第10章自動檢測系統(tǒng)設計

1、第第1010章章 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計第第1010章章 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計10.1 10.1 自動檢測技術(shù)概述自動檢測技術(shù)概述 10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計 10.3 10.3 基于單片機的自動檢測基于單片機的自動檢測 系統(tǒng)設計實例系統(tǒng)設計實例 10.4 10.4 自動檢測系統(tǒng)的可靠性自動檢測系統(tǒng)的可靠性 10.1 10.1 自動檢測技術(shù)概述自動檢測技術(shù)概述10.1.1 10.1.1 檢測儀表的組成檢測儀表的組成 10.1.2 10.1.2 檢測儀表的分類檢測儀表的分類 10.1.3 10.1.3 變送器變送器 10.1 10.1 自動檢測技術(shù)

2、概述自動檢測技術(shù)概述 10.1.1 10.1.1 檢測儀表的組成檢測儀表的組成 一般，檢測儀表的基本組成大致可分為以下幾一般，檢測儀表的基本組成大致可分為以下幾部分：部分： (1)(1)傳感部分。傳感部分。 (2) (2) 轉(zhuǎn)換放大部分。轉(zhuǎn)換放大部分。 (3) (3) 顯示記錄部分。顯示記錄部分。 (4) (4) 數(shù)據(jù)處理部分。數(shù)據(jù)處理部分。 10.1 10.1 自動檢測技術(shù)概述自動檢測技術(shù)概述10.1.2 10.1.2 檢測儀表的分類檢測儀表的分類 工業(yè)生產(chǎn)中所用的檢測儀表，其結(jié)構(gòu)與形式是工業(yè)生產(chǎn)中所用的檢測儀表，其結(jié)構(gòu)與形式是多種多樣的，可以根據(jù)不同的原則進行相應的分類。多種多樣的，可以根

3、據(jù)不同的原則進行相應的分類。常見的分類方法如下。常見的分類方法如下。10.1 10.1 自動檢測技術(shù)概述自動檢測技術(shù)概述10.1.2.1 10.1.2.1 按被測參數(shù)分類按被測參數(shù)分類 按被測參數(shù)的不同通?？煞譃椋簻囟葴y量儀表、按被測參數(shù)的不同通?？煞譃椋簻囟葴y量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表、物位測量儀表、機械壓力測量儀表、流量測量儀表、物位測量儀表、機械量測量儀表和工業(yè)分析儀表等。其中，機械量測量儀量測量儀表和工業(yè)分析儀表等。其中，機械量測量儀表和工業(yè)分析儀表還可根據(jù)被測的具體參數(shù)進一步劃表和工業(yè)分析儀表還可根據(jù)被測的具體參數(shù)進一步劃分，如轉(zhuǎn)速表、加速度計、分，如轉(zhuǎn)速表、加速度計、pHp

4、H計和溶解氧測定儀等。計和溶解氧測定儀等。按被測參數(shù)的不同進行分類是工業(yè)檢測儀表中最常見按被測參數(shù)的不同進行分類是工業(yè)檢測儀表中最常見的分類方法。的分類方法。10.1 10.1 自動檢測技術(shù)概述自動檢測技術(shù)概述10.1.2.2 10.1.2.2 按檢測原理或檢測元件分類按檢測原理或檢測元件分類 按檢測原理或檢測元件的不同進行分類，如彈簧按檢測原理或檢測元件的不同進行分類，如彈簧管壓力表、活塞式壓力計、靶式流量計、轉(zhuǎn)子流量計、管壓力表、活塞式壓力計、靶式流量計、轉(zhuǎn)子流量計、電磁流量計和超聲波流量計等。電磁流量計和超聲波流量計等。10.1 10.1 自動檢測技術(shù)概述自動檢測技術(shù)概述10.1.2.3

5、 10.1.2.3 按儀表輸出信號的特點與形式分按儀表輸出信號的特點與形式分 類類 按儀表輸出信號的特點與形式大致可分為以下幾按儀表輸出信號的特點與形式大致可分為以下幾類：類： (1) (1) 開關報警式。開關報警式。 (2) (2) 模擬式。模擬式。 (3) (3) 數(shù)字式。數(shù)字式。 (4) (4) 遠傳變送式。遠傳變送式。 10.1 10.1 自動檢測技術(shù)概述自動檢測技術(shù)概述10.1.3 10.1.3 變送器變送器 變送器是從傳感器發(fā)展而來的，凡能輸出標準信變送器是從傳感器發(fā)展而來的，凡能輸出標準信號的單元組合式儀表都稱為變送器。標準信號是物理號的單元組合式儀表都稱為變送器。標準信號是物理

6、量的形式和數(shù)值范圍都符合國際標準的信號。量的形式和數(shù)值范圍都符合國際標準的信號。 10.1 10.1 自動檢測技術(shù)概述自動檢測技術(shù)概述10.1.3.1 10.1.3.1 氣動變送器氣動變送器 氣動變送器以干燥、潔凈的壓縮空氣作能源，它氣動變送器以干燥、潔凈的壓縮空氣作能源，它能將各種被測參數(shù)能將各種被測參數(shù)( (如溫度、壓力、流量和液位等如溫度、壓力、流量和液位等) )變變換成換成0.020.020.1MPa0.1MPa的氣壓信號，以便傳送給調(diào)節(jié)和顯的氣壓信號，以便傳送給調(diào)節(jié)和顯示等單元組合式儀表，供指示、記錄或調(diào)節(jié)。示等單元組合式儀表，供指示、記錄或調(diào)節(jié)。 10.1 10.1 自動檢測技術(shù)概

7、述自動檢測技術(shù)概述10.1.3.2 10.1.3.2 電動變送器電動變送器 電動變送器以電為能源，信號之間聯(lián)系比較方便，電動變送器以電為能源，信號之間聯(lián)系比較方便，適用于遠距離傳送，便于和電子計算機連接，近年來適用于遠距離傳送，便于和電子計算機連接，近年來也可做到防爆以利安全使用，其缺點是投資一般較高，也可做到防爆以利安全使用，其缺點是投資一般較高，受溫度、濕度、電磁場和放射線的干擾影響較大。受溫度、濕度、電磁場和放射線的干擾影響較大。 10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計 10.2.1 10.2.1 傳感器的選擇傳感器的選擇 10.2.2 10.2.2 主計算機選型主計算機選

8、型 10.2.3 10.2.3 輸入、輸出通道設計輸入、輸出通道設計 10.2.4 10.2.4 軟件設計軟件設計 10.2.5 10.2.5 計算機檢測系統(tǒng)設計的基本計算機檢測系統(tǒng)設計的基本 步驟步驟 10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計10.2.1 10.2.1 傳感器的選擇傳感器的選擇 選擇傳感器時應從以下幾方面的條件考慮：選擇傳感器時應從以下幾方面的條件考慮： (1) (1) 與測量條件有關的因素有輸入信號的幅與測量條件有關的因素有輸入信號的幅值、頻帶寬度、精度要求及測量所需要的時間。值、頻帶寬度、精度要求及測量所需要的時間。10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測

9、系統(tǒng)設計 (2) (2) 與傳感器有關的技術(shù)指標有精度、穩(wěn)定度、與傳感器有關的技術(shù)指標有精度、穩(wěn)定度、響應特性、模擬量與數(shù)字量、輸出幅值、對被測物體響應特性、模擬量與數(shù)字量、輸出幅值、對被測物體產(chǎn)生的負載效應、校正周期和超標準過大的輸入信號產(chǎn)生的負載效應、校正周期和超標準過大的輸入信號保護等。保護等。 (3) (3) 與使用環(huán)境條件有關的因素有安裝現(xiàn)場條件與使用環(huán)境條件有關的因素有安裝現(xiàn)場條件及情況、環(huán)境條件及情況、環(huán)境條件( (濕度、溫度和振動等濕度、溫度和振動等) )、信號傳輸、信號傳輸距離和所需現(xiàn)場提供的功率容量等。距離和所需現(xiàn)場提供的功率容量等。 (4) (4) 與購買和維修有關的因素

10、有價格、零配件的與購買和維修有關的因素有價格、零配件的儲備、服務與維修制度、保修時間和交貨日期等。儲備、服務與維修制度、保修時間和交貨日期等。10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計10.2.2 10.2.2 主計算機選型主計算機選型10.2.2.1 10.2.2.1 中央處理單元中央處理單元 中央處理單元中央處理單元CPU(Central Processing Unit)CPU(Central Processing Unit)亦稱微處理器單元亦稱微處理器單元MPU(Micro Processor Unit)MPU(Micro Processor Unit)。數(shù)。數(shù)據(jù)長度有據(jù)長度有

11、4 4位、位、8 8位、位、1616位和位和3232位等。它用來完成數(shù)據(jù)位等。它用來完成數(shù)據(jù)運算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)讀取、存儲和傳送等功能，是運算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)讀取、存儲和傳送等功能，是單片機的核心部分。單片機的核心部分。 10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計10.2.2.2 10.2.2.2 存儲器存儲器 單片機內(nèi)部一般都有一定數(shù)量的單片機內(nèi)部一般都有一定數(shù)量的RAMRAM，用作數(shù)據(jù)，用作數(shù)據(jù)存儲器、堆棧和特殊功能寄存器。某些型號的單片機存儲器、堆棧和特殊功能寄存器。某些型號的單片機具有片內(nèi)具有片內(nèi)ROMROM，如，如MCS-51MCS-51系列的系列的805l805l具有具有

12、4KB4KB的掩膜型的掩膜型ROMROM或或4KB4KB的的OTP(One Time Programmable)OTP(One Time Programmable)型型ROMROM，87518751有有4KB4KB的的EPROMEPROM，而，而AT89C51AT89C51有有4KB4KB的的EEPROMEEPROM。 10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計10.2.2.3 10.2.2.3 定時定時/ /計數(shù)器和通用輸入輸出計數(shù)器和通用輸入輸出I/OI/O接口接口 定時定時/ /計數(shù)器用于實現(xiàn)應用系統(tǒng)的定時控制、記計數(shù)器用于實現(xiàn)應用系統(tǒng)的定時控制、記時和外部事件計數(shù)等。常用的通

13、用時和外部事件計數(shù)等。常用的通用I/OI/O接口有并行和接口有并行和串行兩種，檢測系統(tǒng)中常需要對此功能靈活運用。帶串行兩種，檢測系統(tǒng)中常需要對此功能靈活運用。帶有波特率發(fā)生器的異步串行通信接口，還可用于實現(xiàn)有波特率發(fā)生器的異步串行通信接口，還可用于實現(xiàn)與其他單片機或智能設備之間的串行通信。與其他單片機或智能設備之間的串行通信。10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計10.2.3 10.2.3 輸入、輸出通道設計輸入、輸出通道設計 輸入通道數(shù)應根據(jù)需檢測的參數(shù)數(shù)目來確定，輸輸入通道數(shù)應根據(jù)需檢測的參數(shù)數(shù)目來確定，輸入通道的結(jié)構(gòu)可綜合考慮采樣頻率的要求及電路的成入通道的結(jié)構(gòu)可綜合考慮采

14、樣頻率的要求及電路的成本按前述的幾種基本結(jié)構(gòu)來選擇。輸出通道的結(jié)構(gòu)主本按前述的幾種基本結(jié)構(gòu)來選擇。輸出通道的結(jié)構(gòu)主要取決于對檢測數(shù)據(jù)輸出形式的要求，如是否需要打要取決于對檢測數(shù)據(jù)輸出形式的要求，如是否需要打印、顯示，是否有其他控制和報警功能要求等。印、顯示，是否有其他控制和報警功能要求等。10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計10.2.4 10.2.4 軟件設計軟件設計 計算機檢測系統(tǒng)的軟件應具有兩項基本功能：其計算機檢測系統(tǒng)的軟件應具有兩項基本功能：其一是對輸入、輸出通道的控制管理功能；其二是對數(shù)一是對輸入、輸出通道的控制管理功能；其二是對數(shù)據(jù)的分析、處理功能。對高級系統(tǒng)而言，

15、還應具有對據(jù)的分析、處理功能。對高級系統(tǒng)而言，還應具有對系統(tǒng)進行自檢和故障自診斷的功能及軟件開發(fā)和調(diào)試系統(tǒng)進行自檢和故障自診斷的功能及軟件開發(fā)和調(diào)試功能等。功能等。10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計 輸入通道數(shù)據(jù)采集、傳送的方式有程序控制方式輸入通道數(shù)據(jù)采集、傳送的方式有程序控制方式和和DMADMA方式。當不需要以高速進行數(shù)據(jù)傳送時，應多方式。當不需要以高速進行數(shù)據(jù)傳送時，應多采用程序控制方式，其中最常用的是查詢方式和中斷采用程序控制方式，其中最常用的是查詢方式和中斷方式，對多路數(shù)據(jù)采集則常用輪流查詢方式。方式，對多路數(shù)據(jù)采集則常用輪流查詢方式。10.2 10.2 自動檢測系

16、統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計 檢測系統(tǒng)的采樣工作模式主要有兩種：一種是先檢測系統(tǒng)的采樣工作模式主要有兩種：一種是先采樣、后處理，即在一個工作周期內(nèi)先對各采樣點順采樣、后處理，即在一個工作周期內(nèi)先對各采樣點順序快速采樣，余下的時間作數(shù)據(jù)分析、處理或其他工序快速采樣，余下的時間作數(shù)據(jù)分析、處理或其他工作；另一種是邊采樣、邊處理，即將一個工作周期按作；另一種是邊采樣、邊處理，即將一個工作周期按采樣點數(shù)等分，在每個等分的時間內(nèi)完成對一個采樣采樣點數(shù)等分，在每個等分的時間內(nèi)完成對一個采樣點的采樣及數(shù)據(jù)處理工作。若在測試中既有要求采樣點的采樣及數(shù)據(jù)處理工作。若在測試中既有要求采樣快的參數(shù)，也有要求采樣慢的參數(shù)，

17、則可以采用長、快的參數(shù)，也有要求采樣慢的參數(shù)，則可以采用長、短采樣周期相結(jié)合的混合工作模式。短采樣周期相結(jié)合的混合工作模式。10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計10.2.5 10.2.5 計算機檢測系統(tǒng)設計的基本計算機檢測系統(tǒng)設計的基本步驟步驟 計算機檢測系統(tǒng)設計大致可分為總體設計計算機檢測系統(tǒng)設計大致可分為總體設計與詳細設計兩個階段。與詳細設計兩個階段。10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計10.2.5.1 10.2.5.1 系統(tǒng)總體設計系統(tǒng)總體設計 1. 1. 確定所需的信息及需要測量的系統(tǒng)物理參數(shù)確定所需的信息及需要測量的系統(tǒng)物理參數(shù) 在檢測系統(tǒng)的設計中，應

18、防止信息過多和信息不在檢測系統(tǒng)的設計中，應防止信息過多和信息不足兩種情況的發(fā)生。第一種情況是由于不斷提高系統(tǒng)足兩種情況的發(fā)生。第一種情況是由于不斷提高系統(tǒng)的測量水平和不斷擴大測量范圍所致。第二種情況大的測量水平和不斷擴大測量范圍所致。第二種情況大多是由于對測量在整個系統(tǒng)中的功能和目的考慮不周多是由于對測量在整個系統(tǒng)中的功能和目的考慮不周所致，不能提供所需要的全部信息將會導致系統(tǒng)整體所致，不能提供所需要的全部信息將會導致系統(tǒng)整體功能的顯著下降。功能的顯著下降。 10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計2. 2. 測試方法的選擇測試方法的選擇 檢測系統(tǒng)采用的測試方法取決于系統(tǒng)的性能指檢

19、測系統(tǒng)采用的測試方法取決于系統(tǒng)的性能指標，如非線性度、精度、分辨率、誤差、零漂、溫標，如非線性度、精度、分辨率、誤差、零漂、溫漂及可靠性等。漂及可靠性等。10.2 10.2 自動檢測系統(tǒng)設計自動檢測系統(tǒng)設計10.2.5.2 10.2.5.2 系統(tǒng)詳細設計系統(tǒng)詳細設計 總體設計完成之后，即可開始進行詳細設計。詳總體設計完成之后，即可開始進行詳細設計。詳細設計宜采用模塊化設計方法，需要考慮以下因素：細設計宜采用模塊化設計方法，需要考慮以下因素： (1) (1) 根據(jù)性能要求選擇相應的測量方法。根據(jù)性能要求選擇相應的測量方法。 (2) (2) 選擇適當?shù)膫鞲衅骱娃D(zhuǎn)換器。選擇適當?shù)膫鞲衅骱娃D(zhuǎn)換器。 (

20、3) (3) 考慮系統(tǒng)所處現(xiàn)場需要的處理功能?？紤]系統(tǒng)所處現(xiàn)場需要的處理功能。 (4) (4) 與傳感器、轉(zhuǎn)換器相配合的硬件和機電裝置與傳感器、轉(zhuǎn)換器相配合的硬件和機電裝置的規(guī)格，以及專用器材的制造。的規(guī)格，以及專用器材的制造。 (5) (5) 有關的應用軟件的選擇及軟件的編制。有關的應用軟件的選擇及軟件的編制。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例系統(tǒng)設計實例10.3.1 10.3.1 電阻爐自動溫度控制系統(tǒng)電阻爐自動溫度控制系統(tǒng) 10.3.2 10.3.2 轉(zhuǎn)速的實時測量及數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)速的實時測量及數(shù)據(jù)處理 10.3.3 10.3.3 車載信息系統(tǒng)車載信息系

21、統(tǒng) 10.3 10.3 基于單片機的自動檢測基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例系統(tǒng)設計實例 10.3.1 10.3.1 電阻爐自動溫度控制系統(tǒng)電阻爐自動溫度控制系統(tǒng) 程序控制升溫、保溫與降溫是生產(chǎn)中經(jīng)常遇到程序控制升溫、保溫與降溫是生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的問題。為保證生產(chǎn)過程正常安全地進行，提高產(chǎn)的問題。為保證生產(chǎn)過程正常安全地進行，提高產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量，減輕工人的勞動強度，節(jié)約能源，品的數(shù)量與質(zhì)量，減輕工人的勞動強度，節(jié)約能源，常要求加熱對象的溫度按某種指定規(guī)律變化。常要求加熱對象的溫度按某種指定規(guī)律變化。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例10.3.1

22、.1 10.3.1.1 系統(tǒng)要求的測控任務系統(tǒng)要求的測控任務 電阻爐自動溫度控制系統(tǒng)，就是一種能對加熱電阻爐自動溫度控制系統(tǒng)，就是一種能對加熱爐的升、降溫速度和恒溫時間用單片機嚴格控制的爐的升、降溫速度和恒溫時間用單片機嚴格控制的裝置，它將溫度變送、顯示和數(shù)字控制集于一體，裝置，它將溫度變送、顯示和數(shù)字控制集于一體，該系統(tǒng)可完成以下測控任務：該系統(tǒng)可完成以下測控任務：10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 (1) (1) 實現(xiàn)實現(xiàn)n n段段( (n n28)28)可編程溫度調(diào)節(jié)，程序設可編程溫度調(diào)節(jié)，程序設定溫度曲線如圖定溫度曲線如圖10-110-

23、1所示，操作者只需設定轉(zhuǎn)折點所示，操作者只需設定轉(zhuǎn)折點的溫度的溫度TiTi和時間和時間titi，即可進行恒速升溫、保溫和恒，即可進行恒速升溫、保溫和恒速降溫，獲取所需的程控曲線。速降溫，獲取所需的程控曲線。 (2) (2) 具有熱電偶冷端溫度自動補償，熱電偶非具有熱電偶冷端溫度自動補償，熱電偶非線性校正和數(shù)字濾波功能，溫度檢測精度達線性校正和數(shù)字濾波功能，溫度檢測精度達11，測量最高溫度為測量最高溫度為1 1001 100。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 (3) (3) 具有自動調(diào)節(jié)加熱電源電壓的功能。具有自動調(diào)節(jié)加熱電源電壓的功能。 (4

24、) (4) 采用采用6 6位位LEDLED顯示，其中顯示，其中2 2位顯示運行狀態(tài)位顯示運行狀態(tài)的段號，的段號，4 4位顯示數(shù)值，通常顯示溫度，可改變?yōu)槲伙@示數(shù)值，通常顯示溫度，可改變?yōu)轱@示時間，顯示時間，10s10s后自動返回顯示溫度。后自動返回顯示溫度。 (5) (5) 具有顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)及超溫、故障報警具有顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)及超溫、故障報警功能，并在故障時自動切斷加熱電源，達到保護的功能，并在故障時自動切斷加熱電源，達到保護的作用。作用。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 (6) (6) 輸出通道與主機進行光電隔離，使系統(tǒng)具輸出通道與主機

25、進行光電隔離，使系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力。有較強的抗干擾能力。 (7) (7) 可在線設置或修改參數(shù)與狀態(tài)?？稍诰€設置或修改參數(shù)與狀態(tài)。 (8) (8) 微機具有掉電保護功能。微機具有掉電保護功能。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例圖圖10-1 10-1 程序設定溫度曲線程序設定溫度曲線10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例10.3.1.2 10.3.1.2 系統(tǒng)硬件部分系統(tǒng)硬件部分 電阻爐自動溫度控制系統(tǒng)硬件原理框圖如圖電阻爐自動溫度控制系統(tǒng)硬件原理框圖如圖10-210-2所示，該系統(tǒng)是對溫度進行

26、檢測及控制的閉環(huán)所示，該系統(tǒng)是對溫度進行檢測及控制的閉環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用直接數(shù)字控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用直接數(shù)字控制(DDC)(DDC)方式，它由單方式，它由單片機部分，鍵盤及顯示器，片機部分，鍵盤及顯示器，I/OI/O接口及光電耦合，接口及光電耦合，溫度檢測與放大電路，晶閘管加熱系統(tǒng)等部分組成。溫度檢測與放大電路，晶閘管加熱系統(tǒng)等部分組成。 10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 (1) (1) 電阻爐加熱系統(tǒng)。采用雙向晶閘管控制加熱電阻爐加熱系統(tǒng)。采用雙向晶閘管控制加熱電阻加熱，單片機與晶閘管加熱系統(tǒng)之間用光電耦電阻加熱，單片機與晶閘管加熱系統(tǒng)之間用光

27、電耦合器進行隔離，為使單片機發(fā)出的觸發(fā)信號與晶閘合器進行隔離，為使單片機發(fā)出的觸發(fā)信號與晶閘管所加電源同步，需把過零檢測信號送到單片機中管所加電源同步，需把過零檢測信號送到單片機中去。若超溫、失控，則單片機發(fā)出指令，切斷加熱去。若超溫、失控，則單片機發(fā)出指令，切斷加熱系統(tǒng)的電源。系統(tǒng)的電源。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 (2) (2) 溫度檢測與轉(zhuǎn)換。溫度檢測采用鎳鉻溫度檢測與轉(zhuǎn)換。溫度檢測采用鎳鉻- -鎳硅鎳硅K K型熱電偶，把熱電偶輸出的毫伏電壓信號經(jīng)冷端溫型熱電偶，把熱電偶輸出的毫伏電壓信號經(jīng)冷端溫度補償后進行放大度補償后進行放大(

28、 (如圖如圖10-310-3所示所示) )，進行，進行A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(MC14433)(MC14433)后送到單片機中去。后送到單片機中去。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例圖圖10-2 10-2 電阻爐自動溫度控制系統(tǒng)硬件原理框圖電阻爐自動溫度控制系統(tǒng)硬件原理框圖10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例圖圖10-3 10-3 熱電偶溫度補償及放大電路熱電偶溫度補償及放大電路10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 (3) (3) 單片機硬件系統(tǒng)。單片

29、機單片機硬件系統(tǒng)。單片機CPUCPU選用選用80318031芯片，芯片，外加外加EPROM2764EPROM2764芯片、芯片、81558155芯片、芯片、74LS37374LS373地址鎖存地址鎖存器組成單片機硬件系統(tǒng)。器組成單片機硬件系統(tǒng)。8031 P8031 P1 1口用于接收溫度口用于接收溫度信號；信號；P P2 2口用于口用于ROMROM擴展；擴展；P0P0口用于數(shù)據(jù)傳送；口用于數(shù)據(jù)傳送；T T1 1口口用于斷電保護；用于斷電保護；INT1INT1中斷用于接收過零檢測信號；中斷用于接收過零檢測信號；串行口輸出進行串行口輸出進行6 6位位LEDLED顯示；顯示；81558155內(nèi)部內(nèi)部

30、RAMRAM用于控用于控制參數(shù)的存儲；制參數(shù)的存儲；PAPA口用于發(fā)光二極管狀態(tài)顯示；口用于發(fā)光二極管狀態(tài)顯示；PBPB0 0用于控制晶閘管加熱及超溫、失控保護；用于控制晶閘管加熱及超溫、失控保護；PCPC口口用于鍵盤輸入。用于鍵盤輸入。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 (4) (4) 鍵盤及顯示。鍵盤根據(jù)需要只設置鍵盤及顯示。鍵盤根據(jù)需要只設置7 7個鍵，這個鍵，這7 7個鍵分別是控制參數(shù)輸入準備鍵個鍵分別是控制參數(shù)輸入準備鍵K K1 1，讀控制實時時間，讀控制實時時間鍵鍵K K2 2，運行鍵，運行鍵K K3 3，控制參數(shù)寫入及讀數(shù)據(jù)鍵，控

31、制參數(shù)寫入及讀數(shù)據(jù)鍵K K4 4( (與位置與位置顯示開關顯示開關K K5 5聯(lián)動聯(lián)動) )，輸入?yún)?shù)及讀數(shù)據(jù)完成鍵，輸入?yún)?shù)及讀數(shù)據(jù)完成鍵R RE E，置，置數(shù)鍵數(shù)鍵R RF F和復位鍵和復位鍵R RS S，其中前，其中前6 6個鍵通過個鍵通過8155 PC8155 PC口傳遞口傳遞鍵入信息。顯示分兩部分：鍵入信息。顯示分兩部分：6 6位位LEDLED顯示器用于運行狀顯示器用于運行狀態(tài)及溫度、時間顯示，通過態(tài)及溫度、時間顯示，通過K2K2鍵進行溫度、時間顯示鍵進行溫度、時間顯示轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換；6 6個發(fā)光二極管分別用于升溫、降溫、恒溫、個發(fā)光二極管分別用于升溫、降溫、恒溫、運行、超溫及故障顯示。

32、運行、超溫及故障顯示。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例10.3.1.3 10.3.1.3 系統(tǒng)軟件部分系統(tǒng)軟件部分 根據(jù)系統(tǒng)要求，軟件考慮采用鍵盤管理程序根據(jù)系統(tǒng)要求，軟件考慮采用鍵盤管理程序作為主程序的模塊化設計方案，主程序流程圖如作為主程序的模塊化設計方案，主程序流程圖如圖圖10-410-4所示。所示。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例圖圖10-4 10-4 主程序流程圖主程序流程圖10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 主程序入口后先進行主程

33、序入口后先進行80318031芯片和芯片和81558155芯片初始芯片初始化，對應化，對應RAMRAM中的單元內(nèi)容送顯示，判斷控制參數(shù)中的單元內(nèi)容送顯示，判斷控制參數(shù)輸入準備鍵輸入準備鍵K K1 1和運行鍵和運行鍵K K3 3是否按下，若按下，則是否按下，若按下，則轉(zhuǎn)參數(shù)輸入及讀參數(shù)程序或運行程序。運行程序轉(zhuǎn)參數(shù)輸入及讀參數(shù)程序或運行程序。運行程序如圖如圖10-510-5所示，其中狀態(tài)單元內(nèi)容是人為設置的，所示，其中狀態(tài)單元內(nèi)容是人為設置的，是輸入的一種參數(shù)，設為是輸入的一種參數(shù)，設為A A表示恒溫控制，表示恒溫控制，B B表示表示升溫控制，升溫控制，C C表示降溫控制，表示降溫控制，E E表

34、示整個加熱工藝表示整個加熱工藝過程結(jié)束。過程結(jié)束。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 顯示顯示EndEnd，若不是以上，若不是以上4 4種符號，表示運行過程種符號，表示運行過程中有出錯，則顯示中有出錯，則顯示ErrErr，切斷加熱電源，狀態(tài)顯示，切斷加熱電源，狀態(tài)顯示熄滅，最后判斷熄滅，最后判斷S SE E鍵是否按下，若按下，則返回鍵是否按下，若按下，則返回主程序。運行程序中調(diào)用恒溫控制、升溫控制和主程序。運行程序中調(diào)用恒溫控制、升溫控制和降溫控制降溫控制3 3個子程序。每個子程序均由采樣、數(shù)字個子程序。每個子程序均由采樣、數(shù)字濾波、線性化處理

35、及數(shù)字控制計算濾波、線性化處理及數(shù)字控制計算(PID(PID運算運算) )等部等部分組成，都把最后結(jié)果送顯示。這樣，系統(tǒng)就可分組成，都把最后結(jié)果送顯示。這樣，系統(tǒng)就可根據(jù)給定參數(shù)完成程序溫度控制的任務了。根據(jù)給定參數(shù)完成程序溫度控制的任務了。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例圖圖10-5 10-5 運行程序流程圖運行程序流程圖10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例10.3.2 10.3.2 轉(zhuǎn)速的實時測量及數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)速的實時測量及數(shù)據(jù)處理 設計以設計以80318031單片機為核心的計算機檢測系統(tǒng)，單

36、片機為核心的計算機檢測系統(tǒng)，用于過程控制和工業(yè)設備中對轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的實時測用于過程控制和工業(yè)設備中對轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的實時測量及數(shù)據(jù)處理等，并可以作為智能儀表或集散型量及數(shù)據(jù)處理等，并可以作為智能儀表或集散型測控系統(tǒng)的子系統(tǒng)。測控系統(tǒng)的子系統(tǒng)。 10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例10.3.2.1 10.3.2.1 系統(tǒng)的主要性能系統(tǒng)的主要性能 系統(tǒng)的測速范圍為系統(tǒng)的測速范圍為6 69 999r/min9 999r/min；系統(tǒng)自動；系統(tǒng)自動根據(jù)轉(zhuǎn)速范圍調(diào)整測速方法，使相對誤差始終小根據(jù)轉(zhuǎn)速范圍調(diào)整測速方法，使相對誤差始終小于于0.1%0.1%；當轉(zhuǎn)速超出設

37、定范圍時，系統(tǒng)將報警，；當轉(zhuǎn)速超出設定范圍時，系統(tǒng)將報警，且轉(zhuǎn)速設定值可由小鍵盤輸入；系統(tǒng)留有與上位且轉(zhuǎn)速設定值可由小鍵盤輸入；系統(tǒng)留有與上位機通信的軟硬件接口，以便擴展使用功能。機通信的軟硬件接口，以便擴展使用功能。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例10.3.2.2 10.3.2.2 測量方法分析測量方法分析 1. 1. 轉(zhuǎn)速測量原理轉(zhuǎn)速測量原理 為了提高測速精度，系統(tǒng)采用了兩種測速方為了提高測速精度，系統(tǒng)采用了兩種測速方法。高速時采用測頻率法，低速時采用測周期法。法。高速時采用測頻率法，低速時采用測周期法。 10.3 10.3 基于單片機的

38、自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 測頻率法是在一定的時間內(nèi)，采集旋轉(zhuǎn)角編碼測頻率法是在一定的時間內(nèi)，采集旋轉(zhuǎn)角編碼器發(fā)出的計數(shù)脈沖的個數(shù)，然后計算出轉(zhuǎn)速。測器發(fā)出的計數(shù)脈沖的個數(shù)，然后計算出轉(zhuǎn)速。測周期法是利用單片機內(nèi)部的定時器，在旋轉(zhuǎn)角編周期法是利用單片機內(nèi)部的定時器，在旋轉(zhuǎn)角編碼器發(fā)出的計數(shù)脈沖的一個或若干個周期內(nèi)定時碼器發(fā)出的計數(shù)脈沖的一個或若干個周期內(nèi)定時測出其周期，然后計算出轉(zhuǎn)速。測出其周期，然后計算出轉(zhuǎn)速。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 開機時，首先按低速測量，然后判別轉(zhuǎn)速，開機時，首先按低速測量，然后判別轉(zhuǎn)

39、速，低于低于360r/min360r/min時按測周期法進行測量，高于此值時按測周期法進行測量，高于此值后，則切換到測頻率法測量，這樣就保證了各種后，則切換到測頻率法測量，這樣就保證了各種轉(zhuǎn)速下的測速精度。轉(zhuǎn)速下的測速精度。 轉(zhuǎn)速測量可以采用接觸式和非接觸式方法，轉(zhuǎn)速測量可以采用接觸式和非接觸式方法，用于旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速測量的傳感器較多，如圓光柵、用于旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速測量的傳感器較多，如圓光柵、旋轉(zhuǎn)角編碼器、自整角電機以及光電式非接觸式旋轉(zhuǎn)角編碼器、自整角電機以及光電式非接觸式測量用的光敏元件等。測量用的光敏元件等。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 本系

40、統(tǒng)采用本系統(tǒng)采用360p/r360p/r的旋轉(zhuǎn)角編碼器，轉(zhuǎn)速在的旋轉(zhuǎn)角編碼器，轉(zhuǎn)速在3603609 999r/min9 999r/min之間時采用測頻率法。轉(zhuǎn)速計算之間時采用測頻率法。轉(zhuǎn)速計算公式為公式為(10-1)(10-1)式中式中 N N脈沖個數(shù)計算數(shù)值；脈沖個數(shù)計算數(shù)值； T T定時周期，定時周期，s s。60360NnT10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 其量化誤差其量化誤差N N=l=l，因此相對誤差為，因此相對誤差為100%100%。顯然，顯然，N N越大，相對誤差越小。因此，為了提高測越大，相對誤差越小。因此，為了提高測速精度，

41、應該加大每次采集到的計數(shù)脈沖個數(shù)速精度，應該加大每次采集到的計數(shù)脈沖個數(shù)N N，而加大而加大N N必須加大定時周期必須加大定時周期T T，這將導致測速系，這將導致測速系統(tǒng)的動態(tài)特性降低。為解決這個矛盾，在不同的統(tǒng)的動態(tài)特性降低。為解決這個矛盾，在不同的轉(zhuǎn)速范圍應采用不同的定時周期。轉(zhuǎn)速范圍應采用不同的定時周期。 10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 當轉(zhuǎn)速在當轉(zhuǎn)速在360360l 800r/minl 800r/min之間時，相當于之間時，相當于6 630r/s30r/s，則每秒發(fā)出，則每秒發(fā)出2 1602 16010 80010 800個計數(shù)脈沖

42、，取個計數(shù)脈沖，取T T為為500ms500ms，則每次可采集到，則每次可采集到1 0801 0805 4005 400個脈沖，個脈沖，相對誤差為相對誤差為 ，即，即0.09%0.09%0.018%0.018%；當轉(zhuǎn)速在；當轉(zhuǎn)速在1 8001 8009 999r/min9 999r/min之間時，取之間時，取T T為為100ms100ms，則每次可采集到，則每次可采集到1 0801 0806 0006 000個脈沖，個脈沖，對應的相對誤差為對應的相對誤差為0.09%0.09%0.017%0.017%。 1100%1 0801100%5 40010.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例

43、基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 采用兩種不同的定時時間，既保證了相對誤采用兩種不同的定時時間，既保證了相對誤差小于差小于0.1%0.1%，又保證了在高速時系統(tǒng)的動態(tài)響應，又保證了在高速時系統(tǒng)的動態(tài)響應速度。工作時，用速度。工作時，用CPUCPU內(nèi)部定時器實現(xiàn)內(nèi)部定時器實現(xiàn)100ms100ms的基的基本定時，再與軟件計數(shù)器結(jié)合實現(xiàn)不同的采樣周本定時，再與軟件計數(shù)器結(jié)合實現(xiàn)不同的采樣周期。期。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 在低速時應采用測周期法。測周期法是在脈在低速時應采用測周期法。測周期法是在脈沖的上升沿到來時開始定時，脈沖的下降沿到來沖

44、的上升沿到來時開始定時，脈沖的下降沿到來時停止定時。計算出定時時間再乘以時停止定時。計算出定時時間再乘以2 2即為旋轉(zhuǎn)一即為旋轉(zhuǎn)一周的時間。周的時間。MCS-51MCS-51單片機具有門控工作方式，通單片機具有門控工作方式，通過指令使定時器過指令使定時器0 0工作在門控工作方式，并將旋轉(zhuǎn)工作在門控工作方式，并將旋轉(zhuǎn)角編碼器的計數(shù)脈沖引到角編碼器的計數(shù)脈沖引到803l803l的外部中斷輸入引的外部中斷輸入引腳腳INT0INT0。 10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 這樣，當計數(shù)脈沖上升沿到來時，這樣，當計數(shù)脈沖上升沿到來時，INT0INT0為高為

45、高電平，定時器電平，定時器0 0開始定時；當計數(shù)脈沖的下降沿到開始定時；當計數(shù)脈沖的下降沿到來時，來時，INT0INT0轉(zhuǎn)為低電平，定時器立即停止計數(shù)。轉(zhuǎn)為低電平，定時器立即停止計數(shù)。讀出定時器內(nèi)的計數(shù)值再乘以單片機的機器周期讀出定時器內(nèi)的計數(shù)值再乘以單片機的機器周期即可得到定時時間。轉(zhuǎn)速計算公式為即可得到定時時間。轉(zhuǎn)速計算公式為(10-2)(10-2)112360nNT10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例式中式中 N N定時器計數(shù)值；定時器計數(shù)值； T T1 1單片機的機器周期，單片機的機器周期，s s。如如8 0318 031的主頻率為的主頻

46、率為6MHz6MHz，則，則T T1 1=2s=2s。這里可知。這里可知計算機的主頻越高，測量精度越高。計算機的主頻越高，測量精度越高。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 由式由式(10-2)(10-2)確定的轉(zhuǎn)速的相對誤差仍為確定的轉(zhuǎn)速的相對誤差仍為 100%100%，所以定時器計數(shù)值，所以定時器計數(shù)值N N越大越好。因此，越大越好。因此，轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)速在6 630r/min30r/min之間時，采用單周期測量；轉(zhuǎn)之間時，采用單周期測量；轉(zhuǎn)速在速在3030120r/min120r/min之間時，采用之間時，采用4 4周期測量；轉(zhuǎn)速周期測量；轉(zhuǎn)速在

47、在120120360r/min360r/min之間時，采用之間時，采用8 8周期測量，以保周期測量，以保證相對誤差不大于證相對誤差不大于0.1%0.1%的要求。的要求。1N10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 例如，例如，n n=120r/min=120r/min相當于相當于2r/s2r/s，旋轉(zhuǎn)角編碼器，旋轉(zhuǎn)角編碼器每秒發(fā)出每秒發(fā)出720720個脈沖，脈沖周期為個脈沖，脈沖周期為1 388.8s1 388.8s，高，高電平時間為電平時間為694.4s694.4s，采用，采用4 4周期測量，采樣周期周期測量，采樣周期為為694.4694.44=2

48、 777.6s4=2 777.6s，由于，由于T T1 1為為2s2s，所以計，所以計數(shù) 值 為數(shù) 值 為 2 7 7 7 . 6 / 2 1 3 3 92 7 7 7 . 6 / 2 1 3 3 9 ， 其 相 對 誤 差， 其 相 對 誤 差為為 。1100%0.07%1 33910.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 2. 2. 測量法的自動切換測量法的自動切換 測量法的切換由軟硬件配合實現(xiàn)，這是保證測量法的切換由軟硬件配合實現(xiàn)，這是保證本轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)測量精度的關鍵。如圖本轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)測量精度的關鍵。如圖10-610-6所示所示為旋轉(zhuǎn)角編碼器計

49、數(shù)脈沖切換的硬件控制電路原為旋轉(zhuǎn)角編碼器計數(shù)脈沖切換的硬件控制電路原理圖。理圖。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例圖圖10-6 10-6 旋轉(zhuǎn)角編碼器計數(shù)脈沖切換的硬件控制電旋轉(zhuǎn)角編碼器計數(shù)脈沖切換的硬件控制電路原理圖路原理圖10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 圖圖10-610-6中，中，74LS37374LS373為為8D8D鎖存器，鎖存器，74LSl5174LSl51為為8 8選選1 1多路模擬開關。當多路模擬開關。當74LS37374LS373的的Q Q1 1端輸出為端輸出為l l時，與時

50、，與門將計數(shù)脈沖引到門將計數(shù)脈沖引到803l803l定時定時/ /計數(shù)器通道計數(shù)器通道0 0的外部的外部脈沖輸入端脈沖輸入端T T0 0，系統(tǒng)采用測頻率法測量。當，系統(tǒng)采用測頻率法測量。當 74LS373 74LS373 的的Q Ql l 端輸出為端輸出為0 0時，系統(tǒng)選通數(shù)據(jù)選擇時，系統(tǒng)選通數(shù)據(jù)選擇開關開關74LSl5l74LSl5l的使能控制端的使能控制端S S，使計數(shù)脈沖通過，使計數(shù)脈沖通過74LSl5174LSl51有選擇地輸入到有選擇地輸入到80318031的外部中斷輸入端的外部中斷輸入端INT0INT0，系統(tǒng)采用測周期法測量。，系統(tǒng)采用測周期法測量。10.3 10.3 基于單片機的

51、自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 在用測周期法測量時，在用測周期法測量時，74LS373 Q74LS373 Q2 2、Q Q3 3、Q Q4 4端的端的輸出控制輸出控制74LSl5174LSl51的數(shù)據(jù)選擇端的數(shù)據(jù)選擇端A A、B B、C C，切換，切換Q Q2 2、Q Q3 3、Q Q4 4端的數(shù)值端的數(shù)值(000(000、100100、010)010)，可以選擇將計，可以選擇將計數(shù)脈沖直接輸入、數(shù)脈沖直接輸入、4 4分頻輸入、分頻輸入、8 8分頻輸入分頻輸入3 3種方式，種方式，即選擇單周期、即選擇單周期、4 4周期、周期、8 8周期測量。周期測量。10.3 10.3

52、基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例10.3.2.3 10.3.2.3 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 根據(jù)上述測量原理，可以設計如圖根據(jù)上述測量原理，可以設計如圖10-710-7所示的系所示的系統(tǒng)的硬件電路。該電路由以下幾部分組成：統(tǒng)的硬件電路。該電路由以下幾部分組成： (1) (1) 單片機單片機80318031、地址鎖存器、地址鎖存器74LS37374LS373與程序存儲與程序存儲器器27642764組成單片機最小系統(tǒng)。組成單片機最小系統(tǒng)。 (2) (2) 單片機單片機80318031、顯示數(shù)據(jù)鎖存器、顯示數(shù)據(jù)鎖存器74LS27374LS273與數(shù)碼與數(shù)碼管管LEDLED以

53、共陰極方式構(gòu)成靜態(tài)顯示模塊。系統(tǒng)工作時，以共陰極方式構(gòu)成靜態(tài)顯示模塊。系統(tǒng)工作時，由由80318031先將顯示數(shù)據(jù)進行軟件譯碼，分先將顯示數(shù)據(jù)進行軟件譯碼，分4 4次將顯示字型次將顯示字型數(shù)據(jù)寫入鎖存器。數(shù)據(jù)寫入鎖存器。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 (3) (3) 并行接口并行接口81558155、命令輸入鍵盤、聲光報警、命令輸入鍵盤、聲光報警器構(gòu)成控制與報警模塊。器構(gòu)成控制與報警模塊。 (4) (4) 旋轉(zhuǎn)角編碼器、計數(shù)脈沖輸入通道選擇電旋轉(zhuǎn)角編碼器、計數(shù)脈沖輸入通道選擇電路、路、80318031計數(shù)器計數(shù)器T0T0口與外部中斷口與外部

54、中斷INT0INT0構(gòu)成計數(shù)脈沖構(gòu)成計數(shù)脈沖輸入通道。輸入通道。 (5) (5) 由單片機串行口構(gòu)成的與上位機的接口電由單片機串行口構(gòu)成的與上位機的接口電路。路。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例圖圖10-7 10-7 單片機測速系統(tǒng)電路原理圖單片機測速系統(tǒng)電路原理圖10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例10.3.3 10.3.3 車載信息系統(tǒng)車載信息系統(tǒng) 車載信息系統(tǒng)是以計算機為核心，對汽車的各車載信息系統(tǒng)是以計算機為核心，對汽車的各種狀態(tài)，如燃油液位、電池電壓、水溫、機油壓力種狀態(tài)，如燃油液位、

55、電池電壓、水溫、機油壓力及車速等參數(shù)進行采集、處理、顯示和報警提示。及車速等參數(shù)進行采集、處理、顯示和報警提示。駕駛員根據(jù)報警提示的結(jié)果進行相應處理，以使汽駕駛員根據(jù)報警提示的結(jié)果進行相應處理，以使汽車安全正常行駛。車安全正常行駛。 10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例10.3.3.1 10.3.3.1 系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理 車載信息系統(tǒng)的構(gòu)成如圖車載信息系統(tǒng)的構(gòu)成如圖10-810-8所示。它由工控所示。它由工控機、多種傳感器、信息采集部件、計數(shù)器卡、聲光機、多種傳感器、信息采集部件、計數(shù)器卡、聲光顯示和報警部件、顯示和報警部

56、件、GPSGPS以及管理控制軟件所組成。以及管理控制軟件所組成。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例圖圖10-8 10-8 系統(tǒng)工作原理框圖系統(tǒng)工作原理框圖10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 該系統(tǒng)的工作原理是：汽車燃油的液位、電池電該系統(tǒng)的工作原理是：汽車燃油的液位、電池電壓、水溫、行進速度、機油壓力各種信息參數(shù)都由相壓、水溫、行進速度、機油壓力各種信息參數(shù)都由相應的傳感器進行檢測。以上幾種傳感器，除去車速傳應的傳感器進行檢測。以上幾種傳感器，除去車速傳感器和電池電壓傳感器之外，各種參數(shù)的變化都

57、表現(xiàn)感器和電池電壓傳感器之外，各種參數(shù)的變化都表現(xiàn)為電阻值的變化。這些電阻值的變化通過信息采集卡為電阻值的變化。這些電阻值的變化通過信息采集卡轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳獢?shù)字信號的變化，而車速傳感器是由磁鋼轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳獢?shù)字信號的變化，而車速傳感器是由磁鋼和霍爾開關傳感器所組成的，它直接把汽車輪的轉(zhuǎn)數(shù)和霍爾開關傳感器所組成的，它直接把汽車輪的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，電池電壓則直接通過壓控振蕩器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，電池電壓則直接通過壓控振蕩器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號?；癁閿?shù)字信號。 10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 計數(shù)卡由多路計數(shù)器組成。工控機在軟件的控計數(shù)卡由多路計數(shù)器組成。工

58、控機在軟件的控制下，巡回檢測各路傳感器所對應的脈沖對計數(shù)器制下，巡回檢測各路傳感器所對應的脈沖對計數(shù)器的計數(shù)值，并通過數(shù)值標定，以單位時間內(nèi)的計數(shù)的計數(shù)值，并通過數(shù)值標定，以單位時間內(nèi)的計數(shù)值來確定所檢測信息的物理量的大小。這些物理量值來確定所檢測信息的物理量的大小。這些物理量以圖示的方式顯示在液晶顯示屏上，以便駕駛員觀以圖示的方式顯示在液晶顯示屏上，以便駕駛員觀察，當某一物理量超過安全范圍值時，即發(fā)出聲、察，當某一物理量超過安全范圍值時，即發(fā)出聲、光報警信號，警示駕駛員盡快采取措施，以保證汽光報警信號，警示駕駛員盡快采取措施，以保證汽車的正常運行。車的正常運行。 10.3 10.3 基于單片

59、機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 GPS GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是車載信息系統(tǒng)的一個全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是車載信息系統(tǒng)的一個組成部分，它根據(jù)從組成部分，它根據(jù)從3 3顆以上不同衛(wèi)星發(fā)來的數(shù)據(jù)，顆以上不同衛(wèi)星發(fā)來的數(shù)據(jù)，隨時計算和顯示汽車自身所處的地理位置，即所處隨時計算和顯示汽車自身所處的地理位置，即所處地理位置的經(jīng)度和緯度。地理位置的經(jīng)度和緯度。10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例10.3.3.2 10.3.3.2 系統(tǒng)的硬件配置系統(tǒng)的硬件配置 1. 1. 工控機工控機 工控機與普通微機相比具有較強的抗干擾能力，工控機與普通

60、微機相比具有較強的抗干擾能力，車載信息系統(tǒng)要在汽車行駛的條件下運行，環(huán)境比車載信息系統(tǒng)要在汽車行駛的條件下運行，環(huán)境比較差，除頻繁強烈的顛簸之外，還容易對計算機系較差，除頻繁強烈的顛簸之外，還容易對計算機系統(tǒng)產(chǎn)生各種各樣的干擾，這就要求計算機不但能耐統(tǒng)產(chǎn)生各種各樣的干擾，這就要求計算機不但能耐受強烈的震動，還要具有較強的抗干擾能力。受強烈的震動，還要具有較強的抗干擾能力。 10.3 10.3 基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例基于單片機的自動檢測系統(tǒng)設計實例 2. 2. 信息數(shù)據(jù)采集部件信息數(shù)據(jù)采集部件 信息數(shù)據(jù)采集部件的功能是把要檢測的如汽車信息數(shù)據(jù)采集部件的功能是把要檢測的如汽車燃油液位、電