【正文】 WEL位及 WP引腳的狀態(tài)對器件內(nèi)的存儲器及狀態(tài)寄存器各部分保護的影響如表 27所列。第三章 軟件系統(tǒng)智能變送器的軟件部分采用模塊化設計方法，可分為兩個模塊：一個通訊模塊和一個實時測量模塊 。實時測量模塊又可分為標準信號放大環(huán)節(jié)， A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，濾波、標度變換環(huán)節(jié)，D/A 轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)等。軟件部分的總體思想是: 變送器以固定的采樣周期對模擬量進行采樣，將模擬量變換成數(shù)字量。將變換得到的數(shù)字量輸出到數(shù)字/模擬變換器環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)變成電流信號輸出。與上位機的通信采用串行口中斷方式進行。當變送器檢測到上位機向變送器發(fā)送串行命令時，變送器的單片機系統(tǒng)就會產(chǎn)生串行口中斷，在中斷服務程序中對命令進行分析，并做出相應的應答，修改相應的參數(shù)。之后，退出中斷，繼續(xù)進行采樣、輸出流程。 當變送器接上 DCl2—24V電源，便自動進入實時測量狀態(tài)。系統(tǒng)經(jīng)初始化后，先對輸入信號進行放大，放大到標準信號 0—5v，然后進行 A/D數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)采樣值與 EEPROM中讀到的相關參數(shù)執(zhí)行量化處理、平均值濾波、標度變換、零值與滿值補償、線性轉(zhuǎn)移等一系列運算后，最后輸出對應的 4—20ma直流電流。系統(tǒng)主程序流程如圖31：表 27 WEL位及 WP引腳的狀態(tài)對保護部分的影響濰坊學院專科畢業(yè)（論文）25圖 31 實體測量總流程接通電源系統(tǒng)初始化，接收上位機信號或讀取EEPROM 數(shù)據(jù)確定放大系數(shù)。數(shù)據(jù)采集 調(diào)用標準放大模塊調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，進行自檢，就緒否？調(diào)用濾波，標度變換模塊，進行數(shù)據(jù)處理。采集結(jié)束？調(diào)用 D/AC 環(huán)節(jié)，輸出數(shù)據(jù)結(jié)束是是否濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35 此模塊根據(jù)上位機傳送過來的弱信號的最大值 VMAX，來設定放大環(huán)節(jié)的放大系數(shù)。將弱信號放大到 0—5v，即放大系數(shù)等于 5000除以 VMAX。測量和參數(shù)設定程序流程分別如圖 3圖 33： ADC模塊在實用中，為了保證精確度和穩(wěn)定性，應該采取如下的措施：一， 加強對電源以及參考電壓的濾波處理，并且要注意地線的連接。二， 要進行數(shù)據(jù)濾波，提高穩(wěn)定性。流程圖如右圖 34 SCL為高 SDA下跳傳送 X9241 從屬設備地址字段接收 X9241 返回的 ACK 信號向 X924 傳送指令字段接收 X9241 返回的 ACK 信號寫/讀？發(fā)送八位數(shù)據(jù)并接收ACK信號接收 8 位數(shù)據(jù)完成后向 X9241 發(fā)送 ACKSCL 為高 SDA 上跳，停止讀寫圖 32 讀寫 X9241流程YHN 開 始A =VMAXA5?K=5000/ARf =100kΩ/(k1)結(jié) 束K=1000送入 A，輸出參數(shù)圖 33 測定放大系數(shù)流程濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35開始片選信號置低8 位控制字送 DINSCLK 置高調(diào)延時子程序SCLK 置低傳送高字節(jié)數(shù)據(jù)傳送低字節(jié)數(shù)據(jù)返回控制字送完否？8 位傳送完否？4 位傳送完否？是否 是 是是否否圖 34濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35 濾波及標度變換環(huán)節(jié)為更好的消除抖動的影響，系統(tǒng)采用去極值平均濾波。即連續(xù)采樣 6次，將其累加求和同時找出其中的最大值和最小值，再從累加和中減去最大值和最小值，按 4個采樣值求平均，即 得有效采樣值。軟件平均濾波的 程序流程圖如圖 35： N濾波及標度變換環(huán)節(jié)N濾波及標度變換環(huán)節(jié)Y濾波及標度變換環(huán)節(jié)(A) = SUM/4返 回n=n1SUM=SUMmaxSUM=SUMmin初始化max=X1，min=X1 ；SUM=0，n=6采樣 XiSUM=SUM +XiMax=XiMin=XiN濾波及標度變換環(huán)節(jié)Y濾波及標度變換環(huán)節(jié)Y濾波及標度變換環(huán)節(jié)Ximax ?Ximin?n=0?圖 35 平均濾波流程圖濰坊學院專科畢業(yè)（論文）35標度變換： 量程浮動與輸出電流線性轉(zhuǎn)移 如圖 36中，線段 AB為經(jīng)過補償后得到的理想輸出電流斜線。Ya、Yb 分別為量程的上、下限，Ia Ib為其所對應的輸出電流， (Ib 亦稱 4mA起始電流)。不難看出,被測點 Yx處輸出的增量電流為： (IxIb)=16(Yx Yb)/(Ya Yb)對于同一測量點 Yx來說，隨著 Ya的變化(量程浮動)，其增量電流隨之發(fā)生線性轉(zhuǎn)移。當 Ya向 Yx逼近時(量程上限壓縮)，輸出電流 Ix逐漸達到最大值 Ia；而當 Yb向Yx逼近時(量程下限上浮)，則輸出電流 Ix逐漸達到最小值 Ib，(此時增量電流(Ix—Ib)向 0mA逼近)。程序中的電流漂移也是用此種變換方式. DAC模塊由于系統(tǒng)采用 8位并行轉(zhuǎn)換器，所以其輸出模塊只需將器件選中并將數(shù)據(jù)送出即可。系統(tǒng)設計為 8通道模擬輸入，所以應設計 8通道輸出，因此采用多通道模擬開關和采是否讀取高 8 位，并輸入下一 I/O周期地址和控制字讀低 4 位數(shù)據(jù)啟動下一次轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束？返回參數(shù)根據(jù)地址選擇通道圖 37 DAC流程圖圖 36 標度變換 BA濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35樣保持集成電路。應用時從 8051送出數(shù)據(jù)來選中多選一的模擬開關 MAX358來配合送出數(shù)據(jù)，來保證選中相應的通道輸出 4—20ma信號。 通訊模塊由于設計為智能變送器，故不能設計顯示以及鍵盤功能，所以要設計能與上位機通訊的智能變送器，從而用 RS—485總線將多臺單片機系統(tǒng)連接成一個分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。這種 RS—485網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)具有接口簡單、靈活性好、價格低、易于控制等優(yōu)點，可廣泛應用于工業(yè)控制系統(tǒng)中。串行通信是 CPU與外界進行信息交換的一種方式。串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位的按順序傳送的通信方式，其突出優(yōu)點是只需一根傳輸線,可大大降低硬件成本，特別適合遠距離通信。其缺點是傳輸速度較低，每秒鐘能發(fā)送或接收的二進制位數(shù)稱為波特率。串行通信接口的基本任務:（1）實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式化：因為來自 CPU的是普通的并行數(shù)據(jù)，所以，接口電路應具有實現(xiàn)不同串行通信方式下的數(shù)據(jù)格式化的任務。在異步通信方式下，接口自動生成濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35起止式的幀數(shù)據(jù)格式。在面向字符的同步方式下，接口要在待傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符。（2）進行串并轉(zhuǎn)換：串行傳送，數(shù)據(jù)是一位一位串行傳送的，而計算機處理數(shù)據(jù)是并行數(shù)據(jù)。所以當數(shù)據(jù)由計算機送至數(shù)據(jù)發(fā)送器時，首先把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)才能送入計算機處理。因此串并轉(zhuǎn)換是串行接口電路的重要任務。（3）控制數(shù)據(jù)傳輸速率：串行通信接口電路應具有對數(shù)據(jù)傳輸速率——波特率進行選擇和控制的能力。（4）進行錯誤檢測：在發(fā)送時接口電路對傳送的字符數(shù)據(jù)自動生成奇偶校驗位或其他校驗碼。在接收時，接口電路檢查字符的奇偶校驗或其他校驗碼，確定是否發(fā)生傳送錯誤。（5）進行 TTL與 EIA電平轉(zhuǎn)換：CPU 和終端均采用 TTL電平及正邏輯，它們與 EIA采用的電平及負邏輯不兼容，需在接口電路中進行轉(zhuǎn)換。由于系統(tǒng)采用 8位并行的轉(zhuǎn)換器，所以其輸出模塊只需將器件選中并將數(shù)據(jù)送出即可。加上從 P1口送出數(shù)據(jù)來選中多選一的模擬開關 MAX358來配合送出數(shù)據(jù)，來保證選中相應的通道輸出 4—20ma信號。 RS485串行通信協(xié)議協(xié)議：所謂的協(xié)議，是指相互通信的雙方（或多方）對如何進行信息交換而制定的必須遵守的一整套的規(guī)程。任何一個協(xié)議都有以下三個要素組成：語法：指互通的信息結(jié)構(gòu)，包括諸如數(shù)據(jù)格式、編碼、有用信號電平的表示等。語義：指所互換信號的意義，包括用于協(xié)調(diào)及差錯處理的控制信息等。時序：指數(shù)據(jù)應傳送或被接收機尋找的時間、信息的排序、速率匹配等。它是協(xié)議中最復雜、最關鍵的部分，它規(guī)定用什么樣的方法去完成所定義的協(xié)議功能。(1) 基本格式：目的地址 長 度 源 地 址 命令（碼） 數(shù) 據(jù) 和 校 驗 說 明濰坊學院專科畢業(yè)（論文）35(2) 格式注釋：目的地址：如果從機（智能變送器）處于接收狀態(tài)，則目的地址為從機地址；如果從機處于發(fā)送狀態(tài)，則目的地址為上位機地址。長 度：長度實際上是長度的和，即源地址長度、命令（碼）長度和數(shù)據(jù)字節(jié)長度之和。源 地 址：如果從機處于接收狀態(tài)，則源地址為上位機地址；如果從機處于發(fā)送狀態(tài) ，則源地址為從機地址。命令（碼）：上位機發(fā)送給從機需要執(zhí)行的相應的命令編碼，在協(xié)議處理子程序中編為分支（散轉(zhuǎn)）程序，通過調(diào)用來運行相應的子程序。數(shù) 據(jù)：從機需要接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)量。和 校 驗：如果上位機發(fā)送的一串信息有 N個字節(jié)，我們就對這 N個字節(jié)進行“加” （此設計中采用算術加，即按字節(jié)相加）運算，然后將結(jié)果附在 N字節(jié)信息后面一起傳送，這附加的字節(jié)就是“校驗和” 。從機按相同的算法對這 N個字節(jié)信息進行運算，將運算結(jié)果和附加校驗字節(jié)進行比較，從而判斷有無差錯，這種檢錯方式就是“和校驗” 。說 明：相應的簡短備注說明，此不在協(xié)議的程序范疇中。(1) 從機→上位機： (2) 上位機→從機：從機接收到上位機命令后發(fā)送回的執(zhí)行應答。(3)串行通信協(xié)議的實現(xiàn)：基于實現(xiàn)協(xié)議的編程內(nèi)容：屏蔽中斷發(fā)送子程序；○1串行中斷接○2目的地址 長 度 源 地 址 命令（碼） 數(shù) 據(jù) 和 校 驗 說 明 01H 05H 80H 01H 發(fā)送數(shù)據(jù) 85H 請求數(shù)據(jù)存儲 01H 04H 80H 02H 請求通信 84H 總線請求 備 用濰坊學院專科畢業(yè)（論文）35收子程序；協(xié)議處理子程序?！? 程序的流程圖：（1）屏蔽中斷發(fā)送程序流程圖如圖 38 命令（碼） 說 明 10H 弱信號量程 11H 放大器增益 12H 數(shù)據(jù)存儲地址 13H 數(shù)據(jù)是否越限 14H 數(shù)據(jù)備份 15H 采樣頻率 16H 串行波特率禁止串口中斷RS—485 切換到發(fā)送方式置位 TB8發(fā)送長度信息發(fā)送源地址、發(fā)送命令、發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)校驗和延時 5ms，RS—485 切換到接收方式置開放串口中斷置 SM2=1，為接收信息做好準備返回數(shù)據(jù)長度減 1，是否為0？是否圖 38濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35（2）串行中斷接收程序流程圖：39（3）協(xié)議處理子程序流程圖如圖 310圖 39 串行中斷接收流程接收到串行中斷否 是放棄通信，退出現(xiàn)場返回主程序是否接收到信息？是否是現(xiàn)場保護從機接收目的地址清 SM2 是否與本機地址一致？否否是是置 SM2=1，退出現(xiàn)場長度減 1為 0 否？從機接收超時否？接收信息濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35根據(jù)命令調(diào)用相應的子程序10H設量程11H設增益12H設地址13H檢測數(shù)據(jù)14H儲存數(shù)據(jù)15H設頻率16H設波特率RS485 切換到接收方式置開放串口中斷返回校驗和是否正確?否是圖 310 協(xié)議處理子程序流程圖濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35第四章 實際電路圖濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35圖 41主電路圖? ? ? ? ? ?????????????????? ???? ??? ?? ???? ???? ???? ??? ?????????????? ????? ?? ? ?? ??? ? ?? ??? ? ?? ??6 7 ?7 8? ? ?? ? ??? ? ?? ???? ? ?? ? ? ? ? ? ?????? ??? ? ? ? ? ? ??? 9??? ? ?? ? ? ???? ????? ? ?? ??? ? ?? ??? ? ?? ??? ? ?? ??? ??1 ? ?2 ??3 ? ?4 ? ?5 ??6 ??7 ? ?? ? ?? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ?? ????? ??? ??? ??? ???? ???? ???? ?? ??? ????? ?? ??? ???T ??? ?? ????? ?? ?? ? ??? ???? ????????? ?? ?? ??? ????? ?? ????? ?????