【正文】 1)A/D 轉換器把測力傳感器輸出的模擬電壓變成數(shù)字量，我們選用的是 AD574A 十二位 A。 系統(tǒng)的主流程圖設計系統(tǒng)軟件包括：動態(tài)顯示程序、A/D采樣程序、標度變換程序等。27華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文）圖 3178255 引腳圖28華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文）為了使本系統(tǒng)的整個監(jiān)控過程清晰明白，便于監(jiān)控和維修，程序設計時把系統(tǒng)的各種功能分為若干部分，對于每一部分編制相對獨立的程序塊，各程序在運行的時候各負其責。當 8255A 工作于方式 0 時，PC0~PC7:分為兩組（每組 4 位）并行 I/O 數(shù)據(jù)線；當 8255A 工作于方式 1 或方式 2 時，PC0~PC7 為 A 口、B 口提供聯(lián)絡信號。PB0～PB7:B 口數(shù)據(jù)線，雙向。2 位可構成四種狀態(tài)，分別尋址 A 口、B 口和 C 口和控制寄存器。WR ：寫信號，輸入端，低電平有效。RD：讀信號，輸入端，低電平有效。復位后，控制寄存器清零，A 口、B 口和 C口被置為輸入方式。D0~D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線。數(shù)據(jù)的輸入輸出、控制字和狀態(tài)信息的傳遞，均可通過數(shù)據(jù)總線緩沖器進行讀/寫控制邏輯8255A 讀/寫控制邏輯的作用是從 CPU 的地址和控制總線上接收有關信號，轉變成各種控制命令送到數(shù)據(jù)緩沖器及 A 組和 B 組的控制電路，控制 A、B 和 C3 個端口的操作。兩組的控制電路中分別有控制寄存器，根據(jù)寫入的控制字決定兩組的工作方式，也可以對 C 口每一位置“1”或清零。工作方式控制電路8255A 的三個端口在使用時可分為 A、B 兩組。當數(shù)據(jù)傳送不需要聯(lián)絡信號時，這 3 個端口都可以用作輸入口或輸出口。B 口：含有一個 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個 8 位輸入鎖存器（不鎖存）。3 個 I/O 口都可以通過編程選擇為輸入口或輸出口，但在結構和功能上有所不同。本數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)選用 ADG659，其引腳如圖 316 所示。25華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文）多路開關的選型典型的多路開關有 CD4051(雙向 8 選 1)、CD4052(雙向 2 個 4 選 1)等。4）可用在 8086 的譯碼電路中，擴展內存。2）利用 EE2 和 E3 可級聯(lián)擴展成 24 線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成 32 線譯碼器。其工作原理如下：1)當一個選通端（E1）為高電平，另兩個選通端（E2)和/(E3)）為低電平時，可將地址端（A0、AA2）的二進制編碼在 Y0 至 Y7 對應的輸出端以低電平譯出。鎖存器的最主要作用是緩存，其次完成高速的控制其與慢速的外設的不同步問題，再其次是解決驅動的問題，最后是解決一個 I/O 口既能輸出也能輸入的問題。圖 314放大器電路設計 其他元器件的選型鎖存器的選型鎖存器(Latch)是一種對脈沖電平敏感的存儲單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。電壓放大倍數(shù)達到 104～105 倍；輸入電阻達到 105Ω ；輸出電阻小于幾百歐姆；外電路中的電流遠大于偏置電流；失調電壓、失調電流及其溫漂很小，造成電路的漂移在允許24華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文）范圍之內，電路的穩(wěn)定性符合要求即可；輸入最小信號時，有一定信噪比，共模抑制比大于等于 60dB；帶寬符合電路帶寬要求即可。原因是運算放大器的電壓增益非常大，范圍從數(shù)百至數(shù)萬倍不等，使用負反饋方可保證電路的穩(wěn)定運作。一個運算放大器模組一般包括一個正輸入端、一個負輸入端和一個輸出端。放大器是一種直流耦合﹐差模（差動模式）輸入、通常為單端輸出（Differentialin,singleended output）的高增益（gain）電壓放大器，因為剛開始主要用于加法，乘法等運算電路中，因而得名。圖 313統(tǒng)通訊模塊電路設計 放大器電路設計放大器的主要作用是將傳感器輸出的微弱電信號放大到 A/D 轉換器需要的信號范圍。4）傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為 50 英尺（實際≤15 米）。2）傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率≤20Kbps。RI 振鈴信號（Ringing），當 DCE 收到對方的 DCE 設備送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效，通知 DTE 已被呼叫。CTS DCE 允許 DTE 發(fā)送（Clear To Send），該信號是對 RTS 信號的回答。DTR 數(shù)據(jù)終端準備好，Data Terminal Ready。1 個信號地線：SG。這種順序的規(guī)定對半雙工的通信線路特別有用，因為半雙工的通信才能確定 DCE 已由接收方向改為發(fā)送方向，這時線路才能開始發(fā)送。例如，只有當 DSR 和 DTR 都處于有效（ON）狀態(tài)時，才能在 DTE 和 DCE 之間進行傳送操作。3）地線 ：GND——保護地和信號地，無方向。2）數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線：發(fā)送數(shù)據(jù)(Transmitted dataTxD)——通過 TxD 終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到 MODEM，(DTE→DCE)。此線也叫做數(shù)據(jù)載波檢出(DataCarrier dectectionDCD）線。接收線信號檢出(Received Line detectionRLSD)——用來表示 DCE 已接通通信鏈路，告知 DTE 準備接收數(shù)據(jù)。這對 RTS/CTS 請求應答聯(lián)絡信號是用于半雙工 MODEM 系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。允許發(fā)送（Clear to sendCTS）——用來表示 DCE 準備好接收 DTE 發(fā)來的數(shù)據(jù)，是對請求發(fā)送信號 RTS 的響應信號。請求發(fā)送(Request to sendRTS)——用來表示 DTE 請求 DCE 發(fā)送數(shù)據(jù)，即當終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時，使該信號有效（ON 狀態(tài)），向 MODEM 請求發(fā)送。常用的只有 10 根，它們是：1）聯(lián)絡控制信號線：數(shù)據(jù)發(fā)送準備好（Data set readyDSR)——有效時（ON）狀態(tài)，表明 MODEM 處于可以使用的狀態(tài)。本數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)選用 RS232 通訊模塊，其引腳圖如圖 312 所示。目前較為廣泛地使用集成電路轉換器件，如 MC14821華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文）SN75150 芯片可完成 TTL 電平到 EIA 電平的轉換，而 MC148SN75154 可實現(xiàn) EIA 電平到TTL 電平的轉換。因此，為了能夠同計算機接口或終端的 TTL 器件連接，必須在 EIA RS232CE 與 TTL 電路之間進行電平和邏輯關系的變換。(3～15)V 之間。在 TxD 和 RxD 上：邏輯 1(MARK)=3V～15V邏輯 0(SPACE)=+3～+15V在 RTS、CTS、DSR、DTR 和 DCD 等控制線上：信號有效（接通，ON 狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V信號無效（斷開，OFF 狀態(tài)，負電壓)=3V～15V以上規(guī)定說明了 RS232E 標準對邏輯電平的定義。傳輸距離短的另一原因是 RS232 屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于 20m 以內的通信。RS232E 標準規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為 50、7100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200 波特。RS232E 總線標準設有 25 條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道。RS232E 是美國電子工業(yè)協(xié)會 EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標準。公稱壓力：常壓數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)傳感器電路設計如圖 311 所示。（+|t|）℃ B 級177。貼片式溫度傳感器和被測物體接觸面積大，接觸緊密，所以在一些表面溫度測量方面具有比較明顯的優(yōu)勢：測溫準確性高、反應速度快，體積小方便固定安裝。必須注意以下兩點：1)溫度傳感器熱電阻和顯示儀表的分度號必須一致2)為了消除連接導線電阻變化的影響，必須采用三線制接法。隔爆型溫度傳感器熱電阻可用于 Bla~B3c 級區(qū)內具有爆炸危險場所的溫度測量。端面溫度傳感器熱電阻 端面溫度傳感器熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計端面，它與一般軸向溫度傳感器熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。鎧裝溫度傳感器熱電阻 鎧裝溫度傳感器熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，它的外徑一般為 φ 2~φ 8mm，最小可達 φ mm。從溫度傳感器熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過溫度傳感器熱電阻阻值的變化來測量的，因此，溫度傳感器熱電阻體的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。溫度傳感器熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造溫度傳感器熱電阻。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。圖 310LED 顯示器接口電路圖 傳感器選型溫度傳感器熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。使用 8255 作 LED 顯示器接口，8255 只能輸出顯示段碼而不具有控制功能，動態(tài)控制要靠程序實現(xiàn)。由于位控線的驅動電流較大，因此，PC 口輸出加接 74LS06 進行反相并提高驅動能力。使用 8255 作 6 位 LED 顯示器接口電路。18華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文）為了實現(xiàn) LED 顯示器的動態(tài)顯示，需要給數(shù)碼管提供斷碼和位碼，因此，要用到接口芯片的兩個數(shù)據(jù)口，一個用于輸出 8 位段碼（帶小數(shù)點顯示），另一個用于輸出位碼，位碼的位數(shù)等于數(shù)碼管的個數(shù)。顯示時通過位控信號采用掃描的方法逐位地循環(huán)點亮各位數(shù)碼管。并排使用的多位數(shù)碼管成為 LED 顯示器。每段工作電流為 5～10mA，一直數(shù)碼管的 7 段 LED 全亮需要電流為 35～70mA。LED 顯示器主要特性：機械性能好，體積小，重量輕，價格低廉；能與 COMS 和 TTL 電路配合使用；使用壽命長，可達 105～106h。7 段數(shù)碼管由 7 個發(fā)光二極管組成，而 8 段數(shù)碼管則是在 7段發(fā)光二極管的基礎上再加一個圓點型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點。通過數(shù)碼管中發(fā)光二極管的亮度組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其他符號。LED 是 Light Emiting Diode（發(fā)光二極管）的縮寫，發(fā)光二極管是能將電信號轉換為光信號的電致發(fā)光器件。本數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng) A/D 轉換電路設計如圖 39 所示。CE：允許信號，高電平有效。12/ 8 =1 時，為 12 為輸出，12/ 8 =0 時，為 8 位輸出。轉換結束信號為輸出的狀態(tài)信號，供單片機查詢或中斷使用。STS：轉換結束信號。R/ C =0 時為讀信號。A0=0 時，讀高 8 位；A0=1 時，讀低 4 位。在 AT89C51 系統(tǒng)中使用 AD574A 芯片，其轉換數(shù)據(jù)應該分兩次讀出，并按高 8 位和低4 位分次。本數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)選用 AD574A，引腳圖如圖 38 所示。AD574A 是美國模擬期間公司的產(chǎn)品，由于芯片內有三態(tài)輸出緩沖器，所以接口時無需外加三態(tài)緩沖器。8 為 A/D 轉換器是逐次逼近式，由控制與時序電路、逐次逼近寄存器、樹狀開關以及 256R 電阻階梯網(wǎng)絡等組成。其中多路開關可選 8 個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，公用一個 A/D 轉換芯片進行轉16華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文）換。這一系列的處理過程構成了模擬輸入通道，如圖所示。模擬輸入通道的工作從采集信號開始。其中模/數(shù)轉換是把模擬量轉換為數(shù)字量，用 A/D 表示；反之，數(shù)/模轉換則是把數(shù)字量轉換為模擬量，用 D/A 表示。因此，又需要通過數(shù)/模轉換器把數(shù)字量轉換為模擬量。所謂“控”就是把采集的數(shù)據(jù)經(jīng)單片機計算、比較處理后得出結論，以對被控對象實施校正控制。這里的“連續(xù)”具有雙重含義：意識時間意義上的連續(xù)，即量值隨時間連續(xù)變化