(tài)門(mén)打開(kāi)，經(jīng)DB0DB7進(jìn)入CPU數(shù)據(jù)總線，完成一次A/D轉(zhuǎn)換。3.3 ADC0809引腳功能 ADC0809采用28只引腳的封裝，雙列直插式。 IN0IN7：8路0+5V模擬電

33、壓輸入端。 DB7DB0：8位數(shù)字輸出線，輸出8位A/D轉(zhuǎn)換值。START：?jiǎn)?dòng)A/D轉(zhuǎn)換輸入端。若單片機(jī)在此處加一正脈沖，脈沖的上升沿將內(nèi)部寄存器清零；其下降沿啟動(dòng)A/D進(jìn)行一次新的轉(zhuǎn)換。EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)，高電平有效。在啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換START有效開(kāi)始，EOC=0，表示A/D轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行中；當(dāng)轉(zhuǎn)換一結(jié)束，EOC=1。因此，EOC可作為A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出信號(hào)，供CPU查詢或用來(lái)向CPU申請(qǐng)中斷。CLOCK：輸入始終脈沖端。頻率為500KHz。ADDA、ADDB、ADDC：模入通道IN0IN7的地址選擇線?？煽刂?路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行八選一切換。ALE：地址鎖存允許輸入信號(hào)。鎖存ADDA

34、、ADDB、ADDC。3.4 ADC0809與89C51的硬件接口ADC0809與單片機(jī)的接口有兩種方式：一種是將0809通過(guò)并行I/O口如8155與單片機(jī)連接；另一種是將0809直接與89C51連接，這時(shí)89C51應(yīng)給ADC0809一個(gè)外部RAM單元地址。由于ADC0809沒(méi)有片選CS端，因此用STARTE和OE端代替CS。ADC0809和單片機(jī)接口應(yīng)解決以下問(wèn)題。8個(gè)模擬通道IN0IN7地址的確定由于ADC0809自帶地址鎖存器，可直接將ADDA、ADDB、ADDC與P0. 2、P0.1和P0.0連接。工作方式的選擇A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，CPU可以用查詢方式或中斷方式讀走A/D轉(zhuǎn)換值。若采用查

35、詢方式，可將EOC連接P1.0，CPU可使用JNB P1.0，HERE指令查詢P1.0的狀態(tài)。若采用中斷方式，將EOC經(jīng)一個(gè)“非”門(mén)連接，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后EOC=1，=0，CPU在中斷服務(wù)程序中將A/D轉(zhuǎn)換后的值讀走。ADC0809控制信號(hào)的產(chǎn)生ADC0809所需控制信號(hào)的產(chǎn)生入圖3.2所示。圖3.2 控制信號(hào)的產(chǎn)生共同控制0809的ALE和啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換的START端。當(dāng)P2.7=0、=0時(shí)，ALE=START=1有效。ALE先鎖存通道地址，然后，START啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。上述有效信號(hào)的產(chǎn)生由CPU執(zhí)行指令完成：MOVX DPTR，；中內(nèi)容任意。DPTR的高位DPH使P2.7=0，DPL選通

36、地址，寫(xiě)操作使=0，滿足要求。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC=1，通知CPU，而CPU使OE=1才能完成讀A/D轉(zhuǎn)換操作。由指令：“MOVX A，DPTR”置=0，P2.7=0，使OE=1，則將A/D轉(zhuǎn)換值讀入A中。滿足上述要求的ADC0809與89C51硬件接口如圖3.3所示。 按圖連線選通IN0IN7地址為0000HP0.3均設(shè)為0。ALE 4分頻由2個(gè)D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。ALEINT0WRRD74LS373GDCKQQCLKADC0809CBAD0-D7STARTALEOEEOCVref(+)Vref(-)IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN711189C51A2 22223A1 A0 圖3

37、.3 ADC0809與89C51硬件接口4 聲光報(bào)警和K型熱電偶放大電路在系統(tǒng)控制中，控制過(guò)程中被控對(duì)象出現(xiàn)危險(xiǎn)或出現(xiàn)與控制相違背的情況時(shí)。需要給操作人員提示，以便操作人員及時(shí)采取措施，避免事件的發(fā)生。這里采用聲光報(bào)警裝置，它的電路簡(jiǎn)單，僅用到發(fā)光二極管LED、三極管、喇叭和電阻。這能使系統(tǒng)更為簡(jiǎn)化，避免不必要的復(fù)雜。單片機(jī)控制該聲光報(bào)警器，僅僅是從兩個(gè)端口分別發(fā)送控制信號(hào)，例如，要使二極管發(fā)光，P1.6為低電平就可以達(dá)到。P1.7為高電平時(shí)，喇叭發(fā)音。圖4.1 聲光報(bào)警電路信號(hào)放大電路如下圖4.2。在該電路中，ADOP07及其周圍電阻構(gòu)成放大器，ADOP07為高精度、低溫漂的運(yùn)算放大器，R1

38、-R3是1/4W的金屬膜電阻，精度為20%；RP1，RP2是10圈線繞電位器；C1是濾波電容，它與R3組成輸入濾波電路。因?yàn)闊犭娕嫉臒犭妱?shì)很小，因此，如果電容漏電大，就會(huì)產(chǎn)生漂移電壓，C1采用精度為20%，耐壓為50V的漏電小的電解電容。熱電偶的測(cè)量范圍為0600，電路的對(duì)應(yīng)輸出電壓為06.0V。根據(jù)熱電偶的分度表可知，需放大器增益為240.94。最大非線性誤差為1%。圖4.2 信號(hào)放大電路5 鍵盤(pán)設(shè)計(jì)在該單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，使用簡(jiǎn)單的非編碼鍵盤(pán)接口。鍵盤(pán)常常是由一組常開(kāi)的按鍵組成，可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)或命令。每個(gè)按鍵都被賦予一個(gè)代碼，稱為鍵碼。鍵碼分為編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。編碼鍵盤(pán)是通過(guò)一個(gè)編

39、碼電路識(shí)別閉合鍵的鍵碼。非編碼鍵盤(pán)是通過(guò)軟件來(lái)識(shí)別鍵碼的。5.1 鍵盤(pán)接口的輸入和去抖動(dòng)鍵盤(pán)中的每一個(gè)按鍵為常開(kāi)狀態(tài)，如下圖5.19(a)所示。按鍵閉合時(shí)，P1.3位低電平；當(dāng)按鍵為常態(tài)時(shí)，P1.3為高電平。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，觸點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)瞬間的電接觸情況不穩(wěn)定，造成了電壓信號(hào)的抖動(dòng)現(xiàn)象。如圖所示。鍵的抖動(dòng)時(shí)間一般為5-10ms。為了避免一次閉合引用CPU多次處理，應(yīng)采用措施消除抖動(dòng)。去抖動(dòng)的方法有硬件和軟件兩種。硬件去抖一般采用雙穩(wěn)態(tài)電路。軟件消抖方法是在CPU檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，延時(shí)10-20ms左右，再次檢查該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)，如保持閉合狀態(tài)，則確認(rèn)有鍵按下，否則重新檢測(cè)。

40、 (a)鍵盤(pán)輸入電路 (b)電壓抖動(dòng) 圖5.1 鍵盤(pán)接口的輸入和去抖5.2 獨(dú)立式鍵盤(pán)及其接口 獨(dú)立式非編碼鍵盤(pán)中每個(gè)按鍵都獨(dú)立地占用一條數(shù)據(jù)線，如圖5.2所示，當(dāng)一按鍵閉合時(shí)，相應(yīng)的I/O線變?yōu)榈碗娖?。?dú)立式非編碼鍵盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是當(dāng)鍵數(shù)多時(shí)占用的I/O線也多。 圖5.2 獨(dú)立式鍵盤(pán)及其接口5.3 行列式非編碼鍵盤(pán)及其接口行列式鍵盤(pán)又叫矩陣式鍵盤(pán)，是將I/O線的一部分作為行線，另一部分作為列線，按鍵設(shè)置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，如圖5.3所示。本接口適合用于鍵數(shù)較多的場(chǎng)合。檢測(cè)鍵盤(pán)有無(wú)閉合以及查找閉合鍵的鍵號(hào)，一般采用掃描法。圖5.3 行列式非編碼鍵盤(pán)及其接口先向所有連接線的I/

41、O線輸出0，然后檢測(cè)連接行線的按鍵狀態(tài)，由相應(yīng)的I/O線讀入累加器A中。有鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的行線輸入0，無(wú)鍵按下時(shí)所有的行線輸入為1。如果有鍵閉合，依次從一條列線上逐列輸出低電平，然后檢測(cè)各線的狀態(tài)。若都為1，說(shuō)明閉合鍵不在該列；若有的行線為0，則說(shuō)明閉合鍵在該列與為0的行線的交叉點(diǎn)上。由于每個(gè)按鍵所有的行號(hào)與列號(hào)不相同，所以每個(gè)按鍵都按行列號(hào)賦予了一個(gè)鍵號(hào)。在上述非編碼鍵盤(pán)中，由于該系統(tǒng)對(duì)鍵盤(pán)的要求不是很高，也不是很多。在這里選擇獨(dú)立式鍵盤(pán)，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)能簡(jiǎn)化系統(tǒng)。 程序掃描方式程序掃描方式是CPU在工作空余，主動(dòng)調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，響應(yīng)鍵輸入要求。在程序掃描鍵盤(pán)中，應(yīng)完成下述幾

42、個(gè)功能：判斷鍵盤(pán)中有無(wú)鍵閉合；消除鍵抖動(dòng)影響；若有鍵閉合，確定閉合鍵的鍵號(hào)；等待閉合鍵的釋放。開(kāi) 始 有鍵閉合否？ 延時(shí)12ms 有鍵閉合否？ 逐列逐行掃描 判斷閉合鍵鍵號(hào) 閉合鍵釋放否？ 閉合鍵鍵號(hào)A 返 回 N Y N Y N Y 圖5.4 鍵盤(pán)掃描子程序流程圖 定時(shí)掃描方式定勢(shì)掃描方式是利用定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)中斷，CPU響應(yīng)中斷對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行開(kāi) 始有鍵閉合？否？QUDOU=1？CULI=1？判閉合鍵號(hào)，轉(zhuǎn)鍵功能程序，1=CULI返 回1=QUDOU0=QUDOU0=CULIY N Y N N Y 圖 定時(shí)掃描程序流程圖 中斷掃描方式為了提高CPU的利用效率，可以讓鍵盤(pán)工作在中斷方式。有鍵閉合時(shí)產(chǎn)

43、生中斷請(qǐng)求。消抖、求鍵碼等工作由中斷服務(wù)子程序完成。無(wú)鍵閉合，不產(chǎn)生中斷。6 89C51與繼電器連接電路直流電磁式繼電器,一般用功率接口集成電路或晶體管驅(qū)動(dòng)。在使用較多繼電器的系統(tǒng)中，可用功率接口集成電路驅(qū)動(dòng)。常用的繼電器大部分為直流電磁式繼電器，也稱為直流繼電器。圖6.1是直流繼電器的接口電路圖。繼電器的動(dòng)作由單片機(jī)89C51的P1.1、P1.2端控制。其中P1.1端輸出低電平信號(hào)時(shí)，控制繼電器J吸和。P1.1端輸出高電平時(shí)，繼電器J釋放。通過(guò)繼電器的吸和釋放來(lái)控制水龍頭的開(kāi)與斷，即來(lái)冷卻鍋爐中的熱水。P1.2端發(fā)送的信號(hào)與P1.1端一樣通過(guò)控制繼電器來(lái)控制電爐加熱。采用這種控制邏輯可以使繼

44、電器在上電復(fù)位或單片機(jī)受控復(fù)位時(shí)不吸合。圖6.1 繼電器與89C51接口電路繼電器J由晶體管9013驅(qū)動(dòng)，9013可以提供300mA的驅(qū)動(dòng)電流，適用于繼電器線圈工作電流小于300mA的場(chǎng)合。晶體管9013的電流放大倍數(shù)大于50。當(dāng)繼電器線圈工作電流為300mAmAmA。二極管D的作用是保護(hù)晶體管T。當(dāng)繼電器J吸和時(shí)，二極管D截止，不影響電路工作。繼電器釋放時(shí)，由于繼電器線圈存在電感，這時(shí)晶體管T已經(jīng)截止，所以會(huì)在線圈的兩端產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓。當(dāng)感應(yīng)電壓Vc之和大于晶體管T的集電結(jié)反向耐壓時(shí)，晶體管T就有可能損壞。加入二極管D后，繼電器線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流由二極管D流過(guò)，因此不會(huì)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓

45、，晶體管T得到了保護(hù)。7 LED顯示7.1 LED顯示驅(qū)動(dòng)器MC14489MC14489是一種高集成度的LED顯示驅(qū)動(dòng)器件。它采用動(dòng)態(tài)掃描方式直接驅(qū)動(dòng)5位7段LED顯示0F十六進(jìn)制以及由7段LED組合而成的其他字符或符號(hào)，在非編碼方式時(shí)驅(qū)動(dòng)多達(dá)25只LED。該顯示器件需要的輔助電路簡(jiǎn)單，只外接一個(gè)電阻可達(dá)到驅(qū)動(dòng)LED顯示的目的，并且可用程序控制顯示亮度；該顯示器件與單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳送采用同步串行方式，占用單片機(jī)軟件資源少，不需要在外加電路即可與單片機(jī)協(xié)調(diào)工作，使用靈活方便。 硬件結(jié)構(gòu) MC14489芯片集成有：一個(gè)24位的移位寄存器，用于串行數(shù)據(jù)輸入輸出；一個(gè)8位控制寄存器，它存放的內(nèi)容用于控制

46、顯示器件的工作方式；一個(gè)24位的顯示寄存器，用來(lái)存放數(shù)據(jù)；4位多路開(kāi)關(guān)和譯碼ROM，用于5位7段LED和小數(shù)位的譯碼和顯示掃描；另外還有陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)電路和位開(kāi)關(guān)等。MC14489的管腳圖和功能表如下圖所示(a)MC14489引腳圖引 腳名 稱功 能19，20，1，2，47faLED7段碼和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)器。3Vdd6V，最低不得低于3V。8RX段驅(qū)動(dòng)電流設(shè)定電阻。700歐至無(wú)窮大。9，13，15，16，17BANK1BANK55位的位陰極驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)。用于掃描顯示中的位驅(qū)動(dòng)。10片選段。低電平有效。11CLOCK時(shí)鐘輸入段。輸入時(shí)鐘無(wú)需與片內(nèi)振蕩時(shí)鐘同步。12DATAIN數(shù)據(jù)輸入段。上升沿鎖存。14Vss

47、電源輸入地端。18DATAOUT數(shù)據(jù)輸出。在每個(gè)時(shí)鐘下降沿?cái)?shù)據(jù)輸出?？捎糜诩?jí)聯(lián)。(b)MC14489引腳介紹 工作原理數(shù)據(jù)和時(shí)鐘輸入用施密特觸發(fā)器作輸入緩沖，由于施密特觸發(fā)器設(shè)置的門(mén)檻電壓大約為50%Vdd電平信號(hào)時(shí)方可翻轉(zhuǎn)，因而大大減少了噪聲干擾。采用同步串行數(shù)據(jù)輸入方式，數(shù)據(jù)傳輸中無(wú)需起始位、停止位和校驗(yàn)位。在每個(gè)時(shí)鐘的上升沿將DATAIN端的數(shù)據(jù)鎖存到片內(nèi)移位寄存器中，數(shù)據(jù)的傳輸是高位（MSB）在前。在信號(hào)的上升沿將片內(nèi)移位寄存器的數(shù)據(jù)存入控制寄存器中。在信號(hào)的上升沿將片內(nèi)移位寄存器的數(shù)據(jù)存入控制寄存器或顯示寄存器中。在一個(gè)有效期間，將CPU的數(shù)據(jù)輸入到片內(nèi)移位寄存器中，若輸入的是8位數(shù)

48、據(jù)，則自動(dòng)地在信號(hào)上升沿內(nèi)的顯示寄存器中。控制寄存器和顯示寄存器的每位含義如圖7.2所示。（a）控制寄存器的格式（b）顯示寄存器的格式（24）顯示的數(shù)據(jù)可選擇兩種譯碼方式，如下表所示表 兩種譯碼方式輸入數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制譯碼特殊譯碼0011c22H33h44J55L66n77o88p99RAAUBBvCCyDD- EE=FFo 位掃描信號(hào)由BANK1-5提供，陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)電流由AH端輸出，每段電流大小由Rx設(shè)定，另外還可由軟件設(shè)定其顯示方式：當(dāng)C0=1、D23=1時(shí)，為正常方式，輸出電流即為Rx設(shè)定電流。當(dāng)C0=0、D23=1時(shí)，為低功耗方式，輸出電流=0，此時(shí)LED不顯示（此方式可用

49、于“閃爍”顯示）。C0=1、D23=0時(shí)，為弱顯示。此時(shí)AH的輸出電流為正常時(shí)的50%，因而可以很方便地根據(jù)不同環(huán)境調(diào)節(jié)顯示亮度，以達(dá)到節(jié)省電源功耗之目的。7.1.3 MC14489與單片機(jī)的接口MC14489與單片機(jī)接口采用如下連接方式，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換。ENABLECLOCKDATAINMC14489+5V+5V89C51采用五只共陽(yáng)極LED，通過(guò)MC14489驅(qū)動(dòng)器與單片機(jī)相連構(gòu)成五位LED數(shù)碼顯示。電路圖如下圖7.4所示。8 串行通信接口選擇8.1 RS232C接口EIA RS232C是異步串行通訊中應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線，它包括了按位串行傳輸?shù)碾姎夂蜋C(jī)械方面的規(guī)定。使用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備（D

50、TE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間的接口。其中DTE主要包括計(jì)算機(jī)和各種終端機(jī)，而DCE的典型代表是調(diào)制解調(diào)器（MODEM）。RS232C的機(jī)械指標(biāo)規(guī)定：RS232C接口通向外部的連接器（插針插座）是一種“D”型25針插頭。在微機(jī)通訊中，通常使用的RS232C接口信號(hào)只有9根引腳，見(jiàn)圖8.1。PC機(jī)都帶有9針“D”型的RS232C連接器。8.1.1 電氣特性RS232C采用負(fù)邏輯，即：邏輯“1”：-3-15V；邏輯“0”：+3+15V。RS232C標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)傳輸?shù)淖畲箅娎|長(zhǎng)度為30米，最高傳輸速率為20kbit/s。表8.1 微型計(jì)算機(jī)通訊中常用的RS232C接口信號(hào)引 腳 號(hào)符 號(hào)方 向功

51、能2TXD輸出發(fā)送數(shù)據(jù)3RXD輸入接受數(shù)據(jù)7RTS輸出請(qǐng)求發(fā)送8CTS輸入清除發(fā)送6DSR輸入數(shù)據(jù)通訊設(shè)備準(zhǔn)備好5GND信號(hào)地1DCD輸入數(shù)據(jù)載體檢測(cè)4DTR輸出數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好9RI輸入振鈴指示8.1.2 電平轉(zhuǎn)換由于TTL電平和RS232C電平互不兼容，所以兩者接口時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。RS232C與TTL的電平轉(zhuǎn)換最常用的芯片是傳輸線驅(qū)動(dòng)器MC1488和傳輸線接受器MC1489，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳配置如圖8.2所示。其作用除了電平轉(zhuǎn)換外，還實(shí)現(xiàn)正負(fù)邏輯電平的轉(zhuǎn)換。INA14881489VEEINAOUTAINB1INB2OUTBGNDVCCIND1IND2OUTDINC1INC2OUTCOU

52、TAINBOUTBGNDVCCIND OUTDINC OUTCA響應(yīng)控制B響應(yīng)控制A響應(yīng)控制C響應(yīng)控制D（a）傳輸線驅(qū)動(dòng)器MC1488(b)傳輸線接受器MC1489圖MC1488內(nèi)部有三個(gè)與非門(mén)和一個(gè)反相器，供電電壓為15V或12V，輸入為T(mén)TL電平，輸出為RS232C電平。MC1489內(nèi)部有四個(gè)反相器，輸入為RS232C電平，輸出為T(mén)TL電平，供電電壓為+5V，MC1489中每一個(gè)反相器都有一個(gè)控制端，高電平有效，可作為RS232C操作的控制端，在控制端可接一濾波電容。TTL與RS232C的電平接口電路如圖8.3所示。 電平轉(zhuǎn)換電路8.2 RS422A接口RS232C雖然應(yīng)用很廣，但因其推出

53、較早，在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊中已暴露出明顯的缺點(diǎn)：數(shù)傳速率低、通訊距離短、接口處容易產(chǎn)生串?dāng)_等。鑒于此，EIA制定出了RS422A標(biāo)準(zhǔn)。RS422A既是一種電氣標(biāo)準(zhǔn)，又是一種物理接口功能標(biāo)準(zhǔn)，而RS422A是一種電氣標(biāo)準(zhǔn)，它可以通過(guò)RS232C的物理接口標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。8.2.1 電氣特性RS422A標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了差分平衡的電氣接口，它采用平衡驅(qū)動(dòng)和差分接收的方法。這相當(dāng)于兩個(gè)單端驅(qū)動(dòng)器，輸入同一個(gè)信號(hào)時(shí)，其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的輸出永遠(yuǎn)是另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的反相信號(hào)。于是兩條線上傳輸?shù)男盘?hào)電平，當(dāng)一個(gè)表示邏輯“1”時(shí)，另一條一定為邏輯“0”。當(dāng)干擾信號(hào)作為共模信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，接收器接受差分輸入電壓，只要接收器有足夠的抗共模電壓

54、工作范圍，就能識(shí)別兩個(gè)信號(hào)并正確接收傳輸?shù)男畔?。因此，RS422A能在長(zhǎng)距離、高速率下傳輸數(shù)據(jù)。它的最大傳輸率為10Mbit/s,在此速率下，電纜允許長(zhǎng)度為12m，如果采用較低傳輸速率時(shí)，最大距離可達(dá)1200m。RS422A電路由發(fā)送器、平衡連接電纜、電纜終端負(fù)載、接收器四部分組成。在電路中規(guī)定只許有一個(gè)發(fā)送器，可有多個(gè)接收器，因此，通常采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式。該標(biāo)準(zhǔn)允許驅(qū)動(dòng)器輸出為26V，接收器可以檢測(cè)的輸入信號(hào)電平可低到200mV。8.2.2 電平轉(zhuǎn)換TTL電平轉(zhuǎn)換成RS422A電平的常用芯片有SN75172、SN75174、MC3487、AM26LS30、AM26LS31、UA9638等。器

55、件特性為：最大電纜長(zhǎng)度，最大數(shù)傳率為10Mbite/s，無(wú)負(fù)載輸出電壓6V，加負(fù)載輸出電壓2V，斷電下輸出阻抗4k歐姆，短路輸出電流150mA。RS422A電平轉(zhuǎn)換成TTL電平的常用芯片有：SN75173、SN75175、MC3486、AM26LS32、AM26LS33、UA9637等。器件特性為：輸入阻抗4K歐姆，閥值為，最大輸入電壓為12VSN75174、SN75175內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖。表、為對(duì)應(yīng)SN75174、SN75175芯片的功能表。圖8.4 SN75174、SN75175內(nèi)部結(jié)構(gòu)表8.2 SN75174芯片功能表輸 入 A使 能輸 出YZHHHLLHLHXL三態(tài)三態(tài)表8.3 SN7

56、5175芯片功能表差分輸入Vid AB使 能輸 出VHH-0.2VVidHXVidHLXL三態(tài)SN75174、SN75175分別是具有三態(tài)輸出的單片四差分驅(qū)動(dòng)器和接收器，其設(shè)計(jì)符合EIA標(biāo)準(zhǔn)RS422A規(guī)范，采用+5V電源供電，功能上可分別與MC3487、MC3486互換。TTL電平與RS422A電平轉(zhuǎn)換電路如圖8.5所示。圖8.5 TTL電平與RS422A電平轉(zhuǎn)換8.3 RS485接口8.3.1 電氣特性485是RS422A的變型，它與RS422A的區(qū)別在于：RS422A為全雙工，采用兩對(duì)平衡差分信號(hào)線；而RS485為半雙工線，采用一對(duì)平衡差分信號(hào)線。RS485對(duì)于多站互連是十分方便的。RS

57、485標(biāo)準(zhǔn)允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器?？偩€兩端接匹配電阻（100歐姆左右），驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為54歐姆。驅(qū)動(dòng)器輸出電平在以下時(shí)為邏輯“1”V以上時(shí)為邏輯“0”V以下時(shí)為邏輯“1”V以上為邏輯“0”。RS485傳輸速率最高為10Mbit/s,最大電纜長(zhǎng)度為1200m。8.3.2 電平轉(zhuǎn)換 在RS422A標(biāo)準(zhǔn)中所用到的驅(qū)動(dòng)器和接收器芯片，在RS485中均可使用。除了RS422A電平轉(zhuǎn)換中所用到的驅(qū)動(dòng)器和接收器外，還有收發(fā)器SN75176芯片，該芯片集成了一差分驅(qū)動(dòng)器和一差分接收器， SN75176的功能見(jiàn)表。如圖8.6所示。表 SN75176的功能表驅(qū) 動(dòng) 器輸 入D使 能DE輸 出ABHL

58、HLLHLHXL三 態(tài)三 態(tài)接 收 器差分輸入Vid A B使 能RE輸 出 RLH-0.24k歐7K歐組態(tài)方式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)1臺(tái)驅(qū)動(dòng)器10臺(tái)接收器32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器32臺(tái)接收器抗干擾能力弱強(qiáng)強(qiáng) 傳輸介質(zhì)扁平或多芯電纜二對(duì)雙絞線一對(duì)雙絞線常用驅(qū)動(dòng)器芯片MC1488SN75174，MC3487SN75174，MC3487，SN75176常用接收器芯片MC1489SN75175，MC3486SN75175，MC3486，SN751769 MCGS組態(tài)軟件9.1 MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)MCGS即監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)，英文全稱為Monitor and Control Generated System。MCGS是

59、目前較常見(jiàn)的一種工業(yè)控制通用組態(tài)軟件，可以利用它十分方便地構(gòu)成了分布式系統(tǒng)的監(jiān)控畫(huà)面，動(dòng)態(tài)顯示控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)、歷時(shí)曲線和報(bào)表、上下限報(bào)警等。MCGS是為工業(yè)過(guò)程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域服務(wù)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，具有功能完善、操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。MCGS工控組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)可歸納如下：概念簡(jiǎn)單，易于理解和使用。普通工程人員經(jīng)過(guò)短時(shí)間的培訓(xùn)就能正確掌握、快速完成多數(shù)簡(jiǎn)單工程項(xiàng)目的監(jiān)控程序設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。用戶可避開(kāi)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟硬件問(wèn)題，集中精力解決工程本身的問(wèn)題，按照系統(tǒng)的規(guī)定，組態(tài)配置出高性能、高可靠性、高度專業(yè)化的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。功能齊全，便于方案設(shè)計(jì)。MCGS為

60、解決工程監(jiān)控問(wèn)題提供了豐富多樣的手段，從設(shè)備驅(qū)動(dòng)（數(shù)據(jù)采集）到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程控制、動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)表輸出、曲線顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)，均有豐富的功能組件和常用圖形庫(kù)可供選用，用戶只需根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和組態(tài)配置，即可生成用戶應(yīng)用軟件系統(tǒng)。實(shí)時(shí)性與并行處理。MCGS充分利用了Windows操作平臺(tái)的多任務(wù)、按優(yōu)先級(jí)分時(shí)操作的功能，使PC機(jī)廣泛應(yīng)用于工程測(cè)控領(lǐng)域成為可能。工程作業(yè)中，大量的數(shù)據(jù)和信息需要及時(shí)收集，即時(shí)處理，在計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域稱其為實(shí)時(shí)性任務(wù)關(guān)鍵任務(wù)，如數(shù)據(jù)采集、設(shè)備驅(qū)動(dòng)和異常處理等。另外許多工作則是非實(shí)時(shí)性的，或稱為非時(shí)間關(guān)鍵任務(wù)，如畫(huà)面顯示，可在主機(jī)運(yùn)行周期時(shí)