【正文】 全一致，如此利用動(dòng)態(tài)穩(wěn)零技術(shù)不僅克服運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓影響的問(wèn)題，也能有效地克服測(cè)量橋路電阻阻值的溫度漂移問(wèn)題。由于運(yùn)算放大器溫漂與時(shí)漂的存在，當(dāng)被測(cè)參數(shù)不變時(shí)，運(yùn)放的輸出卻在變化，后級(jí)顯示參數(shù)也隨著變化，造成對(duì)檢測(cè)參數(shù)的可信度產(chǎn)生懷疑。各路信號(hào)通過(guò)阻抗匹配電路接到運(yùn)算放大器時(shí)，各路信號(hào)的輸出阻抗統(tǒng)一為兩個(gè)跟隨器的輸出阻抗，解決了不同通道信號(hào)輸出阻抗不一致的問(wèn)題。三個(gè)CD4052的輸出X、Y分別并接在一起，然后接入后級(jí)的運(yùn)放，三個(gè)INH引腳分別接3/8譯碼器74HC138的Y0、YY2高低電平又受其控制引腳A、B的控制，A、。當(dāng)檢測(cè)溫度不是0℃時(shí)，即R5≠Rpt時(shí)，RRR7的溫度漂移、Va的波動(dòng)和溫度漂移都會(huì)給橋路的R/V轉(zhuǎn)換帶來(lái)誤差。第一，在給定Va的情況下，應(yīng)保證Pt100中流過(guò)的電流，也就是橋臂電流，不會(huì)在Pt100中產(chǎn)生自熱溫升，對(duì)一般封裝形式的Pt100，要求選取RR7的阻值滿足下式： RR7的阻值值不能選取過(guò)大。,在圖28的電路中，忽略引線電阻影響，認(rèn)定r=0，則Rpt為Pt100的阻值，當(dāng)取R6=R7，R5=Rpt時(shí)， 。余下8個(gè)惠斯登電橋的工作原理完全一致，這里以第2個(gè)電橋?yàn)槔?，它由RRRCC4組成。這兩個(gè)子程序是根據(jù)X5045“寫(xiě)使能鎖存時(shí)序”和“寫(xiě)狀態(tài)寄存器操作時(shí)序”編寫(xiě)的。 訪問(wèn)WDT驅(qū)動(dòng)程序：根據(jù)X5045的使用規(guī)則，只要其引腳發(fā)生從高電平到低電平的跳變，就實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部WDT定時(shí)器的復(fù)位，因此，根據(jù)圖23所示，即做一次輸出低再變高的操作。只要Ｖｃｃ跌落到一個(gè)確定的數(shù)值以下，并保持在１Ｖ以上時(shí)，Ｘ５０４５能夠發(fā)出單片機(jī)需要的５Ｖ高電平的復(fù)位信號(hào)，保證單片機(jī)可靠復(fù)位。這兩位由發(fā)出WRSR指令來(lái)設(shè)置，允許用戶選擇4種保護(hù)方式之一。表22 狀態(tài)寄存器的格式76543210XXWD1WD0BL1BL0WELWIPWD1WD0超 時(shí) 周 期0001600ms10200ms11禁止?fàn)顟B(tài)寄存器各位的意義說(shuō)明如下 WIP（Write_In_Process）:該位表示“正在寫(xiě)”狀態(tài)。指令集如表21所示。當(dāng)保持高電平時(shí)，所有的功能，包括寫(xiě)操作，都正常。在讀周期內(nèi)，數(shù)據(jù)在此引腳上移出，數(shù)據(jù)由串行時(shí)鐘的下降沿同步輸出。具體指標(biāo)如下： ① 內(nèi)部具有WDT電路，可以編程選擇WDT超時(shí)周期。3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。系統(tǒng)對(duì)通用并行接口（GPIO）的要求：為了實(shí)現(xiàn)主機(jī)電路與前向通道、后向通道、人機(jī)接口部分的硬件接口，主機(jī)電路應(yīng)當(dāng)具備20～30個(gè)GPIO。 系統(tǒng)對(duì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的要求：8路溫度巡檢儀屬于實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性操作的硬件基礎(chǔ)是定時(shí)器。所以，對(duì)８路溫度巡檢儀這樣一個(gè)系統(tǒng)來(lái)講，一般８位微處理器的處理器的處理速度完全可以滿足需要。 硬件系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)8路溫度巡檢儀的硬件由主機(jī)電路、前向通道、后向通道、人機(jī)接口電路、通信接口及供電電源幾部分組成，如圖所示。為了降低造價(jià)，8路溫度通道通過(guò)多路開(kāi)關(guān)技術(shù)，公用一個(gè)放大器、一個(gè)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器。③ 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，選用的元器件與材料的市場(chǎng)供應(yīng)渠道必須暢通。? 外形尺寸：160mm（長(zhǎng)）80mm（寬）160mm（深）。? 測(cè)量精度：。本章以工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中最基本的溫度參數(shù)測(cè)量為例，說(shuō)明一臺(tái)智能溫度巡檢儀的設(shè)計(jì)思路、硬件配置、軟件編程、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及調(diào)試考核過(guò)程。? 供電電源：220V AC，177。軟件方案只需在軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中一次性投入，一旦開(kāi)發(fā)成功，在制造過(guò)程中將降低材料成本和安裝成本，同時(shí)能夠提高整機(jī)的可靠性。單片機(jī)要有如下資源： ，容量不小于20KB ，容量不小于256B 。2．軟件總體方案 軟件任務(wù)比較簡(jiǎn)單，不需要嵌入操作系統(tǒng)，主要包括監(jiān)控程序、人機(jī)服務(wù)程序、數(shù)據(jù)采集處理程序、通信服務(wù)程序幾部分。 系統(tǒng)對(duì)處理速度的要求：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)中關(guān)于溫度巡檢周期為1s，巡檢8路的要求，處理器應(yīng)當(dāng)在1/8s，即125ms內(nèi)完成1路溫度的數(shù)據(jù)采集、標(biāo)度變換、線性化處理、顯示等各項(xiàng)任務(wù)。它主要用來(lái)存儲(chǔ)使用者存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，如巡回檢測(cè)的路數(shù)（8路溫度巡檢儀在使用中可以根據(jù)需要設(shè)定巡檢路數(shù)）、超限報(bào)警值、巡回顯示周期。因此，必須有不少于3個(gè)中斷源、2級(jí)中斷的中斷控制機(jī)制，以便根據(jù)各項(xiàng)任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求進(jìn)行搶占式調(diào)度。時(shí)鐘頻率：靜態(tài)到33MHz，當(dāng)時(shí)鐘頻率選擇33MHz時(shí)，以每條指令執(zhí)行時(shí)間平均為2個(gè)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)算，處理速度非快。2個(gè)數(shù)據(jù)指針。（1）引腳描述　?。兀担埃矗档囊_布置圖如上圖所示，由于Ｘ５０４５采用ＳＰＩ接口，因此使用有限幾條Ｉ／Ｏ口線，就能實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的接口。操作碼、地址或出現(xiàn)在ＳＩ引腳上的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘輸入的上升沿鎖存，而ＳＯ引腳上的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘輸入的下降沿之后發(fā)生改變。的上升沿將復(fù)位看門狗定時(shí)器。如果變?yōu)榈碗娖?，則鎖存器也被復(fù)位。當(dāng)該位為 “1”時(shí)，鎖存器置位；當(dāng)該位為“0”時(shí)，鎖存器復(fù)位。3．主機(jī)電路硬件原理 主機(jī)電路中主要包括AT89C55WD單片機(jī)和X5045芯片，就可以滿足系統(tǒng)對(duì)硬件資源的需求，硬件電路原理如圖23所示。理論上講，這個(gè)時(shí)間越短越好，但對(duì)于慢速系統(tǒng)來(lái)講，太短的時(shí)間不是很有實(shí)際意義。設(shè)置流程如圖24所示。原理框圖如圖所示，硬件電路如圖27所示。 采用惠斯登電橋的方式進(jìn)行R/V轉(zhuǎn)換的主要優(yōu)點(diǎn)是，利用橋路的對(duì)稱平衡特點(diǎn)，有效地克服供電電源Va波動(dòng)，克服Pt100引線電阻影響，克服橋路電阻溫漂問(wèn)題。說(shuō)明與引線電阻無(wú)關(guān)，即可以有效地克服引線電阻影響問(wèn)題下面討論各參數(shù)的選取，一般取。RR7選取時(shí)，要考慮，當(dāng)橋臂中引入0～5Ω電阻時(shí)，所產(chǎn)生的誤差不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。放大電路的輸入阻抗越小，對(duì)干擾就越不敏感，因此C，可以獲得較好的濾波效果。如果沒(méi)有這一級(jí)阻抗匹配電路，測(cè)量橋路的輸出阻抗與多路模擬開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻以串聯(lián)形式接到運(yùn)算放大器的輸入端，作為運(yùn)算放大器的輸入電阻存在。 5．動(dòng)態(tài)穩(wěn)零電路作用：抑制溫漂和時(shí)漂電壓工作原理：模擬運(yùn)算放大器由于制造工藝的限制，總存在一定的失調(diào)電壓。當(dāng)SW切向上時(shí)，放大器輸出為：式中為運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓。 轉(zhuǎn)換速度選取的依據(jù)是測(cè)量信號(hào)的變化頻率。ICL7135的主要技術(shù)指標(biāo)如下：● 轉(zhuǎn)換精度為1/19999；l 雙極性轉(zhuǎn)換，數(shù)字滿碼輸出為19999；l 自動(dòng)穩(wěn)零技術(shù)，保證0V信號(hào)輸入時(shí)，數(shù)字碼0輸出；l 高輸入阻抗，輸入1pA漏電流；l 差分輸入；l 零點(diǎn)極性檢測(cè)；l 僅需單一參考電源；l 具有過(guò)量程與欠量程指示，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換；l 所有輸出電平符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)；l 具有并行與串行兩種輸出信號(hào)形式。根據(jù)以上的分析，只要將ICL7135的時(shí)鐘信號(hào)接入AT89系列單片機(jī)的計(jì)數(shù)器，記錄BUSY為高電平時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)鐘周期，將所記錄的時(shí)鐘周期數(shù)減去10001后就是A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字碼。當(dāng)選擇時(shí)鐘頻率為250KHz時(shí)讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的時(shí)間為：1000/250000=4ms。常見(jiàn)的時(shí)鐘電路要取得精確的低頻信號(hào)通常是很困難的。當(dāng)AT89C55 晶體振蕩器取12MHz時(shí)，編程如下：MOV T2CON，04H ；T2工作于方波產(chǎn)生器方式MOV T2MOD，02HMOV RCAP2H，0FFH ；輸出方波頻率為250kHzMOV RCAP2L，0F4H② A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出程序 如圖213所示，當(dāng)BUSY信號(hào)由高跳變到低時(shí)，將觸發(fā)INT1中斷，在INT1中斷服務(wù)程序中將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出，存放于內(nèi)部RAM 30H、31H中。 圖215 多路4～20mA輸出電路 圖215中采用1個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器TLC5611個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)CD4051及8套模擬保持電路構(gòu)成了8路模擬量輸出電路。180。驅(qū)動(dòng)程序如下： INIT_T2： MOV T2CON，04H ；規(guī)定T2工作于自動(dòng)重裝方式MOV RCAP2H，0F8H ；每2ms溢出一次（晶體振蕩頻率為12MHz）MOV RCAP2L，30HSETB ET2 ；溢出觸發(fā)中斷SETB EARET在T2中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)刷新輸出驅(qū)動(dòng)程序。 由于儀表在結(jié)構(gòu)上屬于盤裝儀表結(jié)構(gòu)，整個(gè)人機(jī)接口的按鍵與顯示器均需安裝在儀表的前面板上，前面板的有效尺寸僅為80160，因此，在按鍵的設(shè)計(jì)選用上應(yīng)當(dāng)考慮在滿足需要的前提下，盡量減少按鍵的個(gè)數(shù)。按鍵驅(qū)動(dòng)程序要考慮的另一個(gè)問(wèn)題是按鍵的“消抖”問(wèn)題。延時(shí)時(shí)間應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的按鍵通過(guò)調(diào)試確定。要在某位顯示某一字符，需要由單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)總線使U2鎖存8段顯示碼，U1鎖存位選碼。當(dāng)輸出控制端OE連接到地，每當(dāng)時(shí)鐘輸入端CLK出現(xiàn)由低到高的跳變時(shí)，8個(gè)輸入端D得數(shù)據(jù)便鎖存到相應(yīng)的8個(gè)輸出端Q上。 設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序要考慮的另一個(gè)問(wèn)題是小數(shù)點(diǎn)的顯示，允許小數(shù)點(diǎn)在6位LED的任何一位顯示，實(shí)現(xiàn)方法是利用1字節(jié)的內(nèi)部RAM標(biāo)注小數(shù)點(diǎn)的顯示位置，該字節(jié)內(nèi)容為0～5，分別表示小數(shù)點(diǎn)的顯示位置在最左1位到最右1位。根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路編制的動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)程序下，是在T2定時(shí)中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)的，T2設(shè)置每隔2ms中斷一次。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSH ACCPUSH BPUSH DPHPUSH DPLSETB RSO 。根據(jù)DIS_NO中的內(nèi)容，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位顯示處理MOV DPTR, T2_ISB4RL AJMP A+DPTRT2_ISB4:AJMP B0AJMP B1AJMP B2AJMP B3 AJMP B4AJMP B5。增加小數(shù)點(diǎn)的顯示LJMP B03B02:POP A BO3:MOV P0,A 。軟件方式譯成7段碼MOVC A,A+DPTRPUSH AMOV A,POINT 。若需要閃爍顯示，且R標(biāo)志為“0”，則本位滅B21:MOV A,DIS_BUF 。將6位顯示器全部清零，防止換位顯示瞬間亂碼現(xiàn)象MOV A,FLASH 。將本位的位碼送U1鎖存CLR SETB LJMP T2_ISB5 。增加小數(shù)點(diǎn)的顯示LJMP B43B42:POP A B43:MOV P0,A 。軟件方式譯成7段碼MOVC A,A+DPTRPUSH AMOV A,POINT 。0,1,2,3對(duì)應(yīng)的7段碼DB 66H,6D。增加小數(shù)點(diǎn)的顯示LJMP B53B52:POP A B53:MOV P0,A 。將本位的位碼送U1鎖存CLR SETB LJMP T2_ISB5 。將6位顯示器全部清零，防止換位顯示瞬間亂碼現(xiàn)象MOV A,FLASH 。若需要閃爍顯示，且R標(biāo)志為“0”，則本位滅B31:MOV A,DIS_BUF 。軟件方式譯成7段碼MOVC A,A+DPTRPUSH AMOV A,POINT 。增加小數(shù)點(diǎn)的顯示LJMP B13B12：POP A BO3:MOV P0,A 。將本位的位碼送U1鎖存CLR SETB LJMP T2_ISB5 。將6位顯示器全部清零，防止換位顯示瞬間亂碼現(xiàn)象MOV A,FLASH 。累加中斷次數(shù)MOV A,MS120 。定義6B RAM，映射6位LED顯示器DIS_NO EQU 36H 。當(dāng)需要向儀表中輸入數(shù)據(jù)時(shí)，只能采用“逐位加1輸入”法，即利用一個(gè)按鍵輸入0～9這10個(gè)數(shù)，每按動(dòng)一次按鍵，該位數(shù)值加1，加至9后則回至0，同時(shí)該位LED呈閃爍顯示狀態(tài)。MC1413是達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)器（反相）。理論上，只要顯示周期小于人的視覺(jué)停留時(shí)間100ms，就可以獲得連續(xù)的顯示效果。延時(shí)時(shí)間應(yīng)等于或略小于鍵按下時(shí)間。一個(gè)電壓信號(hào)通過(guò)機(jī)械觸點(diǎn)合、斷過(guò)程的波形如圖219所示。由于按鍵個(gè)數(shù)少，不需要對(duì)按鍵進(jìn)行編碼訪問(wèn)，、。如圖217所示。轉(zhuǎn)換輸出電流I在OUT+與OUT（外接負(fù)載）之間輸出，I與D/A轉(zhuǎn)換輸出電壓Vout之間的關(guān)系由式確定，D/A轉(zhuǎn)換器滿量程輸出電壓Vout與D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓由式Vout=2Vref確定。多路模擬開(kāi)關(guān)CD4051的控制導(dǎo)通關(guān)系如表27所示，、可以將D/A轉(zhuǎn)換的模擬電壓輸出到與前向8路通道相對(duì)應(yīng)的輸出通道保持電路中。1． 4～20mA模擬量輸出電路該電路是將所檢測(cè)的每路溫度都對(duì)應(yīng)地輸出一個(gè)與之成線性關(guān)系的4～20mA電流信號(hào)，以便根據(jù)需要供給調(diào)節(jié)器、記錄裝置或DCS系統(tǒng)。 ② A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取ICL7135的時(shí)鐘信號(hào)源于AT89C55的T2計(jì)數(shù)器方波輸出，同時(shí)接至AT89C55的T1，利用T1計(jì)數(shù)器記錄BUSY為高電平時(shí)的時(shí)鐘周期數(shù)。（2）硬件接口電路 根據(jù)圖211所示時(shí)序設(shè)計(jì)的A/D轉(zhuǎn)換硬件接口電路如圖213所示。一般10條左右指令可以完成上述操作。ICL7135的引腳布置圖如圖210所示。對(duì)于本設(shè)計(jì)任務(wù)而言，測(cè)量的是工業(yè)過(guò)程的溫度參數(shù)，其變化緩慢，一般場(chǎng)合，℃的變化，因此可以選擇轉(zhuǎn)換精度較高，速度較慢的雙向積分式A/D轉(zhuǎn)換器，而且在A/D轉(zhuǎn)換器之前不必加采樣保持器