【正文】 ％精度所需要的獲取時(shí)間（采樣時(shí)間）為 25us，其下降速率為 3mv/s。 采樣保持放大器 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 CSSOWPV s sV c cR ES / R E SS C KSIX 5 0 4 5 圖 29 X5045 引腳圖 表 22 X5045 引腳含義 CS 片選信號(hào) SI 串行輸出 SO 串行輸出 SCK 串行時(shí)鐘信號(hào) WP 寫(xiě)使能引腳 RES 復(fù)位 VSS 電源負(fù) VCC 電源正 X5045 與單片機(jī)接口見(jiàn)圖 210 所示： CSSOWPV s sV c cR E S / R E SS C KSIU?X 5 04 5E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 10 / T1P 11 / T2P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U?8 05 2V C C1 0K1 00 u F 圖 210 X5045 與單片機(jī)接口原理圖 設(shè)計(jì)中應(yīng)用到以下幾方面功能： X5045 加電時(shí)會(huì)激活其內(nèi)部的上電復(fù)位電路，從而使 RESET 引腳有效。 串行非易失數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 器件存儲(chǔ)部分是帶鎖保護(hù)的 CMOS 串行 EPROM 陣列，陣列的內(nèi)部組織是512*8 位?？刂莆挥糜谠O(shè)置看門(mén)狗 定時(shí)器的操作 和存儲(chǔ)器的塊鎖保護(hù)。然后再次拉低 CS，最后送入 WRSR 指令及對(duì)應(yīng)于狀態(tài)寄存器內(nèi)容的 8 位數(shù)據(jù)即可。 顯示器接口電路設(shè)計(jì) LCD 的顯示分為顯示區(qū)與信息區(qū)兩部分，其中信息區(qū)顯 示固定信息（如哈爾濱理工大學(xué)等），顯示區(qū)包括通道號(hào) 和通道 信息 。 12V（放大電路使用）三種規(guī)格的值 。其主要任務(wù)完成系統(tǒng)自檢、初始化、處理鍵盤(pán)命令、處理接口命令、處理?xiàng)l件觸發(fā)并完成顯示功能。 圖 33 A/D 轉(zhuǎn)換子程序框圖 為更好的消除脈沖干擾的影響，系統(tǒng)采用去極值平均濾波。程序框圖如圖 31 所示。 ，無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)、阻值可程控改變、可 設(shè)定阻值掉電記憶 。共設(shè)計(jì) 4 個(gè)按鍵。 X5045 所含存儲(chǔ)器屬于非易失存儲(chǔ)器，可用于系統(tǒng)重要參數(shù)的保存。 WEL 位用于指出“寫(xiě)使能”鎖存的狀態(tài)。 X5045 主要是通過(guò)一個(gè) 8 位的指令寄存器來(lái)控制器件的工作，其指令代碼通過(guò) SI 輸入端（ MSB 在前）寫(xiě)入寄存器。當(dāng) Vcc 超過(guò)器件的 Vtrip 門(mén)限值時(shí)，電路將在 200ns(典型 )延時(shí)后釋放 RESET 以允許系統(tǒng) xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 開(kāi)始工作。 V/I 變換則采用放大器構(gòu)成反向輸出求和電路，當(dāng) D/A 轉(zhuǎn)換器輸出為 0時(shí)，只有 +1 V 作用，經(jīng)過(guò) 250Ω的電阻產(chǎn)生 4mA 直流信號(hào)，當(dāng) D/A 轉(zhuǎn)換器輸出為 +5V 時(shí)，兩個(gè)電源為求和電路， 5V 信號(hào)經(jīng)過(guò) 16mA 信號(hào)，兩者疊加共產(chǎn)生 20mA 直流信號(hào)。由于設(shè)計(jì)的是六個(gè)通道采集輸入和六個(gè)通道分別輸出的系統(tǒng)，所以用 8 選 1 的模擬開(kāi)關(guān) CD4051。 V C CR F BIO U T 1V R E FIO U T 2AGNDDGNDD0D1D2D3D4D5D6D7IL ECSW R IX F E RW R 2 圖 26 DAC0832 引腳 其主要性能如下： 分辨率 8 位；電流穩(wěn)定時(shí)間 1 微秒；可雙緩沖、單緩沖或直接數(shù)字輸入；只需在滿(mǎn)量程下調(diào)整其線形度；單一電源供電（ +5～ +15V）；低功耗， 20mW。 四個(gè) I/O CLOCK 脈沖的下降沿開(kāi)始對(duì)所選信號(hào)進(jìn)行采樣，直到最后一個(gè) I/O CLOCK 脈沖下降沿。 I/O CLOCK： 時(shí)鐘輸入 /輸出端 [3]。 DATA INPUT：串行數(shù)據(jù)輸入端，串行數(shù)據(jù)以 MSB 為前導(dǎo)并在 I/O CLOCK的前 4 個(gè)上升沿移入 4 位地址，用來(lái)選擇下一個(gè)要轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號(hào)或測(cè)試電壓，之后 I/O CLOCK 將余下的幾位依次輸入 。 TLC2543C 是 是德州儀器公司生產(chǎn)的 一種開(kāi)關(guān)電容結(jié)構(gòu)的逐次迫近式 A/D轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)提供轉(zhuǎn)換時(shí)鐘， 12 位或 8 位串行數(shù)據(jù)輸出 ， 可采集 11 路模擬輸入電壓 。 模 — 數(shù)轉(zhuǎn)換器選擇及接口電路設(shè)計(jì) TLC2543C 簡(jiǎn)介 TLC2543 是具有 11 個(gè)輸入端的 12 位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在每個(gè)單元之間和二個(gè)端點(diǎn)都有可以被滑動(dòng)單元訪問(wèn)的抽頭點(diǎn)。在單位增益下，輸出放大器限制了帶寬。特別適合模塊化電路應(yīng)用，且在最小的空間內(nèi)提供很好的線性度、溫度穩(wěn)定性和可靠性。設(shè)計(jì)采用的電路具有增益范圍寬、成本低，適用做單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的傳感器與 ADC 之間的信號(hào)放大器。有以下三種方法： 非易失性數(shù)控電位器克服了模擬電位器的主要缺點(diǎn)，無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)、阻值可程控改變、可設(shè)定阻值掉電記憶，步進(jìn)阻值小，增益接近線性。硬件擴(kuò)展方便，用途廣泛 [2]。模擬式變送器主要是由運(yùn)算放大器、電阻、電容等器件構(gòu)成，功能較單一，主 要起信號(hào)放大、變換作用。 圖 12 數(shù)字化變送器框圖 在數(shù)字傳輸方面，有現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但限于資料和開(kāi)發(fā)工具限制，還不能按其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作?，F(xiàn)場(chǎng)總線的概念應(yīng)包含以下兩方面內(nèi)容： ，是一種全 數(shù)字化、雙向、多信息、多主站通信規(guī)程的應(yīng)用技術(shù)，它要保證連接可互操作 （ interoperable） 產(chǎn)品，能把控制功能分散到現(xiàn)場(chǎng)裝置中，并能實(shí)現(xiàn) 數(shù)字形式寬范圍通信。其次，由于 HART 協(xié)議采用了 OSI 的簡(jiǎn)化模型，使不同廠家生產(chǎn)的 HART協(xié)議產(chǎn)品具有一定 的開(kāi)放性，大大方便了用戶(hù)的選用。 4～ 20mA DC 作為信號(hào)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)響應(yīng)快，簡(jiǎn)單通用是其主要優(yōu)點(diǎn)。 對(duì)于一些環(huán)境溫度及過(guò)程靜壓變化較大而要求測(cè)量精度高的場(chǎng)合，利用智能變送器具有溫度及靜壓補(bǔ)償?shù)墓δ?，可明顯提高變送器的測(cè)量準(zhǔn)確性，如儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)灌區(qū)液位的測(cè)量點(diǎn)以及冬季與夏季、晝夜之間溫差較大，很容易使普通變送器誤差增加一倍，而智能變送器卻能夠克服 這一缺點(diǎn)，提高測(cè)量精度。智能通訊器和現(xiàn)場(chǎng)變送器通訊的方式各家公司是不一樣的，有的是無(wú)線的，有的是將通訊信號(hào)子以調(diào)制，通過(guò) 4～ 20mA 的直流信號(hào)線進(jìn)行傳送。 DCS 或通信器可遠(yuǎn)距離對(duì)變送器編程、組態(tài)、檢查和校驗(yàn) ,傳統(tǒng)的變送器在調(diào)校時(shí)，應(yīng)從現(xiàn)場(chǎng)拆除 進(jìn)行離線校驗(yàn)，既影響生產(chǎn)又很繁瑣，而且有些變送器是安裝在高溫、高壓、危險(xiǎn)爆炸場(chǎng)所或者人們很難達(dá)到的地點(diǎn)，采用智能變送器避免了以上繁瑣危險(xiǎn)的工作 [7]。例如總的測(cè)量回路可以不用 A/D 轉(zhuǎn)換器和 D/A 轉(zhuǎn)換器。微處理器直接對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，使變送器的測(cè)量精度和量程比大為提高，并具有診斷報(bào)警功能，還可克服溫漂和各種零漂影響，有的還具有直接 PID 輸出等高級(jí)處理功能。 智能變送器的現(xiàn)狀 變送器是工業(yè)過(guò)程重要 的基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備之一。 用 多媒體技術(shù)無(wú)疑可以引入過(guò)程控制領(lǐng)域。 DCS、工業(yè)控制計(jì)算機(jī) (IPC)、 PLC、可編程單回路調(diào) 節(jié)器等基本上主宰了這一領(lǐng)域。 Measuring signal xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目錄 摘要 …… ..........................................................................................................................I Abstract .......................................................................................................................... II 第 1 章 緒論 ................................................................................................................... 1 課題背景 .............................................................................................................. 1 智能變送器的現(xiàn)狀 .............................................................................................. 2 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通信的發(fā)展概況 .................................................................................. 4 本論文的主要工作 .............................................................................................. 6 第 2 章 硬件電路設(shè)計(jì) ................................................................................................... 8 單片機(jī)選擇 .......................................................................................................... 9 輸入信號(hào)增益自調(diào)節(jié)電路設(shè)計(jì) .......................................................................... 9 模 —數(shù)轉(zhuǎn)換器選擇及接口電路設(shè)計(jì) ................................................................ 11 TLC2543C 簡(jiǎn)介 ........................................................................................... 11 TLC2543C 的主要性能 ............................................................................... 12 TLC2543C 的轉(zhuǎn)換過(guò)程 ............................................................................... 13 數(shù) —模轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計(jì) ............................................................................ 15 V/I 變換電路設(shè)計(jì) ............................................................................................... 15 復(fù)位及運(yùn)行監(jiān)視電路設(shè)計(jì) ................................................................................ 16 RS—485 總線接口電路設(shè)計(jì) ............................................................................. 18 顯示器接口電路設(shè)計(jì) ........................................................................................ 19 鍵盤(pán)接口電路設(shè)計(jì) ............................................................................................ 19 電源 .........................................................................................................