【正文】 MOV DIN，CSETB SCLKCLR SCLKDJNZ R2，OUT_56151SETB SCLK ；在時鐘上升沿移入最低位數據CLR SCLKSETB CS ；將輸入寄存器數據傳輸到DAC寄存器中RET 8路D/A輸出采用動態(tài)刷新的方式進行，即每隔2ms打開一路D/A輸出，從第0路到第7路周而復始地不停進行。輸入時序如圖216所示 ，當片選為低時，輸入數據在DIN端隨時鐘信號SCLK移入內部輸入寄存器，輸入數據時，高位在前低位在后，在SCLK的上升沿移入；端電平由低到高的跳變造成輸入寄存器的數據傳輸到DAC寄存器中；當為高電平時，數據不能移入。轉換輸出電流I在OUT+與OUT（外接負載）之間輸出，I與D/A轉換輸出電壓Vout之間的關系由式確定，D/A轉換器滿量程輸出電壓Vout與D/A轉換器的參考電壓由式Vout=2Vref確定。180。輸 入 狀 態(tài)導 通 通 道INHIBITCBA00000000110010200113010040101501106011171180。、開關切換到其他通道時則該輸出回路對電壓信號起保護作用。多路模擬開關CD4051的控制導通關系如表27所示，、可以將D/A轉換的模擬電壓輸出到與前向8路通道相對應的輸出通道保持電路中。 圖215 多路4～20mA輸出電路 圖215中采用1個D/A轉換器TLC5611個8路模擬開關CD4051及8套模擬保持電路構成了8路模擬量輸出電路。SCLK、DIN、。在圖215所示的電路中，U1 TLC5615是串行輸入方式的10位D/A轉換器，引腳SCLK用于連接串行時鐘輸入，引腳DIN用于連接串行數據輸入，引腳是低電平有效的片選信號，引腳REF是參考電壓輸入端，引腳OUT是D/A轉換模擬電壓輸入端。1． 4～20mA模擬量輸出電路該電路是將所檢測的每路溫度都對應地輸出一個與之成線性關系的4～20mA電流信號，以便根據需要供給調節(jié)器、記錄裝置或DCS系統(tǒng)。當AT89C55 晶體振蕩器取12MHz時，編程如下：MOV T2CON，04H ；T2工作于方波產生器方式MOV T2MOD，02HMOV RCAP2H，0FFH ；輸出方波頻率為250kHzMOV RCAP2L，0F4H② A/D轉換結果讀出程序 如圖213所示，當BUSY信號由高跳變到低時，將觸發(fā)INT1中斷，在INT1中斷服務程序中將A/D轉換結果讀出，存放于內部RAM 30H、31H中。第二，在BUSY 信號由高電平跳變?yōu)榈碗娖剿查g，以中斷形式通知CPU，以讀出A/D轉換后的數字碼。第一，控制T1計數。 ② A/D轉換結果的讀取ICL7135的時鐘信號源于AT89C55的T2計數器方波輸出，同時接至AT89C55的T1，利用T1計數器記錄BUSY為高電平時的時鐘周期數。常見的時鐘電路要取得精確的低頻信號通常是很困難的。這就省去了另外設計時鐘電路的麻煩。① ICL7135時鐘信號提供。（2）硬件接口電路 根據圖211所示時序設計的A/D轉換硬件接口電路如圖213所示。當選擇時鐘頻率為250KHz時讀取A/D轉換結果的時間為：1000/250000=4ms。據此，如果單片機要接到ICL7135分時輸出的BCD碼，至少要占有9條I/O線。 圖211 串行輸出時序圖 圖212 分時并行輸出時序圖 在圖212所示的時序里，經A/D轉換后的數字碼，通過DDDDDBBBB8這9個引腳分時輸出。一般10條左右指令可以完成上述操作。根據以上的分析，只要將ICL7135的時鐘信號接入AT89系列單片機的計數器，記錄BUSY為高電平時所經歷的時鐘周期，將所記錄的時鐘周期數減去10001后就是A/D轉換的數字碼。在整個SI階段，BUSY一直維持高電平，直到RI階段積分回零后再經過一個時鐘周期為止，BUSY重新恢復為低電平。從圖211所示的時序可以看到，一個完整的測量周期包括三個階段：自動穩(wěn)零（即AZ）階段，信號積分（即SI）階段，參考電壓積分（即RI）階段。ICL7135的引腳布置圖如圖210所示。ICL7135的主要技術指標如下：● 轉換精度為1/19999；l 雙極性轉換，數字滿碼輸出為19999；l 自動穩(wěn)零技術，保證0V信號輸入時，數字碼0輸出；l 高輸入阻抗，輸入1pA漏電流；l 差分輸入；l 零點極性檢測；l 僅需單一參考電源；l 具有過量程與欠量程指示，便于實現自動量程轉換；l 所有輸出電平符合TTL電平標準；l 具有并行與串行兩種輸出信號形式。在選擇A/D轉換器和設計A/D轉換電路時，應當盡量少占用單片機的資源。 單片機的I/O接口資源有限，要滿足與前向通道、后向通道、人機界面、通信電路的接口需要，因此I/O資源非常緊張。對于本設計任務而言，測量的是工業(yè)過程的溫度參數，其變化緩慢，一般場合，℃的變化，因此可以選擇轉換精度較高，速度較慢的雙向積分式A/D轉換器，而且在A/D轉換器之前不必加采樣保持器。 轉換速度選取的依據是測量信號的變化頻率。從目前市場供應的A/D轉換器來看，量化誤差與線性度兩個指標一般都很高。6．A/D轉換電路 A/D轉換電路設計的核心是A/D轉換器的選擇，選擇時主要考慮三項技術指標：轉換精度、轉換速度和對單片機接口資源的耗用。 回到圖27所示的前向通道硬件電路圖，圖中RRRR4組成了動態(tài)穩(wěn)零電路的標準零信號，取R1=R2=10KΩ、R3=R4=100KΩ時，每測量一輪8路溫度之前，先通過多路開關將放大器接通零信號，通過A/D轉換將其輸出存在在單片機的內部RAM中，以后每測量一路有效信號后，利用軟件減去零信號，實現了動態(tài)穩(wěn)零的效果。當SW切向上時，放大器輸出為：式中為運算放大器的失調電壓。開關SW切向上，接通Vab有效輸入信號；開關SW切向下，接通零輸入信號。這是運放放大直流小信號存在的致命弱點，必須加以克服。在溫度穩(wěn)定情況下，失調電壓隨時間的變化也變化，定義為時漂系數。 5．動態(tài)穩(wěn)零電路作用：抑制溫漂和時漂電壓工作原理：模擬運算放大器由于制造工藝的限制，總存在一定的失調電壓。Pt100的測量上限溫度為850℃，對應的阻值為RPtmax=。4．放大電路 在圖27中，由U4D、R2RR3R32構成反相放大器，增益A由下式確定：式中， 為測量上限橋路輸出電壓。為了解決這一問題，引入阻抗匹配電路。如果沒有這一級阻抗匹配電路，測量橋路的輸出阻抗與多路模擬開關的導通電阻以串聯形式接到運算放大器的輸入端，作為運算放大器的輸入電阻存在。通過上述控制電路，使9個R/V轉換電路，分時公用1路放大器和A/D轉換器，可以降低硬件成本。這樣， 、控制三個多路開關和3/8譯碼器，分時將9個R/V轉換橋路的輸出接通后級放大電路和A/D轉化電路?？刂埔_狀態(tài)與導通通道關系如表25所示。放大電路的輸入阻抗越小，對干擾就越不敏感，因此C，可以獲得較好的濾波效果。上述結論，可自行推導或實驗驗證。要求RRR7及Va的溫漂系數小于等于50ppm。綜合以上因素，在Va=5V時，可取R6=R7=10KΩ。RR7選取時，要考慮，當橋臂中引入0～5Ω電阻時，所產生的誤差不應超過設計任務規(guī)定的技術指標。r大小是不確定的，和具體的應用場合有關，無法在儀表出廠時通過標定克服。當橋臂電流小于2mA時，橋路的靈敏度將降低。RR7阻值的選取主要考慮兩個因素。說明與引線電阻無關，即可以有效地克服引線電阻影響問題下面討論各參數的選取，一般取。當橋路電阻RRR7隨周圍環(huán)境溫度發(fā)生變化，即出現溫漂時，只要R6與R7漂移幅度、方向一致，R6=R7 R5，則橋路輸出電壓受溫漂影響很小。 。 ① 克服橋路供電電源Va波動影響，克服橋路電阻溫漂影響。 采用惠斯登電橋的方式進行R/V轉換的主要優(yōu)點是，利用橋路的對稱平衡特點，有效地克服供電電源Va波動，克服Pt100引線電阻影響，克服橋路電阻溫漂問題。實現了R/Ｖ（電阻/電壓轉換）轉換。來自Pt100溫度傳感器發(fā)出的電阻信號以3線形式接到abc1處，a1接Pt100的一端，bc1接Pt100的另一端，于是由Pt100、RRR7構成一個惠斯登電橋，如圖28所示。其中，第1個惠斯登電橋沒有外接Pt100傳感器，設置它的目的是為動態(tài)穩(wěn)零電路提供零信號（）。原理框圖如圖所示，硬件電路如圖27所示。準備發(fā)送寫使能寄存器命令 CLR CS MOV A，WREN_INST ；將寫使能寄存器命令送A LCALL OUTBYT ；將1B命令發(fā)送出去 CLR SCK ；退出發(fā)送 SETB CS RETOUTBYT： MOV R0，8 ；1B，需要發(fā)送8個BIT位OUTBYT1： CLR SCK ；在SCK的上升沿，通過SI將內容送入X5045 RLC A MOV SI，C SETB SCK DJNZ R0，OUTBYT1 ；循環(huán)發(fā)送 CLR SI ；退出發(fā)送 RET圖25 EEPROM寫入流程 2）EEPROM寫入程序根據X5045的使用規(guī)則，向EEPROM內寫入內容，按圖25所示的流程進行。由于篇幅所限，X5045的相關操作時序不在這里介紹，請讀者參閱有關的技術手冊?！癢REN_CMD”是一個設置寫使能寄存器的子程序，“OUTBYT”是一個發(fā)送1B內容子程序。設置流程如圖24所示。不考慮保護EEPROM時，狀態(tài)寄存器內容可以設置為10H（參見X5045狀態(tài)寄存器的格式）。程序如下：CS BIT RST_WDT:CLR CS SETB CS RET設定WDT超時周期的驅動程序：根據X5045的使用要求，通過設定X5045的狀態(tài)寄存器實現超時周期的設置。4．驅動程序（1）WDT驅動程序 X5045中WDT的驅動程序有兩個，一個用于在單片機正常工作時訪問WDT，使WDT不產生復位信號，注意，這個程序應當每隔一個確定的時間間隔運行一次，該時間間隔應當小于WDT超時周期；另一個驅動程序設定WDT的超時周期。理論上講，這個時間越短越好，但對于慢速系統(tǒng)來講，太短的時間不是很有實際意義。ＷＤＴ超時周期選擇：Ｘ５０４５內部的ＷＤＴ超時周期有３個數值可以編程選定，即２００ｍｓ、６００ｍｓ、１．４ｓ。這就保證在Ｖｃｃ一旦跌落到單片機允許的工作電壓以下時，單片機處于復位狀態(tài)，否則單片機此時可能執(zhí)行某些錯誤的指令，產生不可預料的結果。電源電壓監(jiān)測：Ｘ５０４５工作時，監(jiān)視Ｖｃｃ跌落到一個確定的數值時，ｘ５０４５的復位引腳７將發(fā)出一個高電平有效的復位信號，使單片機復位。3．主機電路硬件原理 主機電路中主要包括AT89C55WD單片機和X5045芯片，就可以滿足系統(tǒng)對硬件資源的需求，硬件電路原理如圖23所示。 WD0、WD1：這兩位用于選擇看門狗定時器（Watchdog Timer）的超時周期，選擇范圍如表24所示。被選擇保護的部分只允許讀，不允許寫。BL1BL0被保護的陣列地址00無01180H～1FFH10100H～1FFH11000H～1FFH BL0、BL1：塊保護位，用于選擇EEPROM被保護的范圍。當該位為 “1”時，鎖存器置位；當該位為“0”時，鎖存器復位。WIP位是只讀的。當該位為“l(fā)”時，寫操作正在進行；當該位為“0”時，沒有寫操作在進行。在任何時候都可以讀狀態(tài)寄存器，即使在寫周期也如此，狀態(tài)寄存器的格式如表22所示。如果變?yōu)榈碗娖?，則鎖存器也被復位。WREN指令可設置鎖存器而WRDI指令將復位鎖存器。指 令 名指 令 格 式操 作ＷＲEN00000110設置寫使能鎖存器（允許寫操作）WRDI00000100復位寫使能鎖存器（禁止寫操作）RDSR00000101讀狀態(tài)寄存器WRSR00000001寫狀態(tài)寄存器（塊鎖定位）READ0000A8011從開始于所選地址的存儲器陣列中讀出數據WRITE0000A8010把數據寫入開始于所選地址的存儲器陣列（1～4B）表21?。兀担埃矗抵噶罴?）寫使能鎖存器 X5045包含一個寫使能鎖存器。（2）指令集X5045的各種操作，包括寫使能鎖存器的置位與復位、讀/寫狀態(tài)寄存器、讀/寫EEPROM，都是通過向X5045發(fā)出有關指令進行的。的上升沿將復位看門狗定時器。它將保持高電平直至Ｖｃｃ上升到最?。郑悖銠z測電平２００ｍｓ為止。復位（ＲＥＳＥＴ）：Ｘ５０４５的ＲＥＳＥＴ高電平有效。寫保護（）：當為低電平時，向Ｘ５０４５的寫操作被禁止，但是器件的其他功能仍正常。操作碼、地址或出現在ＳＩ引腳上的數據在時鐘輸入的上升沿鎖存，而ＳＯ引腳上的數據在時鐘輸入的下降沿之后發(fā)生改變。