【正文】 點(diǎn)的顯示位置，該字節(jié)內(nèi)容為 0～ 5，分別表示小數(shù)點(diǎn)的顯示位置在最左 1位到最右 1位。 圖 221 74HC374的內(nèi)部組成 驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)思路是 ，采用 “ 內(nèi)存映射 ” 的顯示原理，即 6位 LED的顯示內(nèi)容分別對(duì)應(yīng)單片機(jī)內(nèi)部 6B RAM，顯示周期設(shè)計(jì)為 12ms，每位 LED的顯示時(shí)間為 2ms，周而復(fù)始地輪流掃描，就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)顯示。 表 28 74HC374的真值表 輸 出 控 制 Clock D 輸 出 L ↑ H H L ↑ L L L L X Q0 H X X Z 在 74HC374的內(nèi)部集成了 8個(gè) D觸發(fā)器 。 圖 220 LED顯示接口電路 圖 220中， U1與 U2采用八 D型透明鎖存器和邊沿觸發(fā)器 ——74HC374，作為 I/O口的擴(kuò)展。 6位 LED數(shù)碼管顯示器各有 8個(gè)顯示段，每位 LED數(shù)碼管相同的段連在一起，由一個(gè) I/O擴(kuò)展芯片 U2統(tǒng)一進(jìn)行段驅(qū)動(dòng)，而各位的共陰極 COM端則由另一個(gè) I/O擴(kuò)展芯片 U1進(jìn)行位驅(qū)動(dòng)。 圖 219 按鍵的抖動(dòng)干擾 2． LED顯示接口電路及驅(qū)動(dòng)程序 在儀表的前面板上設(shè)計(jì)了 6位共陰極 LED數(shù)碼管顯示器 ，用于顯示各路實(shí)測溫度和設(shè)定參數(shù)。 8種按鍵方式如下，而且設(shè)計(jì)的按鍵驅(qū)動(dòng)程序，每調(diào)用一次，都有如下 8種結(jié)果之一： ① 鍵△單獨(dú)按下；結(jié)果則累加器 A中返回 “ 1” ； ② 鍵◇單獨(dú)按下；結(jié)果則累加器 A中返回 “ 2” ； ③ 鍵□單獨(dú)按下；結(jié)果則累加器 A中返回 “ 3” ； ④ 鍵△與鍵◇同時(shí)按下；結(jié)果則累加器 A中返回 “ 4” ； ⑤ 鍵△與鍵□同時(shí)按下；結(jié)果則累加器 A中返回 “ 4” ； ⑥ 鍵◇與鍵□同時(shí)按下；結(jié)果則累加器 A中返回 “ 6” ； ⑦ 鍵△、鍵◇與鍵□同時(shí)按下；結(jié)果則累加器 A中返回 “ 7” ； ⑧ 三鍵均未按下。 圖 218 按鍵接口電路 對(duì) 于 3個(gè)按鍵而言，最多可以有 8種按鍵方式。 由于按鍵個(gè)數(shù)少 ， 不需要對(duì)按鍵進(jìn)行編碼訪問 ， 直接連接在單片機(jī)的 、 、 。 儀表按鍵接口電路如圖 218所示 。 1． 按鍵接口電路及驅(qū)動(dòng)程序 通過儀表前面板上的按鍵操作 ， 可以查看檢測的溫度 、 報(bào)警設(shè)定值等參數(shù) ， 也可以向儀表內(nèi)輸入一些數(shù)據(jù) 。 以上限報(bào)警為例 ， 當(dāng)溫度超過上限報(bào)警值時(shí) ，令 “ 0”， 則三極管導(dǎo)通 ， 繼電器 J1得電 ， 使接點(diǎn)動(dòng)作；當(dāng)溫度低于上限報(bào)警值時(shí) ， 令 “ 1”， 則關(guān)閉上限報(bào)警 。輸入時(shí)序如圖 216所示 r e f2 21 20 m A100VI R ?? ? ?圖 216 TLC5615的輸入時(shí)序 2． 超限報(bào)警開關(guān)量輸出電路 當(dāng)某路溫度超過設(shè)定的報(bào)警值時(shí) ， 輸出一個(gè)機(jī)械接點(diǎn)信號(hào) ， 便于連接聲 、 光報(bào)警裝置 ， 進(jìn)行報(bào)警提示 。轉(zhuǎn)換輸出電流 I在 OUT+與OUT?（外接負(fù)載）之間輸出， I與 D/A轉(zhuǎn)換輸出電壓 Vout之間的關(guān)系由式確定，D/A轉(zhuǎn)換器滿量程輸出電壓 Vout與 D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓由式 Vout=2Vref確定。 圖 215 多路 4～ 20mA輸出電路 多路模擬開關(guān) CD4051的控制導(dǎo)通關(guān)系 如表 27所示，通過單片機(jī) 、 、 ，可以將 D/A轉(zhuǎn)換的模擬電壓輸出到與前向 8路通道相對(duì)應(yīng)的輸出通道保持電路中。 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(duì)應(yīng)地輸出一個(gè)與之成線性關(guān)系的4～ 20mA電流信號(hào) ， 以便根據(jù)需要供給調(diào)節(jié)器 、 記錄裝置或 DCS系統(tǒng) 。當(dāng) AT89C55 晶體振蕩器取 12MHz時(shí)，編程如下： MOV T2CON， 04H ； T2工作于方波產(chǎn)生器方式 MOV T2MOD， 02H MOV RCAP2H， 0FFH ；輸出方波頻率為 250kHz MOV RCAP2L， 0F4H ② A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出程序 如圖 213所示，當(dāng) BUSY信號(hào)由高跳變到低時(shí)，將觸發(fā) INT1中斷，在 INT1中斷服務(wù)程序中將 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出，存放于內(nèi)部 RAM 30H、 31H中。第二，在 BUSY 信號(hào)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(zhuǎn)換后的數(shù)字碼。第一，控制 T1計(jì)數(shù)。 ② A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取 ICL7135的時(shí)鐘信號(hào)源于 AT89C55的 T2計(jì)數(shù)器方波輸出，同時(shí)接至 AT89C55的 T1，利用 T1計(jì)數(shù)器記錄 BUSY為高電平時(shí)的時(shí)鐘周期數(shù)。 圖 213 A/D轉(zhuǎn)換接口電路 圖 214 T2計(jì)數(shù)器工作于方波產(chǎn)生器時(shí)的邏輯框圖 ① ICL7135時(shí)鐘信號(hào)提供 I CL7135的時(shí)鐘信號(hào)直接來自 AT89C55的 。 圖 210 ICL7135引腳布置圖 圖 211 串行輸出時(shí)序圖 圖 212 分時(shí)并行輸出時(shí)序圖 （ 2）硬件接口電路 根據(jù)圖 211所示時(shí)序設(shè)計(jì)的 A/D轉(zhuǎn)換硬件接口電路如圖 213所示。經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字碼有兩種輸出時(shí)序：串行輸出時(shí)序與分時(shí)并行輸出時(shí)序 ，分別如圖 211和圖 212所示。 ICL7135的主要技術(shù)指標(biāo) 如下： 轉(zhuǎn)換精度為 1/19999； ? 雙極性轉(zhuǎn)換，數(shù)字滿碼輸出為 19999； ?自動(dòng)穩(wěn)零技術(shù)，保證 0V信號(hào)輸入時(shí)，數(shù)字碼 0輸出； ?高輸入阻抗，輸入 1pA漏電流； ?差分輸入； ?零點(diǎn)極性檢測； ?僅需單一參考電源； ?具有過量程與欠量程指示，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換； ?所有輸出電平符合 TTL電平標(biāo)準(zhǔn)； ?具有并行與串行兩種輸出信號(hào)形式。 對(duì)于測量 8路溫度的溫度巡檢儀而言 ， 根據(jù)上述分析 ， 選擇轉(zhuǎn)換速度為 16次 /秒的A/D轉(zhuǎn)換器 ， 可以滿足要求 。 根據(jù)香農(nóng)定理 ， 采樣周期 （ 主要取決于 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間 ） 至少是測量信號(hào)變化周期的 1/2以下 。 從目前市場供應(yīng)的 A/D轉(zhuǎn)換器來看 ， 量化誤差與線性度兩個(gè)指標(biāo)一般都很高 。 6． A/D轉(zhuǎn)換電路 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)的核心 是 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 ， 選擇時(shí)主要考慮三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：轉(zhuǎn)換精度 、 轉(zhuǎn)換速度和對(duì)單片機(jī)接口資源的耗用 。 當(dāng) SW切向上時(shí)，放大器輸出為： 式中， VIO為運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓。開關(guān) SW切向上，接通 Vab有效輸入信號(hào)；開關(guān) SW切向下，接通零輸入信號(hào)。根據(jù)圖 28的測量橋路，當(dāng) R6=R7=10k?， R5=100?時(shí)，忽略引線電阻影響，測量上限橋路輸出電壓： 取 R29=1k?， R32=13k?，反相放大器增益為 13。 A/D轉(zhuǎn)換器 ICL7135滿碼輸出對(duì)應(yīng)的模擬電壓（模擬輸入信號(hào)上限）為 2V，考慮動(dòng)態(tài)穩(wěn)零的需要，這里取 。各路信號(hào)通過阻抗匹配電路接到運(yùn)算放大器時(shí)，各路信號(hào)的輸出阻抗統(tǒng)一為兩個(gè)跟隨器的輸出阻抗，解決了不同通道信號(hào)輸出阻抗不一致的問題。由于 8路測量橋路測量的溫度不可能完全一樣，多路模擬開關(guān)各通道導(dǎo)通電阻不一致，決定了運(yùn)算放大器在接通不同通道信號(hào)時(shí)，其輸入電阻不一致，因而增益不一致，產(chǎn)生誤差。 表 25 控制引腳狀態(tài)與導(dǎo)通通道關(guān)系 INH B A 導(dǎo) 通 通 道 0 0 0 X0、 Y0 0 0 1 X Y1 0 1 0 X X2 0 1 1 X Y3 1 X X 不通 表 26 4個(gè) I/O口狀態(tài)與接通電阻橋路的關(guān)系 導(dǎo) 通 橋 路 0 0 0 0 穩(wěn)零橋路 0 0 0 1 0通道 0 0 1 0 1通道 0 0 1 1 2通道 0 1 0 0 3通道 0 1 0 1 4通道 0 1 1 0 5通道 0 1 1 1 6通道 1 0 0 0 7通道 3．阻抗匹配電路 阻抗匹配電路由圖 27中的 U4A、 U4B兩個(gè)運(yùn)算放大器組成跟隨器實(shí)現(xiàn)?？刂埔_狀態(tài)與導(dǎo)通通道關(guān)系如表 25所示。 說明與引線電阻無關(guān)，即可以有效地克服引線電阻影響問題。當(dāng)橋路電阻 R R R7隨周圍環(huán)境溫度發(fā)生變化，即出現(xiàn)溫漂時(shí)，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。圖 28 R/V轉(zhuǎn)換電路 ,在圖 28的電路中，忽略引線電阻影響，認(rèn)定 r=0，則 PtAaP t 6RVVRR? ?5Ba57RRR? ? Rpt為 Pt100的阻值，當(dāng)取 R6=R7， R5=Rpt時(shí)， 。 采用惠斯登電橋的方式進(jìn)行 R/V轉(zhuǎn)換的主要優(yōu)點(diǎn) 是 ， 利用橋路的對(duì)稱平衡特點(diǎn) ，有效地克服供電電源 Va波動(dòng) ， 克服 Pt100引線電阻影響 ， 克服橋路電阻溫漂問題 。 其中 ， 第 1個(gè)惠斯登電橋沒有外接 Pt100傳感器 ， 設(shè)置它的目的是為動(dòng)態(tài)穩(wěn)零電路提供零信號(hào) （ 詳見 ） 。原理框圖如圖 26所示，硬件電路如圖 27所示。 圖 24 設(shè)置 WDT超時(shí)周期流程圖 (2） EEPROM寫入程序 根據(jù) X5045的使用規(guī)則，向 EEPROM內(nèi)寫入內(nèi)容，按圖 25所示的流程進(jìn)行。在設(shè)置狀態(tài)寄存器之前，需要先完成兩個(gè)操作：設(shè)置寫使能寄存器和發(fā)送寫狀態(tài)寄存器命令。本系統(tǒng)選定 WDT的超時(shí)周期為 600ms， X5045的狀態(tài)寄存器中 WD WD0兩位分別設(shè)置為 0、 1。 訪問 WDT驅(qū)動(dòng)程序：根據(jù) X5045的使用規(guī)則，只要其引腳發(fā)生從高電平到低電平的跳變，就實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部 WDT定時(shí)器的復(fù)位，因此，根據(jù)圖 23所示，只要在連接 X5045引腳的 即可，即做一次輸出低再變高的操作。 BL1 BL0 被保護(hù)的陣列地址 0 0 無 0 1 180H～ 1FFH 1 0 100H～ 1FFH 1 1 000H～ 1FFH 表 23 EEPROM的保護(hù)范圍 表 24 WDT的超時(shí)周期選擇范圍 WD1 WD0 超 時(shí) 周 期 0 0 0 1 600ms 1 0 200ms 1 1 禁止 3． 主機(jī)電路硬件原理 主機(jī)電路中主要包括 AT89C55WD單片機(jī)和 X5045芯片 ， 就可以滿足系統(tǒng)對(duì)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(shí)器（ Watchdog Timer）的超時(shí)周期，選擇范圍如表 24所示。被選擇保護(hù)的部分只允許讀，不允許寫。 BL0、 BL1： 塊保護(hù)位，用于選擇 EEPROM被保護(hù)的范圍。當(dāng)該位為 “ 1”時(shí)，鎖存器置位；當(dāng)該位為 “ 0”時(shí)，鎖存器復(fù)位。 WIP位是只讀的。當(dāng)該位為 “ l”時(shí)，寫操作正在進(jìn)行；當(dāng)該位為 “ 0”時(shí)，沒有寫操作在進(jìn)行。在任何時(shí)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(fù)位。 WREN指令可設(shè)置鎖存器而 WRDI指令將復(fù)位鎖存器。 表 21 X5045的指令集 指 令 名 指 令 格 式 操 作 WREN 00000110 設(shè)置寫使能鎖存器 （