摘要：介紹了一種以80C198單片機(jī)為中央處理器的測(cè)控通用系統(tǒng),給出了系統(tǒng)的硬件原理圖及常用軟件流程圖,并闡述該系統(tǒng)通用性及特點(diǎn),以供自動(dòng)測(cè)控設(shè)計(jì)人員參考.
關(guān)鍵詞： 單片機(jī)    測(cè)控系統(tǒng)    通用性 

    各種測(cè)控系統(tǒng)和智能儀器、儀表基本組成包括：傳感器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、執(zhí)行器。現(xiàn)在，傳感器、執(zhí)行器的通用性越來(lái)越好，設(shè)計(jì)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)或智能儀器儀表有標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA或0～10mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出的傳感器和接受標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的執(zhí)行器供選擇，因此，設(shè)計(jì)者只需設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部分，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)是一致的，僅涉及到具體芯片選擇，實(shí)現(xiàn)途徑大同小異，加之單片機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，其集成度越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)，接口更容易，如80C198，內(nèi)部有4個(gè)帶采樣保持的10位A/D通道，4個(gè)高速觸發(fā)輸入通道，6個(gè)高速脈沖發(fā)生器的輸出可以觸發(fā)外部事件。一套設(shè)計(jì)完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)便具有極好的通用性。下面介紹一種比較完善的80C198單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。 

2　系統(tǒng)硬件電路原理圖及說(shuō)明

    系統(tǒng)主要由傳感器及濾波電路、80C198單片機(jī)、存儲(chǔ)器、鍵盤(pán)/顯示器、打印機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及報(bào)警裝置、串口通訊、模擬信號(hào)輸出等組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。



圖1　系統(tǒng)硬件原理圖 

存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路：80C198內(nèi)部存儲(chǔ)器容量太小，擴(kuò)展了一片27C128EPROM和一片DS12887帶日歷EPROM(可用28C64換，電路不變)，EPROM中存放測(cè)控程序。

鍵盤(pán)/顯示器電路：系統(tǒng)采用81C55芯片擴(kuò)展I/O接口，81C55可擴(kuò)展三個(gè)8位并行口：PA、PB、PC，系統(tǒng)可擴(kuò)展6×8鍵盤(pán)和8位8段共陽(yáng)(陰) 極LED段顯示器，PB口為鍵盤(pán)行輸出口，PA口為列輸入口，PC口為顯示器段選口，LED段及位選信號(hào)均由373驅(qū)動(dòng)鎖存。

模擬信號(hào)輸出電路：系統(tǒng)利用80C198內(nèi)部的PWM波特率發(fā)生器(占空比5∶2)，經(jīng)CD4049緩沖器，RC阻容濾波器和集成電壓/電流轉(zhuǎn)換器 (AD694)，輸出4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(改變AD694接法，可輸出0～10mA)，以供外接計(jì)錄儀用，或作為模擬量控制的調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)。

串口通訊：系統(tǒng)采用含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器MAX系列芯片，用于RS485標(biāo)準(zhǔn)和RS422標(biāo)準(zhǔn)通訊。若采用MAX1480，可構(gòu)成完整的電隔離的RS485/RS422數(shù)據(jù)通訊接口。 

3　常用軟件流程圖(如圖2)



圖2　軟件流程圖 


4　系統(tǒng)通用性說(shuō)明 

該系統(tǒng)資源豐富：80C198的ACH4～ACH7四個(gè)采樣保持的10位A/D通道，可適用于1～4個(gè)物理量的檢測(cè)，HS0.0～HS0.3 4個(gè)高速輸出通道可供1～4個(gè)物理量的控制或報(bào)警。 

該系統(tǒng)可移置性好：一種測(cè)控系統(tǒng)，只需替換傳感器及執(zhí)行器，計(jì)算機(jī)硬件不變，軟件作少量修改，便是另一種測(cè)控系統(tǒng)。如我單位專(zhuān)利產(chǎn)品“紙漿濃度測(cè)控系統(tǒng)” (由濃度傳感器，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥三部分組成)，只需將濃度傳感器換成壓力傳感器，電動(dòng)調(diào)節(jié)水閥換成電動(dòng)蒸汽調(diào)節(jié)閥，軟件略做改動(dòng)便可用于蒸汽壓力測(cè)控。

該系統(tǒng)擴(kuò)展性好：由于該系統(tǒng)有4個(gè)采樣通道和4個(gè)輸出通道供選用，系統(tǒng)功能便可多可少，其擴(kuò)展性強(qiáng)。如果“紙漿濃度測(cè)控系統(tǒng)”中增加流量測(cè)量，便構(gòu)成紙漿計(jì)量系統(tǒng)。而且該計(jì)算機(jī)可同時(shí)用于幾個(gè)物理量的測(cè)控(如濃度、壓力、液位等)，只要所測(cè)物理量不超過(guò)4個(gè)，控制動(dòng)作不超過(guò) 4個(gè)。 

5　結(jié)束語(yǔ)

    我單位利用該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的7種測(cè)控系列產(chǎn)品，在全國(guó)造紙廠使用近千套，使用效果理想，為單位及紙廠帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

1　張幽彤，陳寶江編.MCS8098系統(tǒng)實(shí)用大全.北京：清華大學(xué)出版社，1993.9.
2　李杏春，徐平，李華，趙嘉蔚編.80C198單片機(jī)原理及實(shí)用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996.5.