内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
3
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
第二章 系统方案设计
2.1 设计内容
测控系统由控制中心和现场检测两部分组成。本设计主要是结合单片机的应用，单片机采用美国ATMEL公司生产的AT89C51，串口通信模块选择RS485总线，A/D转换器选择TLC0832，D/A转换器选择DAC0832，同时还包括I/V变换电路、V/I变换电路和光电耦合器，将这些元件通过外围电路连接起来实现模拟量和开关量的采集和输出。
用单片机AT89C51作为核心微控制器，控制采集由现场热工仪表输出的4～20mA标准电流信号。其中电流信号须经过I/V变换电路，将其变换成0～5V标准电压信号然后再经过TLC0832转换器将电压信号转换成数字量，这样单片机才能采集。同时在本设计中，单片机还要采集另外一个信号即是开关信号，在开关信号进入单片机之前须通过光电耦合器对开关信号进行去除干扰。由单片机输出的数字信号也得经过数模转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，然后再经过V/I转换电路将电压信号转换成电流信号然后再去控制现场执行机构。为了实现上、下位机之间的通信本设计采用了RS-485总线，它是一个串口通信总线的通用接口芯片。在本地端RS-485，具有读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机系统总线上。单片机AT89C51控制串口通信模块主要是通过串口中断指令实现的。
单片机AT89C51控制数据采集的软件是用C51语言编写的，上位机的界面是用VB编写的。
2.2 系统组成
2.2.1 数据采集模块
本系统中的数据采集主要包括模拟量的采集和开关量的采集。
4
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
模拟量的采集选用I/V变换电路将由热工仪表输出的标准电流信号转换成标准的电压信号以及选用TLC0832作为模数转换器，然后选用AT89C51做为控制器，当采集的电压信号越限时现场报警。
开关量的采集选用AT89C51单片机，在开关量进入单片机以前须采用光电耦合器去除干扰。单片机采集开关量是采用中断指令采集的。 2.2.2 串口通信模块
串口通信模块是单片机通过串口与上位机连接，本设计串口总线选用的是RS-485总线。使用串口总线然后再经过一个电平转换，单片机可以直接与上位机进行通信。AT89C51以串口中断服务指令读取上位机发送的信息，并以串口数据发送指令向上位机发送数据，从而实现上、下位机的通信。 2.2.3 数据输出模块
数据输出模块的设计主要是单片机通过DAC0832数模转换器和V/I变换电路输出控制信号去控制现场执行机构。
5
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
第三章 方案设计应注意的问题
3.1 总体设计（功能设计）
本次设计主要是通过单片机的内部处理及外围芯片的配合用软件来实现智能的测控系统。
在单片机内部利用软件实现串口通信、模拟量和数字量的采集以及输出。 1. 在正常情况下，即A/D转换器通道CH0的值大于通道CH1的值时单片机执行
串口写操作，经过软件处理后将数字量经过RS485总线传送到上位系统中去。 2. 在非正常情况下，即A/D转换器通道CH0的值大于通道CH1的值时启动报警
系统，此时单片机执行开关量采集操作，并输出开关量去控制现场执行机构。 这种将程序固化在单片机微处理器中，既降低了成本又提高了运行速度及工艺精度，同时为了实现工业自动化的信息化网络化，利用单片机的中断通讯功能，同样用软件去实现上位机与下位机的通讯功能。
为了实现控制参数的实时性和有效性，用报警装置来控制。
3.2 转换器设计
1. 在设计转换器时，要考虑的因素有：
1) 稳定时间（Setting Time）：D/A从输入数字码发生变动到输出稳定的电压值所占
的时间，或称置位时间。
2) 摆动时间（Slew Time）：D/A的辅助放大器改变输出电压所需要的时间。 2. 在使用转换器时，要考虑的因素有：
1) 温度系数（Temperature Coefficient）：A/D、D/A内部元件的温度系数将产生或
增加某些误差。例如放大器、比较器输出电压、电流因温度变化发生偏移时，
6
相关推荐：
loading