【正文】 入口鍵閉合K1ST=1？K2CD=1？計(jì)算機(jī)鍵號(hào)執(zhí)行按鍵功能程序返回K1ST←1K1ST←0K2CD←0NNYYYN圖56 鍵掃描與處理程序框圖 The block flow diagram of key scan and deal參數(shù)增減鍵處理程序的功能是在“增”或“減”鍵按下時(shí)，參數(shù)自動(dòng)遞增或遞減（速度慢到快），直至鍵釋放為止。如果為1，則說(shuō)明此次按鍵已做過(guò)識(shí)別處理，只是沒(méi)釋放按鍵而已，中斷返回，當(dāng)按鍵釋放后，K1ST和K2CD將置為初始的0狀態(tài)，為下次按鍵識(shí)別做好準(zhǔn)備。當(dāng)K1ST=0時(shí)，表示還沒(méi)有進(jìn)行去除抖動(dòng)的處理，此時(shí)置K1ST=1，并中斷返回。當(dāng)有且僅有一鍵按下時(shí)才予以識(shí)別，如有兩個(gè)或多個(gè)鍵同時(shí)按下將不予以處理，在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)標(biāo)志位，第一個(gè)為去除抖動(dòng)標(biāo)志位KIST，第二個(gè)為已識(shí)別完按鍵的標(biāo)志位K2CD。查詢(xún)方式BUSY有效發(fā)送打印數(shù)據(jù)產(chǎn)生信號(hào)送下一位數(shù)據(jù)結(jié)束有效？YNNYNY圖55 打印查詢(xún)流程圖 The flow chart of mimeograph and demand 鍵盤(pán)模塊設(shè)計(jì)采用軟件消抖的方法，以定時(shí)掃描工作方式檢測(cè)各按鍵的狀態(tài)。單片機(jī)在打印機(jī)忙線(xiàn)BUSY為低電平時(shí)，輸出數(shù)據(jù)，產(chǎn)生選通脈沖信號(hào)信號(hào)脈沖，將數(shù)據(jù)總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)鎖存入打印機(jī)中，在打印機(jī)處理此數(shù)據(jù)期間，忙線(xiàn)為高電平，此時(shí)主機(jī)不能向打印機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，否則數(shù)據(jù)丟失。在讀寫(xiě)數(shù)據(jù)之前，首先判斷“忙”標(biāo)志。開(kāi)始設(shè)置堆棧指針初始化RAM和器件初始化自診斷顯示手動(dòng)手操作處理鍵掃描處理串行通訊子程序出錯(cuò)處理出錯(cuò)正常是否KEY圖52 監(jiān)控主程序流程圖 The flow chart of main monitor program自診斷程序入口設(shè)置調(diào)試值造通測(cè)試通道輸入A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與測(cè)試作比較檢測(cè)軟件模塊返回出錯(cuò)處理不符不正常符合正常圖53 自診斷程序流程圖 The flow chart of self diagnostic program 顯示模塊流程圖顯示流程圖如圖54所示。 系統(tǒng)各模塊流程圖 系統(tǒng)監(jiān)控主程序流程圖圖52所示為監(jiān)控主程序流程圖，監(jiān)控主程序手動(dòng)復(fù)位后首先執(zhí)行，程序從0000H開(kāi)始執(zhí)行。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，對(duì)系統(tǒng)的輸入信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，由于各輸入、輸出量的量程不盡相同，為了控制算法輸入、輸出量的統(tǒng)一，對(duì)它們進(jìn)行歸一化處理。對(duì)溫度、壓力過(guò)高或過(guò)低等各種異常情況進(jìn)行報(bào)警和實(shí)時(shí)處理，報(bào)警信號(hào)顯示。以專(zhuān)用的自檢程序進(jìn)行自檢，用于發(fā)現(xiàn)固定性的硬件或軟件故障。2）系統(tǒng)自診斷。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的基本功能系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的基本功能有： 1）數(shù)據(jù)檢測(cè)、顯示功能。3）INT0中斷源:作為掉電保護(hù)處理，當(dāng)檢測(cè)到掉電信號(hào)時(shí)，封鎖對(duì)RAM讀寫(xiě)，以防止數(shù)據(jù)丟失，它工作在高優(yōu)先級(jí)。由于晶振為6MHz，故其時(shí)間常數(shù)計(jì)算如下 =2ms （51）X=1C18H，TH1=0E0H，TL1=18H。圖51 監(jiān)控程序的基本組成 Monitor routine basic position 單片機(jī)AT89S51的中斷資源安排： 1）定時(shí)器T1中斷源:作為動(dòng)態(tài)掃描鍵盤(pán)，顯示刷新的定時(shí)器。系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化和模塊化的設(shè)計(jì)方法。這種思路對(duì)于可重復(fù)使用的子程序顯得尤為優(yōu)越，因?yàn)椴粌H程序結(jié)構(gòu)清晰，而且節(jié)約程序存儲(chǔ)空間。各發(fā)光二極管報(bào)警指標(biāo)燈對(duì)應(yīng)的故障或指示：：表示控制器處于微機(jī)控制方式：燈亮，表示處于手動(dòng)操作方式（LED1）：手動(dòng)/自動(dòng)方式指示燈（LED2）：二次供水溫度上限報(bào)警（LED3）：二次供水溫度下限報(bào)警（LED4）：二次供水壓力過(guò)高報(bào)警（LED5）：二次供水壓力過(guò)低報(bào)警圖418 聲光報(bào)警部分電路 The partial circuit of the acoustooptic reports to the police 圖419為鍵盤(pán)、打印、報(bào)警總體電路。圖417 打印電路部分 The part of print circuit 報(bào)警電路如圖418。另外，為了數(shù)據(jù)積累、存檔，我們配置了TPμP—24TP點(diǎn)陣微型臺(tái)式打印機(jī)。由于8255A口接鍵盤(pán)，B口接打印機(jī)，C口接報(bào)警顯示和揚(yáng)聲器，故需將8255編程為A口方式0輸入，B口方式0輸出，C口輸出。A、B、C端口地址分別是A口地址：7FFCH；B口地址：7FFDH；C口地址：7FFEH；控制口地址：7FFFH。該設(shè)計(jì)使用8255A可編程并行I/O接口芯片，它具有3個(gè)8位的并行I/O口，具有三種工作方式，可以通過(guò)程序改變其功能，因而使用靈活方便，通用性強(qiáng)，可作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接的中間接口電路。圖416 鍵盤(pán)部分電路 part of circuit of keyboard 打印電路部分設(shè)計(jì)打印電路如圖417所示。 ：停止報(bào)警；按此后，揚(yáng)聲器將關(guān)閉，報(bào)警燈停止亮，停止報(bào)警。 ：手動(dòng)/自動(dòng)選擇鍵，按此鍵LED1燈亮，表示控制器處于手動(dòng)狀態(tài)。 ：加一鍵，每按一次，光標(biāo)位置上的參數(shù)加一，有進(jìn)位功能。控制面板上安排8個(gè)鍵，其功能如下： ：設(shè)定有效鍵，表示設(shè)定或修改的參數(shù)值有效。本次設(shè)計(jì)采用8255A的A口設(shè)立8個(gè)獨(dú)立式按鍵。 圖415 液晶顯示接口電路 The liquid crystal display connection circuit 鍵盤(pán)、打印、報(bào)警電路部分設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)電路部分設(shè)計(jì)鍵盤(pán)電路如圖416所示。E信號(hào)由WR和RD信號(hào)在邏輯與非后產(chǎn)生，然后由地址譯碼器74LS138的輸出Y4作為片選信號(hào)選通控制，由此確定了AT89S51的操作字符型液晶顯示模塊的唯一地址選擇。其電路如圖415所示。圖414 MDLS40266芯片電路圖 The MDLS40266 slice electric circuit diagram直接控制方式就是計(jì)算機(jī)把字符型液晶顯示模塊作為存儲(chǔ)器或者是I/O設(shè)備直接掛在計(jì)算機(jī)的總線(xiàn)上。計(jì)算機(jī)與字符型液晶顯示模塊的連接方法一般有兩種，一種為直接訪(fǎng)問(wèn)方式，另一種為間接控制方式。字符型液晶顯示模塊MDLS40266由一塊四乘以二十的點(diǎn)陣液晶屏、一片液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制器HD44780U和5片液晶顯示驅(qū)動(dòng)器HD44100及其輔助電路組成。圖413 輸出電路圖 Output circuit diagram 液晶顯示接口電路部分設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，要顯示8個(gè)參數(shù)，需要接近60個(gè)字符，傳統(tǒng)的數(shù)碼管LED不能滿(mǎn)足要求。輸出信號(hào)電路圖如圖413所示，其中控制兩臺(tái)補(bǔ)水泵的交流繼電器與循環(huán)泵一樣，故沒(méi)有畫(huà)出。、選用SSR（交流固態(tài)繼電器）作為循環(huán)水泵的控制元件。圖412 AD558芯片電路圖 The AD558 slice electric circuit diagram AD558的主要技術(shù)參數(shù)如下：1）分辨率：8位2）功耗：3）內(nèi)有精密的能隙電壓基準(zhǔn)4）電流穩(wěn)定時(shí)間：1μs5）工作電源：?jiǎn)我浑娫措妷?5V—+15V6）輸出形式：電壓輸出（兩種標(biāo)定范圍）而其余六個(gè)輸出量均為開(kāi)關(guān)量，可直接利用AT89S51單片機(jī)的P1口進(jìn)行輸出。該設(shè)計(jì)選用8位D/A轉(zhuǎn)換器AD558如圖412所示，輸出模擬信號(hào)，作為變頻器的輸入信號(hào)。在工作時(shí)，其中有一臺(tái)補(bǔ)水泵處于變頻調(diào)速狀態(tài)，而另一臺(tái)補(bǔ)水泵為工頻恒速或停機(jī)等待狀態(tài)。表43 熱力站控制點(diǎn)清單 Thermal energy station control point detailed list序號(hào) 控制點(diǎn)名稱(chēng) 控制點(diǎn)位置 信號(hào)1 1補(bǔ)水泵 啟/停 開(kāi)關(guān)2 2補(bǔ)水泵 啟/停 開(kāi)關(guān)3 1循環(huán)泵 啟/停 開(kāi)關(guān)4 2循環(huán)泵 啟/停 開(kāi)關(guān)5 3循環(huán)泵 啟/停 開(kāi)關(guān)6 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 啟/停 開(kāi)關(guān)7 變頻器 啟/停 大小在補(bǔ)水泵變頻定壓系統(tǒng)中，根據(jù)設(shè)定值與測(cè)得的旁通管壓力的差值，經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算得出一調(diào)節(jié)參量，經(jīng)由D/A變換把這一調(diào)節(jié)參量送給變頻器，控制水泵轉(zhuǎn)速，從而保持定壓點(diǎn)壓力恒定。圖411 420mA/05V的轉(zhuǎn)換電路 The switching circuit of 420mA/05V 模擬量、開(kāi)關(guān)量輸出電路部分設(shè)計(jì)在微機(jī)系統(tǒng)輸出中，要控制七個(gè)量，其中六個(gè)是開(kāi)關(guān)量，一個(gè)模擬量。圖410 模擬量輸入電路圖 The simulation quantity input circuit diagram由于AD574只能將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，故傳感器輸出的是電流信號(hào)就必須采用I/V變換電路進(jìn)行變換。二次供/回水壓力的檢測(cè)，直接由導(dǎo)壓管導(dǎo)出，經(jīng)DBY130Q和DBY120Q的電動(dòng)壓力變送器輸出420mA電流信號(hào)。利用溫度傳感器測(cè)得一、二次供/回水的溫度，經(jīng)溫度變送器變?yōu)?20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。 圖49 LF398芯片電路圖 The LF398 slice circuit diagram表42顯示的是多路開(kāi)關(guān)通道與對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)。5V177。本次設(shè)計(jì)采用LF398采樣/保持器如圖49。10V之間選擇，輸出為單極性二進(jìn)制原碼或雙極性偏移二進(jìn)制碼。其模擬信號(hào)輸入范圍允許在0~+10V，0~+20V以及177。該轉(zhuǎn)換器內(nèi)部具有參考電壓和時(shí)鐘電路，無(wú)需外接任何元器件，即可獨(dú)立完成A/D轉(zhuǎn)換，給用戶(hù)提供了極大方便。其譯碼器具有禁止功能，便于對(duì)通道狀態(tài)的控制和通道數(shù)的擴(kuò)展。電平轉(zhuǎn)換單元可實(shí)現(xiàn)CMOS到TTL邏輯電平的轉(zhuǎn)換功能。在設(shè)計(jì)中采用CD4051如圖47所示多路模擬開(kāi)關(guān)，它是單端的8通路開(kāi)關(guān)，具有雙向轉(zhuǎn)換功能。表41 熱力站測(cè)點(diǎn)清單 Thermal energy station measuring point detailed list序號(hào) 測(cè)點(diǎn)名稱(chēng) 信號(hào) 備注1 高溫水供水溫度 4—20mA 0—200℃2 高溫水回水溫度 4—20mA 0—200℃3 二次水供水溫度 4—20mA 0—200℃4 二次水回水溫度 4—20mA 0—200℃5 室外溫度 4—20mA 50—50℃6 旁通管壓力 4—20mA 0—7 二次水供水壓力 4—20mA 0—因?yàn)?，供熱站溫度控制系統(tǒng)需要對(duì)多個(gè)模擬量進(jìn)行檢測(cè)，因此，需要使用多路開(kāi)關(guān)，本次設(shè)計(jì)選用CD4051雙相、八路多路開(kāi)關(guān)，因?yàn)樗菬o(wú)觸點(diǎn)的集成電路開(kāi)關(guān)，它的優(yōu)點(diǎn)是頻率高，體積小，并可用程序進(jìn)行控制。按這種方法擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器的地址空間為（0000H—1FFFH），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間（2000H—3FFFH）。存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路圖45所示，系統(tǒng)采用全地址譯碼法。2）6264靜態(tài)RAM：6264是8K8位的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片，它采用CMOS工藝制造，單一+5V供電，額定功耗200mW，典型存取時(shí)間200ns。采用6264靜態(tài)RAM如圖44，作為擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 。由于存儲(chǔ)器容量太少，因此需要配置外部存儲(chǔ)器。圖42 AT89S51芯片電圖 The AT89S51slice electric circuit diagram本次設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)，主要由以下五部分硬件電路所組成：1）存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路；2）模擬量輸入電路；3）模擬量、開(kāi)關(guān)量輸出電路；4）液晶顯示電路；5）打印、鍵盤(pán)、報(bào)警電路。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所有其它片內(nèi)控制單元功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。5）AT89S51設(shè)有靜態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下工作，支持兩種軟件可選的省電模式。它的堆棧位置也是可編程的，堆棧深度可達(dá)128字節(jié)。2）AT89S51可以對(duì)64KB的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址，并且不受該系統(tǒng)中其它各種芯片型號(hào)的影響，對(duì)內(nèi)外總空間為64KB范圍的程序存儲(chǔ)器進(jìn)行尋址。AT89S51硬件結(jié)構(gòu)有如下一些主要特點(diǎn)：1）AT89S51單片機(jī)內(nèi)的I/O口的數(shù)量和種類(lèi)較多且齊全尤其是它有一個(gè)全雙工的串行口。圖41 溫度控制系統(tǒng)硬件原理圖 The hardware principle diagram of temperature control system 從傳感器采集的各個(gè)模擬量信號(hào)進(jìn)入多路模擬開(kāi)關(guān)CD4051，經(jīng)I/V變換、放大后，利用AD574A、A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，以供控制、運(yùn)算處理模塊使用。4 溫度控制系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的硬件組成設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)選用AT89S51單片機(jī)作主處理器，并采用可編程邏輯器件8255A，用來(lái)完成接口I/O線(xiàn)的擴(kuò)展及多種邏輯功能的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)我們應(yīng)看到，微機(jī)控制技術(shù)也將推動(dòng)儀表行業(yè)的某些監(jiān)測(cè)儀表的迅速發(fā)展，使其適應(yīng)供熱站上各種不同工藝參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)儀的需要，進(jìn)而滿(mǎn)足供熱站自動(dòng)控制的要求。聯(lián)網(wǎng)后將對(duì)能源的利用率進(jìn)一步提高，這對(duì)于能源有限并且利用率低的我國(guó)來(lái)說(shuō)是有著重要意義的。充分地利用專(zhuān)家知識(shí)或熟練操作者的經(jīng)驗(yàn)，成功地解決了理論精確模型難以建立這一困難。理論模型難以建立。而對(duì)于一些原來(lái)自動(dòng)化運(yùn)行欠佳的供熱站，這個(gè)值將更大些，節(jié)能更明顯。6）節(jié)約了蒸汽，減少運(yùn)行成本，提高了人們的生活質(zhì)量(通過(guò)人們對(duì)室內(nèi)溫度的舒適性角度進(jìn)行供熱)。4）在運(yùn)行監(jiān)督指導(dǎo)方面，微機(jī)系統(tǒng)可以對(duì)啟動(dòng)、監(jiān)視、運(yùn)行過(guò)程中的工作狀況進(jìn)行計(jì)算和監(jiān)控，對(duì)主要參數(shù)變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，進(jìn)行操作程序的監(jiān)視等。2）運(yùn)行中能隨時(shí)快速而簡(jiǎn)便地修改各種運(yùn)行參數(shù)的控制值(給