【正文】 各按鍵的功能如表 3－ 20所示。 3． 3． 1 鍵盤電路的設(shè)計 根據(jù)工藝要求以及節(jié)省空間原則，本系統(tǒng)采用 1*3 獨立式鍵盤，利用單片機的P1口來實現(xiàn)。 RC 系列電動執(zhí)行器廣泛應用于石油、化工、電力、冶煉、能源、建材、制藥、造紙、水處理、釀造、食品加工、船舶及樓宇自動化系統(tǒng)等。由于 0832 具有數(shù)字量的輸入鎖存功能 ，故數(shù)字量可直接從 P0口送給 0832。 二、 DAC0832 與單片機 8031 的接口設(shè)計 單緩沖器方式是使 DAC0832中的輸入寄存器和 DAC寄存器中的任意一個始終處于常通方式或同時處在選通和鎖存的工作狀態(tài)。 Rfb ：外部反饋信號輸入端，內(nèi)部已有反饋電阻 Rfb ，根據(jù)需要也可外接反饋電阻。 WR2 ： DAC 寄存器寫選通控制端，低電平有效。 ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制端，高電平有效。 圖 315 輸入通道系統(tǒng)框圖 3． 2． 2 輸出通道系統(tǒng)的設(shè)計 本系統(tǒng)輸出通道包括 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 和執(zhí)行機構(gòu)。 圖 314 檢測電路的框圖 本系統(tǒng)中選取嘉興市和意自動化控制有限公司生產(chǎn)的 NDC301β射線傳感器，它是國內(nèi)最高水平的用于克重和厚度測量的 智能 傳感器，通過選用不同的放射源，測量靜電放大器 放大器 指示器控制單元 補償單元探測器放射源h被測體I V 25 范圍可在 101500 克 /平方米。 圖 313 I/V變換 電路結(jié)構(gòu)圖 對于 010mA 的輸入信號，可去電阻 R=200Ω，且為精密電阻，這樣可得到 05V電壓輸出信號 四、檢測電路的設(shè)計 在β射線傳感器測量紙張厚度時，探測器用電離室，根據(jù)電離室的工作原理，電離室輸出一電流，其大小與進入電離室的輻射強度成正比，根據(jù)核輻射的衰減規(guī)律測量厚度。無源 I/V 變換主要是利用無源器件電阻來實現(xiàn)，并加濾波和輸出限幅等保護措施 。 A/D 轉(zhuǎn)換后， EOC 端發(fā)出一正脈沖，接著執(zhí)行 MOVX A， DPTR 產(chǎn)生 RD 信號，使 OE端有效，打開鎖存器三態(tài)門， 8位數(shù)據(jù)就讀入到 CPU 中。 1 LSB 功耗為 15mV 二、 ADC0809 與 8031 的接口設(shè)計 ADC0809 與 8031 的連續(xù)可以采用定時方式、查詢方式和中斷方式視具體情況而定。 地址鎖存 EPROMC 01C 02CRSR+ 5 VR 0R 1XTAL 1XTAL 2ALEP 0 . 0 P 0 . 7P S EN888A 8 A 15AB 0 AB 7 22 3． 2． 1 輸入通道的設(shè)計 本系統(tǒng)的輸入通道包括 A/D 轉(zhuǎn)換器、 I/V轉(zhuǎn)換電路和檢測電路。在通電瞬間，由于 RC 的充電過程，在 RST 端出現(xiàn)一定寬度的正脈沖，只要該正脈沖保持 10ms 以上，就能使單片機可靠復位。 表 37 寄存器復位時的狀態(tài) 寄存器 復位狀態(tài) 寄存器 復位狀態(tài) PC Acc B PSW SP DPTR P0P3 IP IE 0000H 00H 00H 00H 07H 0000H FFH XXX00000B 0XX00000B TMOD TCON TH0 TL0 TH1 TL1 SCON SBUF PCON 00H 00H 00H 00H 00H 00H 00H XXXXXXXXB 0XXX0000B 由于單片機內(nèi)部的各個功能部件均受特殊功能寄存器控制，程序運行直接受程序計數(shù)器 PC 的控制。復位時， PC 初始化為 0000H，使 8031 單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。晶振的頻率越高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也就越高，單片機的運行速度也就越快。這兩個引腳跨接在石英晶體振蕩器（簡稱晶振）和微 調(diào)電容，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器，圖 36 是 MCS51內(nèi)部時鐘方式的振蕩電路 [19]。 在外部存儲器取指期間， P0 口和 P1口的 16 根 I/O 線輸出地址碼，其中 P0 口作為時復用地址 /數(shù)據(jù)總線，它送出程序計數(shù)器中的低八位地址，由 ALE 信號選通進入地址鎖存器，然后變成浮置狀態(tài)等待從程序存儲器讀出指令碼，而 P2 口輸出的程序計數(shù)器中的高八位地址保持不變。“讀”取 EPROM 中數(shù)據(jù)時不用 RD信號。 8031 單片機擴展外部程序存儲器的硬件電路中 8031 的 PSEN 均與 EPROM 的輸出允許端相連。 18 圖 34 27128的引腳結(jié)構(gòu) 二、 8031 和程序存儲器的接口 27128 是 28 引腳的芯片，所擴展的片外程序 存儲器的容量達到 16KB,共用 14條地址線，用 P2 口的三位來傳送 A A A11,OE 端是輸出使能端，與單片機的 PSEN端相連。 GND ：數(shù)字地。 CE ：片選輸入端。 圖 33 8031 和 74LS373 連接圖 3． 1． 3 程序存儲器 27128 一、程序存儲器 27128 的引腳功能 [29] 27128 的引腳功能如圖 34所示 。 Qin+1 =Di(鎖存 —不會改變 )。 圖 32 74LS373結(jié)構(gòu)引 腳 二、 74LS373 與 8031 的接口 OE — 輸出控制端 （ 1）若 OE =1 時，鎖存器的輸出控制使得 Q7～ Q0呈現(xiàn)高阻態(tài)（ 3 態(tài)）。 一、 74LS373 結(jié)構(gòu)引腳 先用作地址總線，在地址鎖存信號 ALE 脈沖的后沿下跳時，地址被鎖存為 A7～A0。地址鎖存為 ALE 鎖存器可使用三態(tài)緩沖輸出的鎖存器 74LS373 或 8282，也可以使用帶清除端的鎖存器 74LS273，根據(jù)需要，本系統(tǒng)使用 74LS373。 EA（片外存儲器選擇）：對于 8031 來講當 EA 為高電平時不能工作，只有 EA為低電平時，才能訪問外部程序存儲器，正常工作。 三、控制引腳： PSEN (片外取指控制 )：此輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，讀取指令期間，每個機械周期兩次 PSEN 有效，但在次期間，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。這個反向放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 時鐘引腳 2 個時鐘引腳 XTAL XTAL2 外接晶體與片內(nèi)的反向放大器構(gòu)成了一個振蕩器，它為單片機提供了時鐘控制信號。 P3 口： 8位準雙向 I/O 端口，另外還兼有中斷，定時器 /計數(shù)器，串行通道。 15 但輸出的低位數(shù)據(jù)必須用鎖存器鎖存。主要 包括單片機最小系統(tǒng)，檢測電路，輸入通道，執(zhí)行單元，輸出通道以及鍵盤顯示電路的設(shè)計。 蜂鳴音報警接口電路的設(shè)計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過 MCS51 的一根口線經(jīng)驅(qū)動器驅(qū) 動便可發(fā)生，電路簡單，價格便宜。CRT終端是目前微型計算機控制系統(tǒng)中最常用的顯示設(shè)備。在這些顯示方法中，顯示和記錄儀表能連續(xù)進行顯示和記錄。還有 4 4 的行、列可以構(gòu)成 16個按鍵的鍵盤等等。在按鍵數(shù)目較多時，獨立式鍵盤電路需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)繁雜，故此種鍵盤適用于按鍵較 少或操作速度較高的場合。它們是計算機應用系統(tǒng)中必不可少 部分。 （ 3）字長的選擇 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出一般都通過功率放大器推動執(zhí)行機構(gòu)。在實際應用中，對于電流輸出的 D/A轉(zhuǎn)換器，如果要模擬電壓輸出，可在其輸出端加一個由運算放大器構(gòu)成的電 路 ，將電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出。按 輸出 形式來分，有 電流 輸出 形式 和 電壓輸出型 ，其中電壓輸出型又有單極性輸出和雙極性輸出兩種形式。電動執(zhí)行器的優(yōu)點是能源取用方便，信號傳輸速度快和傳輸距離遠；缺點是結(jié)構(gòu)復雜、推力小、價格貴，適用于防 爆要求不高及缺乏氣源的場所。從結(jié)構(gòu)上來說，執(zhí)行 器一般都由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩部分組成。 log )1(2m inm ax? XXn ??? 綜上所述， 本系統(tǒng) 采用 ADC0809 作為 A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有 16 路多路開關(guān)、數(shù)據(jù)放大器、采樣 保持器及 12 位 A/D轉(zhuǎn)換器，其本身就已構(gòu)成了一個完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來分，有 8 位、 10 位、 12 位、 16位等。其優(yōu)點是成本較低，但電路結(jié)構(gòu)復雜、精度低、可靠性差[18]。這種方法的優(yōu)點是轉(zhuǎn)換速度快，精度高，工作可靠，即使某一通道出現(xiàn)故障也不 會影響其它通道的工作，相應的軟件也比較簡單。 從源發(fā)射出來的β粒子穿過氣隙中的紙吸收掉一部分，未被吸收的β穿過紙張在電離室中產(chǎn)生一個小電流，該電流是源和探測器間物質(zhì)質(zhì)量的函數(shù)，放大器測得該電流并變成電壓送到高精度電壓 —— 頻率轉(zhuǎn)換器 ， 所產(chǎn)生的脈沖串在一個精確的時間間隔之內(nèi)，由一個計數(shù)器，并由計算機讀取 ， 原理圖如 22 所示 [32]。傳感器輸出信號有很多形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，輸出信號的形式由傳感器的原 理確定 [17]。 因此，輸入輸出通道的設(shè)計是計算機控制系統(tǒng)設(shè)計中的一個非常重要的環(huán)節(jié)。由于 MCS51 系列單片機具有 性能 穩(wěn)定，價格低的特點，所以在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，主要采用 MCS51 系列單片機。 （ 5）單片機控制系統(tǒng)可集中操作顯示：利用各種外部設(shè)備，可方便進行打印、顯示、記錄、讀出數(shù)據(jù)及表格，容易實現(xiàn)各種邏輯判斷，越線警報等功能，可以隨時進行參數(shù)在線修改，便于集中操作顯示 [16]。對于 15 位有效字長的單片機，其精度可達 %以上。這種模式的最大特點是設(shè)計者可根據(jù)自己的實際需求開發(fā)、設(shè)計一個單片機系統(tǒng)，因而更加方便，更加靈活，并且成本低。 它具有 ： （ 1） 可靠性高、抗干擾能力強 ；（ 2）功能完善、擴展方便、組合靈活、實用性強 ；（ 3） 編程簡單、使用方便、控制過程可 8 變 、具有很好的柔性 ；（ 4） 體積小、重量輕、功耗低 等特點。 這種控制機采用 STD（ Standard）總線，該總線曾在 20 世紀 80 年代末 20 世紀 90 年代初風靡了整個工業(yè)控制領(lǐng)域，但近年來隨著工業(yè) PC 的發(fā)展，開始逐漸退出歷史的舞臺。目前，已有各種各樣的微型控制系統(tǒng)在工業(yè) 中得到應用。而在DDC 系統(tǒng)中，由于微機代替了常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器，因此要改變控制方法，只要改變程序就可以實現(xiàn)了，無須對硬件線路作任何改動。該系統(tǒng)常用在計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試階段，進行數(shù)據(jù)檢測、處理及實驗新的數(shù)學模型，調(diào)試新的控制程序等。 因此閉環(huán)控制 具有 抑制內(nèi) 、外擾動 ， 精度高 等優(yōu)點 ，有利于實現(xiàn)高精度控制。這樣絕干定量的控制就變成了一個單輸入 單 輸出的系統(tǒng)。 本系統(tǒng)主要研究紙張定量的自動控制， 控制要求 為： 紙張定量 設(shè)定值 為100克 /平方米； 控制 誤差為177。 6 1． 4 本課題的研究內(nèi)容 紙張質(zhì)量主要取決于兩個指標：定量和水份。該中心也從事紙機數(shù)學模型開發(fā)、控制方