单片机压力控制器设计

维普资讯 http://www.cqvip.com １５２　福建电脑　２００８年第６期　单片机压力控制器设计　梁庆伟　（华侨大学机电及自动化学院福建泉州３６２０２１）　【摘要】：本文论述了单片机压力控制器的总设计过程和器件的选择，着重描述了系统硬件电路设计、８９Ｃ５１与各芯片　的接口设计以及软件设计的过程。　【关键词】：压力控制器；单片机；采样时间　１、压力控制器的工作原理　单片机压力控制器通过对从压力测量元件输出的４—２０ｍＡ　模拟信号进行Ａ／Ｄ转换．转换成数字信号．送入单片机进行处　理。单片机对传来的数字信号和压力控制器的设定值进行求差．　同时也把传来的数字信号显示在ＬＥＤ显示器上。求得的差值通　过ＰＩＤ算法进行运算，求出数字控制信号．并将此信号送到Ｄ／Ａ　转换器上，Ｄ／Ａ转换器将数字控制信号转换成０—５Ｖ电压信号．　再通过电压，电流转换电路转换成４—２０ｍＡ电流信号送到控制　阀，以达到控制的目的。控制原理图如下图所示　图２—１控制原理图　２、机型及器件选择　单片机选为由ＡＴＭＥＬ公司生产的ＡＴ８９Ｃ５１型单片机．　转换器选为由ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｅｅ公司生产的ＡＤ７７１５型１６位ＭＤ　转换器。Ｄ／Ａ转换器选为ＤＡＣ０８３２型８位Ｄ／Ａ转换器，显示部　分选为Ｉｎｔｅｌ公司生产的８２７９可编程键盘，显示器接口和４个共　阴极ＬＥＤ数码管。　３　系统硬件设计　３．１单片机与ＡＤ７７１５的接口电路设计　在此系统中ＡＤ７７１５用于压力测量。由于测量元件输出的　４—２０ｍＡ电流信号经过电流，电压转换电路转换成ｌ一５Ｖ电压信　号，所以ＡＤ７７１５的参考输入端ＲＥＦ　ＩＮ（＋）控制在＋５Ｖ，ＲＥＦ　ＩＮ　（一）接稳压器的输出端，将其控制在＋１Ｖ。８９Ｃ５１芯片采用串行１２１　与ＡＤ７７１５进行通信，串行口工作在方式”０”。Ｐ３．１脚提供了ＡＤ　工作所需的时钟，Ｐ３．０接受和发送通信数据，Ｐ２．１是片选信号，　Ｐ３．３接砑　．８９Ｃ５１可以通过查询Ｐ３．３的状态来判断是否读　取ＡＤ转换结果　ＭＣＬＫＢ　ＩＮ和ＭＣＬＫ　０ＵＴ两端接晶振作主时　钟信号　接线如下图３—１所示　图３—１　ＡＤ７７１５与Ａ１　９Ｃ５ｌ的连接图　３．２单片机ＤＡＣ０８３２的接口设计　ＤＡＣ０８３２芯片内带有数据寄存器．可直接挂在８９Ｃ５１的数　据线上，如同扩展并行接口。如图３—２所示接口电路。ＤＡＣ０８３２　工作在单缓冲方式，ＩＬＥ接＋５Ｖ，丽和丽接８９Ｃ５１的。丽　和ＸＦＥＲ接８９Ｃ５ｌ的Ｐ２．７．１２１地址为７ＦＦＦ　ｒ１ｏｏ　Ｄ】０　，Ｉ，　ｆ’ＯＪ　Ｐ００　Ｄ】　ｆｂ　‘，ｏ＇　ｒ　』　ＰＯ　Ｄ】　】…　Ｆ　Ｐｏ　７　再彳ｓ・　ｆ　ｖ　图３—２　ＤＡＣ０８３２与８９Ｃ５１接口电路　３－３单片机与８２７９的接口设计及显示电路　此系统中，８９Ｃ５１经８２７９外接４位ＬＥＤ显示器。８２７９的数　据总线接８９Ｃ５１的Ｐ０口。丽和　接８９Ｃ５１的读，写信号线。　一ＣＳ。Ａ０接Ｐ２．２和Ｐ２．３．８９Ｃ５１的周期信号ＡＬＥ作８２７９的时钟　信号，８２７９采用加电自身复位方式。８２７９采用内部译码。所以　ＳＩＪ０～３直接接到４位显示器上。接线如图３—３所示。　图３－３　８９Ｃ５１与８２７９接口连接框图　３．４电压，电流转换电路　由于在此系统中．ＤＡＣ０８３２输出的电流信号经过运放输出　的是０—５Ｖ电压。而控制器要求输出标准４－２０ｍＡ电流信号。所　以图３—２中的ＶＯＵＴ接一放大倍数为２倍的放大器．再通过芯　片ＺＦ２Ｂ２０将放大后的电压转换成　４—２０ｍＡ电流信号。广　４、系统软件设计＝二匕　４．１总体设计　ｌ　ｌ　程序流程图如图４—１所示．程　序开始，复位，对ＡＤ７７１５初始化，　Ａ／Ｄ橱嫱亿　——　＝　然后进入循环．进入循环后首先读　一．．．．．．．：　Ｉ　：．．．一　馈Ａ／Ｄ蕞ｌ　取ＡＤ７７１５转换的数据．由于　———　一　ＡＤ７７１５为１６位ＭＤ转换器而　禁化蕞量　ＤＡＣＯ８３２为８位Ｄ／Ａ转换器．所以　————　ｊ　一　需要把从ＡＤ读取的数据转换为８　生示压卉　位的数据．再通过运算求出实际压　．—　—　Ｊ　—一　力测量值．并将其显示在４位ＬＥＤ　Ｐ１Ｄ　数码管上。将读取的８位数据送入　———Ｌ　Ｄ／Ａ蔷出最援　Ｐ】Ｄ进行运算．输出的控制量再通　过Ｄ／Ａ转换变为４—２０ｍＡ电流信　定对３耪　号．送到控制阀。压力控制采样时　问为３～５秒．此系统选为３秒，定　时３秒后，进入第二次循环。　图４—１程序总流程图　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００８年第６期　福建　电脑　１５３　４．２　８９Ｃ５１与ＡＤ７７１５的接口程　序　程序首先初始化ＡＤ。设定　ＡＤ增益和工作模式。然后主程　序循环调用通信子程序　写通ｔ粕ｌ醍ｌ魁．赧ｌ　ＲＥＡＤ＿ＡＤ０．查询　是否变　ｆ一壮１｝＝写牲聪；　－，ｋ　为低电平，以读取数据。由于　ｌ　写素ｌ簧奇蓐－钿，旨隹自辱定艇式　图４—３式（４．１）的框图　ＡＤ７７１５接收数据时是高位先接　————　二、ＰＩＤ子程序如下：　　．收。而８９Ｃ５１是低位先输出，在　ｉｎｔ　ＰＩＤ（ｉｎｔ　ｅ１　／／ＰＩＤ算法　发出控制字时必须先将数据进　ｆ　Ｉ￣ＲＤＹ　ｌ　Ｉｉｎｔ　Ｕｐ，Ｕｉ，Ｕｄｌ，ｄｔＵｄ；　ｉｎｔ　Ｕｎ，ｄｔＵｎ；　行高低位转换输出。在８９Ｃ５１接　Ｕｐ＝Ｋｐ　（ｅ－ｅ１）；　收ＡＤ７７１５数据时也要进行高　Ｕｉ＝Ｋｐ＊Ｔ＊ｅ／Ｔｉ；　低位转换　Ｕｄ１＝Ｔｄ／（Ｋｄ　Ｔ＋Ｔｄ）　（ＵｄＺ＋Ｋｐ　Ｋｄ　（ｅ—ｅ１））；　８９Ｃ５１从ＡＤ中读取数据　蓐薯喜专岳暑餮置墙堇．并　ｌ　ｄｔＵｄ＝Ｕｄｌ—Ｕｄ２；　的流程图如图４—２所示。　Ｔ一贯罄散．懿ｌ｛香署　ｄｔＵｎ＝Ｕｐ＋Ｕｉ＋ｄｔＵｄ；　＼ｊ／　Ｕｎ＝Ｕｎｌ＋ｄｔＵｎ；　４．３　８９Ｃ５１与８２７９的接口程序　ｌ且曩ｌ专音霉赞　董暑Ｉ　Ｕｎｌ＝Ｕｎ；　程序首先通过８２７９的状态　ｅｌ＝ｅ：　＼ｉ／　Ｕｄ２＝Ｕｄｌ；　￣Ｊａｌ：＃Ｆ７ＦＦＨ向８２７９写入清除　图４－２读取ＡＤ７７１５数据流程图　ｒｅ［ｕｒｎ　Ｕｎ；　命令，然后读出８２７９的状态，等待清除完毕，然后对时钟编程，　Ｊ　时钟编程命令为＃３４Ｉ－Ｉ，送人命令。再送人显示器方式设置命令，　５、结束语　４位显示器，左边输入，内部译码。然后再通过８２７９的数据地址　本文主要讲述了单片机压力控制器设计的基本原理．系统　送人段选码．显示数字。　硬件和软件的总体设计及各部分接口的硬件和软件详细设计．　一、此系统采用的是实际微分ＰＩＤ控制算法，其算式的传递　参考文献：　１．张培仁编，基于Ｃ语言编程ＭＣＳ一５１单片机原理及应用，第一版，清　华大学出版社．２００３年　＝Ｋｐ（１＋１　＋聋　。　２．彩美琴张为民沈新群张荣娟编．ＭＣＳ一５１系列单片机系统及其应　用，第一版．高等教育出版社。２００４年　３．李华编。ＭＣＳ一５１系列单片机实用接口技术，第一版．北京航空航天　大学出版社．１９９７年　其中　为比例增益，　为积分时间，　为微分时问，　为微分增　４．吕能元孙玉才扬峰编．ＭＣＳ－５１单片微型计算机原理．接口技术．应　益。　用实例，第一版。１９９３年　５．阎石编，教字电子技术基础，第四版，２００３年　＋－－４－．－－－４－　（上接第１４５页）　中，再根据职工编号．选择相应的职工记录便可。职工流动信息　在职工请假信息、加班信息和出差信息管理这三个子模块中都　管理模块提供职工调动信息的添加、删除、查询和修改功能。　有应用。同时，也保留了简单的拿职工姓名来模糊查找记录的查　４）职工考勤信息管理模块　询方法．使系统的操作更加方便、快捷。因为只有职工基本信息　职工考勤信息管理模块包括日考勤信息管理和其他考勤信　表中存在的人员才能有考勤员为他们添加考勤信息．所以在添　息管理，对于每一项考勤，本系统都提供了添加、编辑、删除的功　加请假信息、加班信息和出差信息时．当填入职工编号后系统会　能。除此以外．根据考勤信息记录量大的特点．特别对各项考勤　自动核实此职工编号是否存在，不存在则会提示错误信息。　设置特殊的查询方式。查询条件一共有三个。包括职工编号、起　５）组织机构编制管理模块　始日期和终止日期。这样一来。就可方便考勤员对某一职工在某　该模块主要分为机构信息管理和部门信息管理两部分．该　一时间段内的考勤情况进行统计和查询。若不输入职工编号．则　模块的维护人是主管．主管人员登录时．要正确输入本人职工编　系统默认输出所有职工在该时间段内的考勤情况　若不输人终　号、登录密码，并选中身份下拉框中的”主管”才能成功登录。成　止日期，系统则默认返回从起始日期到当前日期的所有符合条　功登陆后，可通过主界面上的左菜单选择相关的操作。　件的记录。若输人了终止日期，却没有输入起始日期．系统则会　４．１总结　给出提示信息，并要求填写起始日期。考勤工作主要由考勤人员　本文研究了关于人事管理和机构管理信息系统的设计和开　手工完成。考勤员需用自己的职工编号和密码。成功登录后．方　发过程。在系统开发过程中采用结构法分析方法。认清系统的各　可进行相关操作。　个功能模块，逐步的自顶向下、逐层分解的进行开发。在系统分　日考勤信息管理模块用于记录每天的人员考勤信息．考勤　析阶段。需要整合并提取出有用的信息．并正确地分析和加以利　内容主要包括迟到、早退和旷勤。这三项考勤在数据库表中的数　用。在完成企业人事管理系统的设计和实现过程中。收获颇多。　据类型本来定义为”是，否”。但将数据邦定到页面上时．显示为”　Ｙｅｓ“或者”Ｎｏ”。介于”是”或”否”相对更直观，后来将数据库中这　参考文献：　三个字段的类型改为了文本型。考勤人员只需在添加或修改这　１．常晋义，邹永林，周蓓．管理信息系统．北京：中国电力出版社，２００３．３：　些字段时直接写”是”或”否－．便可　２５－２７　其他考勤信息管理模块包括请假信息管理、加班信息管理　２　李大军．商业的管理信息系统．清华大学学报，２００７，１（１）：２９—３３　和出差信息管理三个部分。这三个模块都具备添加、删除和修改　３．ＩＢＭ．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ／３６０．Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｉｆｎｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｍａｎｕａｌ。　功能。这里的请假、加班、出差的信息统计由考勤人员根据统计　ｍＭＲ．ｅｆｅｒｃ．￣１￣ｅＭａｎｕ￣ｌＧＩＩ２Ｏ一０７６５　信息进行操作。为职工考勤信息管理模块设置的特殊查询方式．　４．邝孔武，王晓敏，信息系统分析与设计．北京：清华大学出版社。２００２．９：　６５－６７