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电子系统设计——第4章单片机应用系统设计(讲稿).ppt
4.4典型系统设计举例 4.4.1数据采集系统设计 (可燃性气体报警仪) 数据采集系统:把一个模拟电信号转换成数字信号的系统。 模拟电信号:为了对温度、压力、流量、速度、位移,组分等物理量进行测量,通过传感器把上述物理量转换成模拟量的电信号。 计算机数据采集:将模拟信号经过处理并转换成计算机能识别的数字量,送进计算机。 计算机把采集的数据进行处理,实现生产过程的智能化监测。 4.4典型系统设计举例 系统功能: 对现场8路可燃气体变送器输出的标准工业电流信号4~20mA采集处理。 对可燃气体进行实时监测,报警可靠性和报警事件 记录等方面实施监控。 仪表对采集的数据处理,根据标准决定输出:安全值内,依次轮回显示8通道当前测量值和设定值;安全值外,产生声光提示报警,并且轮回显示报警通道当前值、设定值。 系统无需每次开机重新设定标准值,同时具有看门狗定时器功能 。 4.4典型系统设计举例 主要技术指标: (1) 输入信号:4~20mA; (2) 输入通道:1路~8路,3路备用; (3) 精度:±0.5%; (4) 显示分辨率:0.0~100.0% LEL (Low Explosion Limit, 爆炸极限); (5) 供电:交流220V±10%,50Hz; (6) 工作温度:0~55℃; (7) 工作湿度:15%~85% RH。 整机由主机、数据采集、人机接口和报警4个单元构成。 4.4典型系统设计举例 主机单元设计: 1. 电路原理和器件选择 主机单元由89C52单片机和相关的存储器组成。 关键部分器件名称及其在电路中的主要功能如下: AT89C52:完成监控系统数据采集过程、采集方式和报警过程的控制。 X5045:看门狗定时器;内部E2PROM有掉电数据存储功能。 DS12887:实时时钟芯片。存储当前时刻之前发生的10个历史报警记录,具有掉电数据存储功能,以便日后实现对可燃性气体的报警监督功能。 4.4典型系统设计举例 主机单元设计: 1. 电路原理和器件选择 主机单元由89C52单片机和相关的存储器组成。 关键部分器件名称及其在电路中的主要功能如下: AT89C52:完成监控系统数据采集过程、采集方式和报警过程的控制。 X5045:看门狗定时器;内部E2PROM有掉电数据存储功能。 DS12887:实时时钟芯片。存储当前时刻之前发生的10个历史报警记录,具有掉电数据存储功能,以便日后实现对可燃性气体的报警监督功能。 4.4典型系统设计举例 DS12887:24引脚双列直插式封装。 具有完备的时钟、闹钟及到2100年的日历功能,可选择12h制或24h制计时,有AM和PM、星期、夏令时间操作及闰年自动补偿等功能; 具有可编程选择的周期性中断方式和多频率输出的方波发生器功能; 内部有14个小时钟寄存器,包括10个寄存器、4个状态寄存器和114B作掉电保护用的低功耗保护; 具有多种周期中断速率及时钟中断功能,因此可以满足各种不同的待机要求,最长可达24h; 时标可选择二进制或BCD码表示。 4.4典型系统设计举例 主机单元设计: 2.地址分配和连接 1) 与X5045相关的连接 (1) CS:片选端,低电平有效,与P1.1相连; (2) SO:串行数据输出端,与P1.4相连; (3) CK:串行时钟输入端,与P1.2相连; (4) SI:??串行数据输入端,与P1.3相连。 (5) RESET:复位输出端,与单片机RESET相连。 4.4典型系统设计举例 主机单元设计: 2.地址分配和连接 2) 与DS12887相关的连接 (1) D0~D7:地址/数据(双向)总线,与单片机的P0.0~P0.7相连; (2) AS:地址锁存信号端,与单片机的ALE相连; (3)?WR和RD:数据读写信号端,分别与单片机的WR和RD相连; (4)CE:片选端,低电平有效,与P2.7相连。 4.4典型系统设计举例 主机单元设计: 3. 软件设计 1) 主程序设计 程序设计采用模块化设计。 控制时序采用时间触发的时间片轮询调度方法,0.5s为一个控制周期,分成10个时间片,每个时间片50ms。 50ms定时采用T1,方式1,初始值= 65536-50000=15536=3CB0H。 X5045看门狗定时器周期设置为200ms,写入状态寄存器常数STATUS_REG=20H。 4.4典型系统设计举例 主机单元设计: 3. 软件设计 2) 变量和常量说明 4.4典型系统设计举例 表示该键是否处理过KB_FIG=1的标志位,KB_FIG=1,表示该键已处理过;KB_FIG=0,表示该键未处理过,保证按一次键响应一次 10H BIT KB_FIG 通道1采集结果; …… 通道8采集结果 50H,51H …… 5EH,
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