【正文】 the puter with the parameters of the maximum and minimum levels of value to be pared : if more than or less than the limits of the limits to the police, or as a sampling of the normal value, display and control. Key words: Intelligent。對于一般的系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制器可以獲得良好的控制性能和優(yōu)越的性價比。對于迅猛發(fā)展的 EDA技術(shù)的綜合運用，從 EDA技術(shù)的綜合應(yīng)用系統(tǒng)的深度來分，可分為 3個層次：功能電路模塊的設(shè)計；算法實現(xiàn)電路模塊的設(shè)計；片上系統(tǒng) /嵌入式系統(tǒng) /現(xiàn)代 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計。 本次設(shè)計智能溫度控制器的主要功能： 1）數(shù)據(jù)采集功能：可將現(xiàn)場的模擬溫度信號進(jìn)行采集、量化轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送給單片 機(jī)進(jìn)行處理。儀器硬件上出現(xiàn)了兩大技術(shù)進(jìn)步：一是插入式計算機(jī)數(shù)據(jù)采集卡；二是 VXI儀器總線標(biāo)準(zhǔn)的確立。（ 2）可讀性強(qiáng)。 ? 一個片內(nèi)震蕩器及時鐘電路。 AT89C51時鐘電路、復(fù)位電路圖如圖 所示 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 5 R S TV C CCRV C CV C CX T A L 2X T A L 1G N DC 1C 2 圖 AT89C51內(nèi)部震蕩時鐘電路圖及復(fù)位電路圖 單片機(jī)管腳圖及管腳功能 AT89C51管腳圖如圖 所示 V C C P 0 . 7 P 0 . 6 P 0 . 5 P 0 . 4 P 0 . 3 P 0 . 2 P 0 . 1 P 0 . 0 E A A L E P E S E N P 2 . 6 P 2 . 5 P 2 . 4 P 2 . 3 P 2 . 2 P 2 . 1 P 2 . 0P 2 . 7G N DX T A L 1 , 2P 1 . 0 P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3 P 1 . 4 P 1 . 5 P 1 . 6 P 1 . 7 P 1 . 0 P 2 . 1 P 2 . 2 P 2 . 3 P 2 . 4 P 2 . 5 P 2 . 6 P 2 . 7R S TA T 8 9 C 5 1圖 AT89C51 管腳圖 ? GND： 接地管腳。輸出單片機(jī)訪問外部程序存儲器。 FPGA/CPLD簡介 歲著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子系統(tǒng)的設(shè)計方法也發(fā)生了很大的變化，傳統(tǒng)的設(shè)計方法正逐步退出歷史舞臺，而基于 EDA 技術(shù)的芯片設(shè)計正在成為電子系統(tǒng)設(shè)計的主流。MAX+PLUSⅡ具有突出的靈活性和高效性，為設(shè)計者提供了多種可自由選擇的設(shè)計方法和工具。 MAX+PLUSⅡ的設(shè)計過程包括設(shè)計輸入、項目編譯、功能時序仿真、編程配置。 VHDL語言設(shè)計系統(tǒng)一般采用自頂向下的分層設(shè)計方法。 經(jīng)典的測量儀表放大器是由三個運放組成的對稱結(jié)構(gòu)，測量放大器的差動輸入端 VIN+和VIN分別是兩個運放 A1， A2的同相輸入端，輸入阻抗很高，而且完全 對稱的直接與被測信號相連，因而有著急強(qiáng)的抑制共模干擾能力。 ADC0809的電路組成及轉(zhuǎn)換原理 ADC0809含有 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8路多路開關(guān)，以及與微型計算機(jī)兼容的控制邏輯的 CMOS組件，其轉(zhuǎn)換方法為逐漸逼近型。即：分辨率 =滿量程值 /2n； （ 2）轉(zhuǎn)換精度 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度可以用絕對誤差和相對誤差來表示。當(dāng) Vc＞ Vx時，該位 Di=0；若 Vc≤ Vx，則 Di=1，且一直保持到比較結(jié)束。此信號可以作為 A/D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的檢測信號，高電平有效； 4） OE：輸出允許信號。時鐘頻率范圍： 10～ 128KHz，當(dāng) CLOCK5 等于500KHz時，轉(zhuǎn)換速率為 128μ s； 5） 可鎖存三態(tài)輸出，輸出與 TTL兼容； 6） 無須進(jìn)行零位與滿量程調(diào)整； 7） 溫度范圍為 40℃～ +85℃； 8） 最大不可調(diào)誤差； AD0809 地址輸入通道選擇如表 C B A 選擇的通道 0 0 0 INT0 O O 1 INT1 0 1 0 INT2 0 1 1 INT3 1 O O INT4 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 15 1 0 1 INT5 1 1 0 INT6 1 1 1 INT7 總之， ADC0809 具有較高的轉(zhuǎn)換速率和精度，受溫度的影響較小，能夠較長時間的保持精度，重復(fù)性好，功耗較低，具有八路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)。 B、 A得到的信號用來選擇四路通道之一被接通。但目前工控系統(tǒng)仍在使用廉價的普通型 8051系列單片機(jī)，則看門狗電路必須由用戶自己建 立。 表 指令名 指令格式 操作 WREN 00000110 設(shè)置寫使能鎖存器（允許寫操作） WRDI 00000100 復(fù)位寫使能鎖存器（禁止寫操作） RDSR 00000101 讀狀態(tài)寄存器 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 18 WRSR 00000001 寫狀態(tài)寄存器 READ 0000A8011 把開始與所選地址的存儲器中的數(shù)據(jù)讀出 ERITE 0000A8010 把數(shù)據(jù) 寫入開始與所選的地址的存儲器 X25045 電路相關(guān)設(shè)計及工作原理 X25045硬件連接圖如圖 所示 工作相關(guān)原理 X25045芯片內(nèi)包含有一個看門狗定時器，可通過軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時間。圖 2電路中， CPU 的復(fù)位信號共有 3個：上電復(fù)位 (C R2)，人工復(fù)位 (S、 R R2)和 Watchdog 復(fù)位 (C R3)，通過或門綜合后加到 RESET 端。軟件看門狗不需外接硬件電路，但系統(tǒng)需要出讓一個定時器資源，這在許多系統(tǒng)中很難辦到，而且若系統(tǒng)軟件運行不正常，可能導(dǎo)致看門狗系統(tǒng)也癱瘓。輸入的信號的范圍是 VDD～ VSS。 多路選擇開關(guān) CD4052 CD4052簡介 CD4052是雙四路的多路開關(guān)，主要應(yīng)用是把多個模擬量參數(shù)分時地接通并送入 A/D轉(zhuǎn)換器?？梢酝ㄟ^外接 RC 電路改變時鐘頻率； 7） ALE：地址鎖存允許，高電平有效。次數(shù)字量進(jìn)入后存于鎖存器，并同時發(fā)出結(jié)束轉(zhuǎn)換信號。由于多路開關(guān)的地址輸入部分能夠進(jìn)行鎖存和譯碼，而且其三態(tài) TTL 輸出也可以鎖存，所以容易與微型計算機(jī)接口的連接。 8路的模擬開關(guān)的通 /斷由地址所存器和譯碼器器控制，可以在 8路的 8個通道中訪問任意一個單邊的模擬 信號。 AD590的應(yīng)用電路圖如圖 VCC Uout R=10K AD590 管腳圖 AD590 元件圖 + Io 2 1 3 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 10 1 0 K1 0 K1 0 K1 0 K1 0 0 K1 0 0 K5 0 K1 . 2 KU o u t1 2 V1 2 VIU 0 = ( 2 7 3 . 2 + t ) μ a 1 0 KU 0圖 AD590應(yīng)用電路圖 電路分析： AD590 的輸出電流 I=（ 273+T）μ A（ T 為攝氏溫度），因此測量的電壓 V 為（ 273+T）μ A 10K=（ +T/100） V。系統(tǒng)的功能驗證完成后，將抽象的高層設(shè)計自頂向下逐級進(jìn)行細(xì)化，直到與所用可編程邏輯器件相對應(yīng)的邏輯描述。使用 Verilog HDL語言創(chuàng)建文本文件（ .V）。 MAX+PLUSⅡ軟件眾多突出出的特點如下： 1） .開放式的界面： MAX+PLUSⅡ軟件可與其他工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計輸入、綜合與校驗工具相連接它 EDA 工具的接口遵循 EDIF200、 EDIF300、參數(shù)模塊庫 LPM，標(biāo)準(zhǔn)延遲格式 等多種標(biāo)準(zhǔn) MAX+PLUSⅡ軟件 接口允許用戶使用 Altera 或標(biāo)準(zhǔn)的 EDA 設(shè)計輸入工具來創(chuàng)建邏輯設(shè)計內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 7 MAX+PLUSⅡ的編譯器對 Altera 器件的設(shè)計進(jìn)行編譯，使用 Altera 或其他 EDA 校驗工具進(jìn)行器件級或板級仿真?？删幊踢壿嬈骷?20 世紀(jì) 70 年代發(fā)展起來的一種新型邏輯器件， 是一種由用戶編程來實現(xiàn)某種邏輯功能的新興器件，芯片內(nèi)的邏輯門、觸發(fā)器等硬件資源可由用戶配置來連接來實現(xiàn)專用的用戶邏輯功能。 =1，訪問內(nèi)部存儲器。 ? XTAL1 XTAL2：接外部晶體的一個引腳。 ? 128B RAM 數(shù)據(jù)存儲器。（ 4）實踐性強(qiáng)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 3 第三階段虛擬儀器的框架得到了廣泛認(rèn)同和采用。 3）控制功能：可使現(xiàn)場的溫度保持與目標(biāo)溫度一致（滿足工藝精度）。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 2 隨著微型計算機(jī)及微電子技術(shù)在測試領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，儀器儀表在測量原理、準(zhǔn)確度、靈敏度、可靠性、功能及自動化水平等方面都發(fā)生了巨大的變化，逐步形成完全突破傳統(tǒng)概念的新一代儀器：智能儀器。如：搭接的電路誤差比較大，對設(shè)計的精度和結(jié)果有一定的影響。 A Single Chip Computer 。 ：將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)計算機(jī)進(jìn)行處理、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、 PID運算輸出控制參數(shù)，利用可控硅原理對單相電加熱器進(jìn)行溫度控制。FPGA/CPLD 主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、鍵盤掃描、數(shù)據(jù)顯示；單片機(jī)主要負(fù)責(zé)讀取FPGA/CPLD 采集的數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、 PID 運算。 ：設(shè)有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提醒操作人員的注意，或采取緊急措施。 設(shè)計研發(fā)一種高精度的智能溫度控制器是十分有意義的。隨著現(xiàn)代的電子技術(shù)的飛躍發(fā)展 。 本設(shè)計課題 智能溫度控制器利用當(dāng)今流行的 EDA（電子設(shè)計自動化）技術(shù)，綜合應(yīng)用單片機(jī)與 FPGA技術(shù)，通過功能的合理劃分充分發(fā)揮單片機(jī)與 FPGA各自的優(yōu)點，這是智能儀表的發(fā)展方向。 智能溫度控制器的發(fā)展展望 基于計算機(jī)的測控儀器發(fā)展至今，大致可以分為三個發(fā)展階段： 第一階段利用計算機(jī)增強(qiáng)傳統(tǒng)儀器的功能。 網(wǎng)路技術(shù)和計算機(jī)總線技術(shù)的發(fā)展，在加上測控任務(wù)的復(fù)雜化以及遠(yuǎn) 程監(jiān)測任務(wù)等迫切需求，促進(jìn)了測控儀器向網(wǎng)絡(luò)化的方向快速的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化儀器包括基于計算機(jī)總線技術(shù)的分布式測控儀器，基于 INTERNET/INTERNET 的虛擬儀器，嵌入式 INTERNET 的網(wǎng)絡(luò)化儀器，基于 IEEE1451 標(biāo)準(zhǔn)的智能傳感系統(tǒng)以及基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)化儀器 系統(tǒng)等，他們在智能交通、信息家電、家庭自動化、工業(yè)自動化、環(huán)境監(jiān)測及遠(yuǎn)程醫(yī)療等眾多領(lǐng)域得到越來越來廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在結(jié)合 AT89C51來具體介紹。 ? 2 個 16 位的定時 /計數(shù)器。 ? ALE： 地址鎖存信號。 ? ：靜態(tài)復(fù)用端口。目前常用的可編程邏輯器件從結(jié)構(gòu)上可將其劃分為兩大類： CPLD和現(xiàn)場可編程門陣列 FPGA MAX+PLUSⅡ簡介 MAX+PLUSⅡ是 Altera 公司為開發(fā)其可編程邏輯器件而推出的專用軟件，其易學(xué)、易用、界面友好且集成化程度高，全稱是 Multiple Array Matrix and Progtammable Logic User SystemⅡ（多陣列矩陣及可編程邏輯用戶系統(tǒng)Ⅱ）。 3） .完全集成化： MAX+PLUSⅡ的設(shè)計輸入、綜合編譯、時序分析、仿真校驗下載 /配置全部集成在一起，加快動態(tài)調(diào)試，縮 短開發(fā)周期； 4） .豐富的設(shè)計庫： MAX+PLUSⅡ提供豐富的庫單元共設(shè)計者使用，其中包括 74系列的全會部器件和多種特殊的邏輯功能以及參數(shù)化的兆功能。 VHDL語言覆蓋面廣，描述能力強(qiáng)，能支持 硬件的設(shè)計、驗證、綜合和測試，是一種多層次的硬件描述語言。有良好的可移植性，可以在不同內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 8 的設(shè)計環(huán)境和系統(tǒng)平臺中使用。 注意事項： Vo 的值為 Io乘上 10K，以室溫 25℃而言，輸出值為 10K 298μ A=； 測量 Vo時，不可分出任何電流，否則測量值會不準(zhǔn)； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 11 摸數(shù)轉(zhuǎn)換器件 ADC0809 多通道 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809 由于微型計算機(jī)運行速度很快，而很多的模擬變化速度慢，故通常一臺計算機(jī)可以采集多個數(shù)據(jù)。分辨率越高，轉(zhuǎn)換時對輸入量微小變化的越靈敏。地二部分為一個8位的逐漸逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，它有比較器，控制邏輯，數(shù)字量輸出鎖存器，逐次逼近型寄存器以及開關(guān)樹組和 256R 梯形電阻組成，由后兩種電路 D/A 轉(zhuǎn)換器。 1） IN7～ IN0：八個模擬輸入端； 2） START：啟動信號。用來提供 D/A 轉(zhuǎn)換器的權(quán)電阻的標(biāo)準(zhǔn)電平。前者稱為多路開關(guān)，后者稱為多路分配器。 表 CD4052真值表 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 16 INHBIT B A 選通通道 0 0 0 0X 0Y 0 0 1 1X 1Y 0 1 0 2X 2Y 0 1 1 3X 3Y 1 NONE 圖 CD4052管腳圖 看門狗 X25045 的應(yīng)用 概 述 工控系統(tǒng)在運行時，通常都會遇到各種各樣的現(xiàn)場干擾，抗干擾能力是 衡量工控系統(tǒng)性能的一個重要指標(biāo)。 X25045 引腳