电加热炉温度控制系统硬件设计毕业设计论文

PAGE59-东华理工学院毕业设计(论文)摘要毕业设计（论文）题目电加热炉温度控制系统硬件设计英文题目TheHardwareDevelopmentforControllingTemperatureofanElectronicHeatingFurnace东华理工学院毕业设计(论文)摘要摘要本文以电加热炉的温度控制为被控对象，通过对电加热炉的温度控制对象特性的分析来确定电加热炉的温度控制硬件系统的设计和控制方案。冶金、化工、机械各类工业控制中，电加热炉得到了广泛的应用，其温度控制具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点。传统的以普通双向晶闸管(SCR)控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率,达到自动控制电炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波,实践表明这种控制方式产生相当大的中频干扰,并通过电网传输,给电力系统造成“公害”。采用固态继电器控温电路,通过单片机控制固态继电器,其波形为完整的正弦波,是一种稳定、可靠、较先进的控制方法。为了降低成本和保证较高的控温精度,采用ATMELAT89C52芯片和通过控制过零触发型固态继电器的通断比，来控制输入到加热炉的功率，从而达到控制温度的目的。测量部分是采用铂銠10-铂热电偶。为了在工业现场应用中具有较强的抗干扰能力,采取了一系列抗干扰措施。以单片机为核心,采用温度变送器和固态继电器控温电路,实现对电炉温度的自动控制。该控制系统具有硬件成本低、控温精度较高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。有较高的适用价值和理论价值。关键字电加热炉温度控制；AT89C52；PID闭环控制；铂銠10-铂热电偶；SSRAbstractThispaperwiththetemperaturecontrolofelectricheatingfurnaceforthecontrolobject,byvirtueoftheobjectcharacteristicofanalysisfortemperaturecontrolofelectricheatingfurnacethentocertainthehardwaresystemofdesignandcontrolsolutionsfortheheatingfurnace.Inallwalksofcontrolrealms,forexample:Themetallurgy,chemicalengineering,machineandotherindustrycontrolfield,electricheatingfurnacegotanextensiveapplication,itstemperaturecontrolhascharacteristicsofnon-linear,biglag,biginertial,time-variableandwarmupunilateralismetc.UsebidirectionalSCRthatTraditionalwaytocontroltemperatureofheatingfurnaceisaphaseshiftstylethichmakenodoubtofcouldcontroltemperatureautomaticallybutbeprovedtothatcouldproducethefearfulnessintermediatefrequencyinterfereresultinacommondisastertopowersystemduringtransportatiion.Onthecontrarycontrol,byusingmicro-chipcomputerassortwiththeslidestateraley(SSR)tocontroltemperatureisasteady,reliableandadvancedwayfortheintactsinewavewhichcouldn'tdisturbthepowersystem.Inordertoreduceandbesureofhighprecision,weuseATMELAT89C52micro-chipcomputer,whichbeproveawonderfulabilityofanti-jaming,tocontrolthepowerofradiationresistancewhichcouldinfecttemperaturedirectlybyordertheproportionofON/OFFofSSR,Themeasurementpartweselectthethermocouple(platinumrhodium10-platinum)todetectthevariabletemperature.andtoachiveautomaticcontrol.Thiscontrolsystempossessstrongpointoflowcost,highcontrolaccuracy,goodreliabilityandgoodresistancetointerferenceetc,soithavesomeworthwhiletoputonapplication.Keywordselectricheatingfurnace；AT89C52；PIDclose-loopcontrolthermocouple(platinumrhodium10-platinum)；SSR东华理工学院毕业设计(论文)目录东华理工学院毕业设计(论文)目录目录摘要与关键词I英文摘要与关键词II绪论11.系统总体方案设计31.1系统的设计原则31.2系统的设计步骤31.3系统的工程设计与实现31.4系统的总统方案设计41.5硬件的工程设计与实现42．电加热炉温度单片机控制系统设计62.1系统概述62.2系统的总体结构62.3系统的基本工作原理62.4系统的技术指标73．温度控制硬件系统设计83.1硬件电路的设计系统规范83.2芯片功能介绍83.3分模块详述系统各部分的实现方法203.3.1温度采集电路203.3.2控制芯片223.3.3加热器控制电路273.3.4抗干扰电路(看门狗电路)283.3.5A/D转换器293.3.6温度检测和变送器343.3.7固态继电器控温电路354．系统软件与模型394.1数学模型建立394.2控制系统的算法设计394.3编程模型及数据结构404.4软件设计415．系统实现技术425.1硬件调试425.2软件调试42结论43致谢44参考文献45附录1源程序46附录2硬件电路总图59东华理工学院毕业设计(论文)绪论东华理工学院毕业设计(论文)绪论绪论单片微型计算机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中扮演着各式各样的控制角色。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样性，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。在科研、生产中，常常需要对某些系统进行温度的监测和控制。需检测和控制的温度系统一旦确定，其热惯性大小和散热等各项硬件条件就确定了。这时，影响系统热平衡的因素主要有：系统温度T、设定温度Ta、系统周围的环境温度Ts以及加热方式和调节方法。目前已有的实现温控的方法有很多种，如:恒温法、比例式、积分式及其组合的调节方法等等，其中有的方法达到热平衡需要的时间很长，但是其控温精度很高，而有的是达到热平衡的时间短，但其控温精度却不够高。本文介绍如何用单片机模型来实现系统温度的自动控制。用这种方法控温，使整个系统灵活、可靠性高，系统达到热平衡较快，而且精度也比较高，融合了前面列举方法的优点，而且更加简单方便。本文主要介绍单片机在温度控制中的应用，该控制系统具有硬件成本低、控温精度较高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。而采用单片机对加热炉进行自动控制，不但可以克服上述缺点，而且减轻工作人员的负担。提高企业的经济效益。电加热炉以其无污染、操作方便、自动化程度高、出力稳定切出力可调范围大、节省基建投资等诸多优点逐渐受到人们的欢迎。但这其中对温度的控制上不是很理想，温差大、温度控制精度不准确。针对这一情况。近年来，不少人对微机温度控制这一课题进行研究。一般的电加热炉温度控制系统（如温度控制表控制接触器）的主要缺点是温度波动范围大。传统的以普通双向晶闸管(SCR)控制的高温电加热炉采用触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率,达到自动控制电炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波,实践表明这种控制方式产生相当大的中频干扰,并通过电网传输,给电力系统造成“公害”。他们的工作多数是采用时间比例控制及改善比例温度控制规律进行的。这种控制温度系统能使温度稳定在某一具体值上(热平衡状态),但当某作用量发生变化时(如电源电压变化时)被控温度虽然能达到新的平衡状态,但是永远也回不到原来的给定值上,这是P控制的致命弱点,即有静差(或称稳态偏差),如果在P控制基础上增加I控制,则可消除其静差,再增加D控制,则能够提高控制系统抗外界干扰的能力.这即本论文所要研究的PID控制方法。电阻炉炉温控制系统的研究方向是：热电偶对炉温进行检测，经A/D转换芯片得到相应的数字量，经过单片微机AT89C52进行数据转换，得到应有的控制量，去控制加热功率，从而实现对温度的控制。电加热炉是一个非线性的、时变的、分布参数的复杂被控对象。要实现其最优控制，必须建立被控对象的数学模型，然后求取相应的控制器方程。普通的电加热炉是一种常见的设备。在其控制系统中，温度控制是其中的关键部分，目前国内电加热炉普遍采用PID模拟控制算法，而这种算法一般温差大，很难保证温度控制在≤±1℃，温度是工业控制对象中的主要被控参数，特别是在冶金、化工、机械、检定计量等领域，广泛的使用着各种加热炉、热处理等，所采用的加热方法及燃料也不相同，如油、电、天燃气等。但就温度控制系统本身而言，均属于一阶纯滞后环节，本论文介绍的温度控制系统的内容是如何得用单片机来实现对电加热炉的精确控制：首先，位于电热炉中的S型高温热电偶对炉内温度进得感测并将电压信号送到温度变送器及其附属转换电路，后者将热电偶的信号进得转换处理后直接送给A/D转换器AD574A，到这时，原始的温度信号才最终有规律地变换成了单片微机可以读取的信号，然后借助于AT89C52单片机内部强大的运算处理能力将信号进行比较分析计算后产生最终的控制信号用来控制双向可控硅的通断占空比来达到调温的目的。本系统的外围接口布置了键盘（一共16键，含数字键10个和6个主功能键）、7段LED 数码显示屏（一共8位，分别为四位的当前实时温度显示和四位的设定参考温度显示）、微型打印机用来对历史温度数据的打印，通过软件设计可以实现曲线和数据两种的打印方式。主要技术指标有：电加热炉温度加热范围：≤1500℃调节温度的超调量小于30%能实时显示炉内温度，记录温度变化的过程施加电压范围：0-220V相AC或DC加热方式：电阻丝直接加热炉内容积：0.3×0.25×0.3M3最大功率：4KW。东华理工学院毕业设计(论文)系统总体方案设计东华理工学院毕业设计(论文)系统总体方案设计1．系统总体方案设计系统的总体方案设计包括系统的设计原则，设计步骤，工程设计等方面。1.1系统的设计原则一般系统的设计原则包含安全性（稳定抗干扰性），操作的便利性（人性化），实时性，通用性和经济性。（1）安全可靠首先要选用高性能的AT89C52单片机，保证在恶劣的工业环境下能正常运行。其次是设计可靠的控制方案，并具有各种安全保护措施，如报警、事故预测、事故处理和不间断电源等。（2）操作维护方便操作方便表现在操作简单、直观形象和便于掌握且不强求操作工要掌握计算机知识才能操作。（3）实时性强选用高性能的AT89C52单片机的实时性，表现在内部和外部事件能及时地响应，并做出相应的处理。（4）通用性好系统设计时应考虑能适应不同的设备和各种不同设备和各种不同控制对象，并采用积木式结构，按照控制要求灵活构成系统。主要表现在两个方面：一是硬件板设计采用标准总线结构（如PC总线），配置各种通用的模板，以便扩充功能时，只需增加功能模板就能实现；二是软件功能模块或控制算法采用标准模块结构，用户使用时不需要二次开发，只需各种功能模块，灵活地进行控制系统组态。（5）经济效益高1.2系统的设计步骤（1）工程项目与控制任务的确定阶段（2）项目的设计阶段系统总体方案设计、方案论证评审硬件和软件的分别细化设计硬件和软件的分别调试系统的组装（3）离线仿真和调试阶段1.3系统的工程设计与实现本论文设计对比目前最为流行的炉温控制方案后,采用了性能可靠且实施相对简易的单片机结合双向可控硅来达到调功及实现温度控制,具体概述参见模块化电路章节.1.4系统的总统方案设计确定系统的性质和结构确定系统的构成方式现场设备选择确定控制策略和控制算法硬件、软件的功能划分系统总体方案（1）系统的主要功能、技术指标、原理性方框及文字说明。（2）系统的硬件结构几配置，主要软件的功能、结构几框图。（3）保证性能指标要求的技术措施。（4）抗干扰性和可靠性设计。1.5硬件的工程设计与实现（1）选择系统的总线和主机机型选择系统的总线，系统总线的优点：采用总线可以简化硬件设计，用户可根据需要直接选用符合总线标准的功能模板，而不必考虑模板插件之间的匹配问题，使系统硬件设计大大简化；系统可扩性好，仅需将总线标准研制的新的功能模板插在总线槽中即可；系统更新性好，一旦出现新的微处理器、存储器芯片相接口电路，只要将这些新的芯片按总线标准研制成各类插件，即可取代原来的模板而升级更新系统。包括内总线选择和外总线选择（2）选择主机机型选择输入输出通道模板模拟量输入输出模板（3）选择变送器和执行机构选择变送器选择的变送器有温度变送器、压力变送器、液位变送器、差压变送器、流量变送器、各种电量变送器等，系统设计人员可根据被测参数的种类、量程、被测对象的介质类型和环境选择变送器的具体型号。本文着眼于炉温控制，首当其冲选择温度变送器。选择执行机构执行机构的作用是接受计算机发出的控制信号，并把它转换成调整机构的动作，使生产过程按预先规定的要求正常运行。执行机构分为气动、电动和液压3种类型电加热炉温度控制系统的硬件设计。本文采用过零触发的光耦可控制硅来实际对加热炉的调温。其显著特性是只有当负载交流电源到达过零区时SSR才导通，所以负载工作时近似正弦波，可减少高次谐波对电网的干扰。东华理工学院毕业设计(论文)电加热炉温度单片机控制系统设计东华理工学院毕业设计(论文)电加热炉温度单片机控制系统设计2.电加热炉温度单片机控制系统设计2.1系统概述一般的电加热炉控制系统（如温度控制表控制接触器）的主要缺点是温度波动范围大。由于它重主要通过接触器的通断时间比例来达到该表加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低，故温度控制精度低，单片机脉宽调温闭环系统以AT89C52单片机作为该控制系统的核心，采用脉冲调宽技术，双向可控硅输出，工作稳定、性能可靠。热点偶的冷端补偿采用热电阻温度传感器，测量准确，克服了常规方法补偿误差大的缺点。该系统具有软启动、程序升温、键盘输入、显示打印等功能，使温度控制稳态误差精度达±1℃。2.2系统的总体结构过程计算机控制系统的设计过程分为总体设计、硬件设计、软件设计和系统调试四个部分。在进行控制系统设计前，应该首先考虑对控制对象进行深入的调查和分析，并熟悉工艺流程，根据生产中提出来的问题，确定系统所需要完成的任务。然后写出论证，选择控制方案，控制方案的好坏，直接影响控制效果、系统投资和系统的经济效益。用单片机实现的电加热炉温度控制系统如图2-2放大滤波放大滤波热电偶AD574A声光报警双向可控硅SSR功率放大冷端补偿AT89C52地址锁存和译码EPROM2732显示器键盘8279多路转换开关电加热炉微打图2-1电加热炉系统总框图2.3系统的基本工作原理工作原理：炉温控制程序及温度与热电偶电势之间的对于关系表存放在EPROM2732中，双向可控硅采用过零触发方式。触发脉冲由过零同步脉冲形成电路提供。在每个工作周期T内的工作占空比与单片机输出的门控脉冲信号决定。键盘与显示器用于各种参数的设置和显示。热电偶与放大器将被测温度转换成热电势信号并放大，再由A/D转换器换成相应的数字量供单片机识别处理。单片机每隔一定时间启动一次A/D转换、采样一次现场温度，将温度数据与给定温度WT进行比较，得到温差，再根据偏差的大小和正负，通过PID控制算法送出1个具有相应宽，让一定数量的触发脉冲在高电平奇迹通过控制门去触发可控硅，对被测温度调节开度的门控脉冲。本系统的功能主要有数据采集、数据处理、输出控制。能对0～1500°C范围内的各种电加热炉的温度进行精密测量，同时，八位LED显示器直接跟踪显示被控对象的温度值和设定值，准确度高，显示清晰，稳定可靠，使用方便（在具体设计编程、调试过程中，为了调试方便，编程把温度范围设在0～1500°C。本系统的原理框图如下图所示。数据采集部分能完成对被测信号的采样，显示分辨率1°C，测量精度1°C，控制精度1°C，可以实现采集信号的放大及A/D转换，并自动进行零漂校正，同时按设定值、所测温度值、温度变化速率，自动进行PID参数自整定和运算，并输出0～10mA控制电流，配以主回路实现温度的控制。数据处理分为预处理、功能性处理、抗干扰等子功能。输出控制部分主要是数码管显示控制。2.4系统的技术要求（1）温度范围：40℃～1500℃（2）供电电压：三相交流380V（3）调节温度的超调量小于30%（4）功率范围：4kW东华理工学院毕业设计(论文)温度控制硬件系统设计东华理工学院毕业设计(论文)温度控制硬件系统设计3.温度控制硬件系统设计3.1硬件电路的设计系统规范原理图主要由设计、诊断与检查组成。原理图的设计要符合以下几点要求：（1)原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确。（2)图中所使用的元器件要合理选用，电阻，电容等器件的参数要正确标明。（3)原理图要完整，CPU，外围器件，扩展接口，输入/输出装置要一应俱全。原理图的设计、诊断与检查在ProtelDXP软件环境下完成。系统设计完成后，进入印制板制作、器件焊接及软件编程阶段。在印制板设计时，要仔细考虑印制板的面积、布局及连线长度，以减小对信号的延时和杠干扰。对加工好的印制板还要进行仔细的检查，最后将器件、插座及元件等逐一焊接在印制板上。3.2主要芯片功能介绍（1）AT89C52AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8KBYTES的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和256BYTES的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产,与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合.AT89C52主要性能参数：与MCS-51产品指令和引脚完全兼容8K字节可重擦写Flash闪速存储器1000次擦写周期全静态操作:0Hz～24Hz三级加密程序存储器256*8字节内部RAM32个可编程I/O口线3个16位定时/计数器图3-1AT89C52引脚分布8个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式管脚说明—VCC：供电电压。—GND：接地。—P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个管脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚写“1”时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部电位必须被拉高。—P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入“1”后，电位被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。—P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚电位被内部上拉电阻拉高，且作为输入。作为输入时，P2口的管脚电位被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉的优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。—P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)，也是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2(外部中断0)P3.3(外部中断1)P3.4T0(记时器0外部输入)P3.5T1(记时器1外部输入)P3.6(外部数据存储器写选通)P3.7(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。—RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。—：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。—：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期两次有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。—：当保持低电平时，访问外部ROM；注意加密方式1时，将内部锁定为RESET；当端保持高电平时，访问内部ROM。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。—XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。—XTAL2：来自反向振荡器的输出。AT89C52的基本操作如图所示，在X1和X2之间接一只石英振荡晶体构成了单片机的时钟电路，它还有另一种接法，是把外部振荡器的信号直接连接到XTAL1端，XTAL2端悬空不用。AT89C52复位引脚RST/VP通过片内一个施密特触发器(抑制噪声作用)与片内复位电路相连，施密特触发器的输出在每一个机器周期由复位电路采样一次。当振荡电路工作，并且在RST引脚上加一个至少保持2个机器周期的高电平时，就能使AT89C52完成一次复位。复位不影响RAM的内容。复位后，PC指向0000H单元，使单片机从起始地址0000H单元开始重新执行程序。所以，当单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新启动。AT89C52单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种复位方式。上电复位利用电容器充电来实现。按钮复位又分为按钮电平复位和按钮脉冲复位。前者将复位端通过电阻与Vcc相接；后者利用RC微分电路产生正脉冲来达到复位目的。复位电路参数的选择应能保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。本系统采用的是按键脉冲复位，具体电路和原理将在下面的章节介绍。振荡器特性：XTAL1、XTAL2为片内振荡器的反相放大器的输入和输出端。可采用石英晶体或陶瓷振荡器组成时钟振荡器，如需从外部输入时钟AT89C52，时钟信号从XTAL1输入，XTAL2应悬空。由于输入到内部电路是经过一个2分频触发器，所以输入的外部时钟信号无需特殊要求，但它必须符合电平的最大和最小值及时序规范。（2）82798279芯片在扩展显示器和键盘时功能强、使用方便。8279是Intel公司为8位微处理器设计的通用键盘/显示器接口芯片，其功能是：接收来自键盘的输入数据并作预处理；完成数据显示的管理和数据显示器的控制。单片机应用系统采用8279管理键盘和显示器，软件编程极为简单，显示稳定，且减少了主机的负担。图3-28279芯片内部功能块数据缓冲器将双向三态8位内部数据总线D0～D7与系统总线相连，用于传送CPU与8279之间的命令和状态。控制和定时寄存器用于寄存键盘和显示器的工作方式，锁存操作命令，通过译码器产生相应的控制信号，使8279的各个部件完成相应的控制功能。定时器包含一些计数器，其中有一个可编程的5位计数器（计数值在2～31间），对CLK输入的时钟信号进行分频，产生100KHz的内部定时信号（此时扫描时间为5.1ms，消抖时间为10.3ms）。外部输入时钟信号周期不小于500ns。扫描计数器有两种输出方式：一是编码方式，计数器以二进制方式计数，4位计数状态从扫描线SL3~SL0输出，经外部译码器可以产生16位的键盘和显示器扫描信号；另一种是译码方式，扫描计数器的低两位经内部译码后从SL3～SL0输出，直接作为键盘和显示器的扫描信号。回送缓冲器、键盘消抖及控制完成对键盘的自动扫描以搜索闭合键，锁存RL7～RL0的键输入信息，消除键的抖动，将键输入数据写入内部先进先出存储器（FIFORAM）。RL7～RL0为回送信号线作为键盘的检测输入线，由回送缓冲器缓冲并锁存，当某一键闭合时，附加的移位状态SHIFT、控制状态CNTL及扫描码和回送信号拼装成一个字节的“键盘数据”送入8279内部的FIFO（先进先出）RAM。键盘的数据格式为：位76543210CNTLSHIFT扫描（闭合键行号）回送（闭合键行号）在传感器矩阵方式和选通方式时，回送线RL7～RL0的内容被直接送往相应的FIFORAM。输入数据即为RL7~RL0。数据格式为：位76543210RL7RL6RL5RL4RL3RL2RL1RL0FIFO/传感器RAM是具有双功能的8×8RAM。在键盘或选通方式时，它作为FIFORAM，依先进先出的规则输入或读出，其状态存放在FIFO/传感器RAM状态寄存器中。只要FIFORAM不空，状态逻辑将置中断请求IRQ=1；在传感器矩阵方式，作为传感器RAM，当检测出传感器矩阵的开关状态发生变化时，中断请求信号IRQ=1。在外部译码扫描方式时，可对8×8矩阵开关的状态进行扫描，在内部译码扫描方式时，可对4×8矩阵开关的状态进行扫描。显示RAM用来存储显示数据，容量是16×8位。在显示过程中，存储的显示数据轮流从显示寄存器输出。显示寄存器输出分成两组，即OUTA0～OUTA3和OUTB0～OUTB3，两组可以单独送数，也可以组成一个8位的字节输出，该输出与位选扫描线SL0～SL3配合就可以实现动态扫描显示。显示地址寄存器用来寄存CPU读/写显示RAM的地址，可以设置为每次读出或写入后自动递增。DB7～DB0为双向外部数据总线；IRQ为中断请求输出线。RL7～RL0为键盘回送线。SL3～SL0为扫描输出线。OUTB3～OUTB0、OUTA3～OUTA0。为显示寄存器数据输出线。RESET为复位输入线。SHIFT为换档键输入线。CNTL/STB为控制/选通输入线。CLK为外部时钟输入线。图3-38279芯片引脚分布图3-48279芯片扩展键盘电路8279是可编程接口芯片，通过编程使其实现相应的功能，编程的过程实际上就是CPU向8279发送控制指令的过程。在软件设计中，显示方式采用了8个字符显示，左入方式，编码扫描键盘，双键锁定。由于该系统对实时性及速度要求并不十分高，所以时钟频率采用6MHz已足够了，故程序时钟命令字取为2AH，用以保证100kHz的内部工作频率。由于采用10ms定时扫描查询方式，所以在下次开始扫描时，先应清空8279，清除显示RAM大约需要160μs的间，在此期间，FIFO状态字的最高位DU=1，表示显示无效，CPU不能显示RAM写入数据，所以清除命令状态字取D1H。CPU对8279的控制是先读回8279的状态字，查看PIFORAM中有无字符，若有将根据字符个数读出所有字符，并进行相应处理；若无，则直接返回。CPU对8279的监视采用查询方式，对8279分配的数据口地址为8000H，状态口地址为8001H，CPU每隔10ms定时中断查询一次，所有显示采用查询段码表的方式实现，简化了程序设计过程，提高了程序质量。程序框图如图及程序代码。开始开始清楚命令8279 清楚命令8279读8279状态字读8279状态字DU=1？DU=1？方式命令8279方式命令8279显示缓冲器地址R1长度R2显示缓冲器地址R1长度R2取显示缓冲器地址8279显示取显示缓冲器地址8279显示R1+1R1+1R2DU=1？DU=1？图3-5键显流程图初始化程序如下：INIT:MOVDPTR，#7FFFH；置8279命令/状态口地址MOVA，#0D1H；置清显示命令字MOVX@DPTR，A；送清显示命令WEIT:MOVXA，@DPTR；读状态JBACC.7，WEIT；等待清显示RAM结束MOVA，#34H；置分频系数，晶振12MHzMOVX@DPTR，A；送分频系数MOVA，#00H；置键盘/显示命令MOVX@DPTR，A；送键盘/显示命令MOVIE，#84H；允许8279中断RET（3）固态继电器(OMRONG3NA-D210B)产品特点：eq\o\ac(○,1)输入与输出回路之间光隔离。eq\o\ac(○,2)控制信号与TTL逻辑接口。eq\o\ac(○,3)双向可控硅输出，零电流关断。eq\o\ac(○,4)大于2000V的隔离电压。eq\o\ac(○,5)插件焊接结构，体积小，安装简便。6产品主要用于工业自动化中弱电与强电的隔离控制也可以作为各种大功率输出器件的推动级和小功率的用电器。如电动机、电磁阀、电源等无触点开关控制。型号参数OMRONG3NA-D210B(内部电路图如下)输入参数控制额定电压DC5～24VAC100～240V耐压(输入与输出之间)AC2,500V50/60Hz1min漏电流5mA以下(AC100V)控制电流≤28mA启动电流≥6mA关闭电压≤1VDC通断时间≤15mS输出参数负载电压180～528VAC最大负载电流1A3A6A通态压降≤1.5V断态电压≥400V≥800V性能参数隔离电压≥2000V绝缘电阻≥100MΩ工作温度－20～75℃电源频率50/60HZ负载电流安全系数阻性负载取50-60%,感性负载取30-40%7.附图如下:(仅供参考)图3-6固态继是器示意图图2-8固态继电器内部电路图（4）微打(采用北京思普特科技发展有限公司的SP系列微型面板式打印机)主要特点:eq\o\ac(○,1)采用针式撞击点阵打印方法。eq\o\ac(○,2)特别为安装在仪器或设备的垂直面板上而设计。eq\o\ac(○,3)智能化打印控制36个通用WSC打印命令。eq\o\ac(○,4)打印宽度:16字符/行,24字符/行或40字符/行有三种机型可选。eq\o\ac(○,5)打印字模:全部96个5*7点阵ASCII字符和352个5*7或6*8点阵其它字符或图符,32个用户可定义6*8点阵字符。eq\o\ac(○,6)打印汉字:16*16或12*12点阵。eq\o\ac(○,7)打印接口:RS-232C兼容串行接口。eq\o\ac(○,8)打印纸：44.5或57.5毫米宽，40毫米直径的普通白纸纸卷。eq\o\ac(○,9)在线/离线选择按键和走纸按键。eq\o\ac(○,10)在线/离线状态指示。eq\o\ac(○,11)单电源直流5V操作，电流小于1.5A。外形尺寸111（宽）*65（高）*75（深）毫米。图3-7微打示意图图3-8微打外部接线端口微型打印机在单片机应用系统中属于一种智能外设，它与微机接口方便并拥有相关的指令系统和字型库，具有多种打印模式可以永久性保存数据，因此得到广泛的应用。（5）串行接口连接SP-DN打印机的串行接口与RS-232C标准兼容,其接口插座为矩形10线孔形插座.可采用矩形10线针插头与之配接.串行接口插座的序号如下表所示:表3-1两种握手方式的表达引脚号信号源说明3TXD主机打印机从主机接收数据2RXD打印机当使用X-ON/X-OFF握手协议时,打印机向主机发送控制码X-ON/X-OFF8CTS打印机该信号为“MARK”状态时表示打印机正“忙”不能接受数据，而当该信号为“SPACE”时表示打印机“准备好”可接受数据6DSR打印机该信号为“SPACE”状态表示打印机“在线”5GND-信号地1DCD打印机同信号CTS表3-2异步通讯位异步串行通讯格式如下图：起始位数据位奇偶校验位停止位其中起始位和停止位都是1位。数据位为7或8位。奇偶校验位1位。当选7位数据时，只允许偶校验。检验方式可以通过机内DIP开关的K5和K6来选定。出厂时设定为无校验，即K5，K6=ON，ON。串行方式下RS-232信号的极性为MARK=逻辑“1”（EIA-3V到-27V低电平）SPACE=逻辑“0”（EIA+3V到+27V高电平）因此，在与AT89C52接口时,存在TTL电平和EIA电平的转换问题,接口电路如下:图3-9TTL电平/EIARS232转换电路这类EIA标准RS-232C串口微型打印机提供两种握手方式以供选择，一种是标志控制方式，另一种是X-ON/X-OFF协议方式，它可以通过机内的DIP开关K4来选择。出厂时为K4=OFF，两种握手方式的说明如图：握手方式数据方向RS-232C接口信号标志控制数据可以进入信号线1和8为SPACE状态数据不可以进入信号线1和8为MARK状态X-ON/X-OFF控制数据可以进入在信号线2上发X-ON码11H数据不可以进入在信号线2上发X-OFF码13H图3-10握手方式图3-11标志控制方式时序图3-12XON/XOFF协议方式时序串行连接方式的操作过程如下：用DIP开关K1-K3选择波特率；用DIP开产K5，K6选择奇偶校验；用DIP开关K4选择标志控制或是X-ON/X-OFF控制握手方式；当数据缓冲区还剩32个字节，信号线DCD（信号线1）和CTS（信号线8）由打印机设置为忙状态，即MARK状态。否则为准备状态，即SPACE状态；在X-ON/X-OFF控制下忙状态时，打印机发送X-OFF（13H）码。准备状态时，打印机发送X-ON（11H）码；在标志控制下，主计算机根据DCD和CTS为准备状态还是忙状态时向打印机发送或是停止发送代码串。（6）与AT89C52单片机串行通讯程序;晶振11.0592MHZ;P3.0接打印机的忙标志CTS,;握手方式为标志方式ORG0000HCTSEQUP3.0:初始化串口MOVTMOD,#20HMOVTL1,#0FDHMOVTH1,#0FDH;波特率9600MOVSCON,#0C0H;模式3SETBTR1;循环输出一组数,首地址为DATEMOVR7,#0MOVDPTR,#DATELOOP:MOVA,R7MOVCA,@A+DPTR;取数INCR7CJNEA,#OOH,LOOP1;是结束标志00H?SJMP$LOOP1CALLSCZJSJMPLOOPSCZJ:JBCTS,$;判断忙MOVC,PSW.0CPLCMOVTB8,C;偶校验MOVSBUF,AJNBTI,$;等待发送结束CLRTIRETDATE:DB1BH,40HDB‘SPRINTERRS232TEST’DB0DH,00HEND3.3分模块详述系统各部分的实现方法3.3.1温度采集电路温度传感器是整个控制系统获取被控对象特征的重要部件,它的特性直接影响系统的精度,所以我们对现有的几种温度传感器进行了比较,在0～1500℃范围内,热敏电阻和热电偶的线性比较好,在本设计方案中选用了热电偶并利用变送器将热电偶的原始电压信号转化后传递给AD574A模块。（1）热电偶(铂銠10-铂铑热电偶)自1885年Le-chatelier发明铂铑10-铂铑热电偶以来，已有100多年的历史，对其性能及制造工艺曾作过详细研究。该种热电偶正极的明义成分为含铑10%的铂铑合金（代号为SP），负为纯铂（代号为SN）。该种热电偶的特点是热电性能稳定、抗氧化性强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用。长期使用温度为1400℃，超过此温度时，即使在空气中，纯铂丝也将因再结晶致使晶粒粗大。故长期使用温度限定在1400℃以下，短期使用温度为1600℃。在所有的热电偶中，它的准确度等级最高，通常用作标准或作为测量高温的热电偶，它的使用温度范围广、均质性及互换性好。S型热电偶的缺点是价格昂贵，电极丝直径很细（0.35～0.5mm），机械强度较低；与其它热电偶相比，它的热电势比较小，热电动势率平均为9μV/℃，因此需配用灵敏度高的显示仪表；该种热电偶不适合于在还原性气氛或含金属蒸气的条件下使用，尤其应避免接触有机物、铁、硅、H2及CO等等。在真空下只能短期使用。铂在不太高温度下易发生再结晶及晶粒长大现象，不仅使高温强度降低，而且容易引起污染，致使热电偶性能不稳定。铂铑10-铂热电偶的分度以前为LB-3，现为S，外观如下图所示:图3-13热电偶（2）热电偶温度变送器本热电偶温度变送器仪表与各种不同型号的热电偶配套使用（采用全隔离万能输入，1～3通道信号输入），具有128×64点阵式液晶,LED背光。能将被测温度线性地转换成统一的标准信号4～20mADC及1～5VDC输出供给指示记录仪，摸拟调节器，可编程数字调节器，分散系统及工业过程控制机使用。本仪表采用二/四线制连接方式，由于在电路上采用了高性能的功能模块结构方式，使整机结构紧凑，美观大方，体积缩小，重量轻安装调校简单，维护工作量小。且具有断偶报警功能（输入信号大于5V或小1V）。主要技术指标输入信号：各种类型的热电偶和热电阻输入阻抗：电流：250欧，电压﹥300千欧；毫伏﹥1兆欧输出信号：1～5VDC；4～20mADC输出信号：负载电阻：0～500Ω工作条件：环境温度：0～60℃相对湿度：1O～75%供电电源：24V±1.2VDC周围空气中不含有腐蚀性气体消耗功率：2.5W图3-14温度变送器3.3.2控制芯片（1）单片机工作部分如图可知AT89C52的基本操作电路。但其中的一些参数还得依据具体要求来设计。具体接几兆晶体是基于机器周期考虑。一个机器周期由6个状态(S1－S6)组成，每个状态又持续两个振荡周期(分为P1和P2)。这样，一个机器周期由12个振荡周期组成，由S1P1(状态1节拍1)到S6P2(状态6节拍2)。若是采用12MHz的晶体振荡器，则每个周期恰好为1us，如此对于编程而言相对容易些。因而选择12MHz的晶体振荡器。此外在两引脚之间加入两个20pF的小电容是为了使系统更稳定，避免杂音干扰而关机。（2)电源部分=1\*GB3①稳压电路:如图所示，电源接入采用5V的直流电对整个系统供电，使用了LM7805CT芯片来对输入电压进行稳压，LM7805CT三端集成稳压器，耗电电流为100MA左右，输入电压为12V直流电，输出为电路的工作电压5V。在芯片旁边设计了两个电容，它们的目的是滤除外界对电路的干扰，使电路得到一个稳定线性的直流电压。为了确认电路进入工作状态，还在设计时加入了一个发光二极管，用于显示电源是否正常工作，如果电路处于接电状态，二极管就会导通而发光。图3-15稳压电路=2\*GB3②掉电保护电路：电网瞬间断电或电压突然下降,将使微机系统陷入混乱状态,电网电压恢复正常,微机系统难以正常恢复,有效方法是掉电保护.如插页电路原理图连接成一个功能完备的掉电检测电路和CPU电源切换电路,利用R3和DW在运放的负输入端建立一个参考电压信号(2.5V～3.5V).再由R1和R2分压,在运放的正输入端建立电源检测信号,调整R1和R2的比值,使VCC高于4.8V.运放输出为高电平,当VCC低于4.8V时,运放输出低电平信号,去触发80C51的外部中断.CPU进入掉电保护状态后耗电极微,VCC继续下降后,CPU通过D3从备用电池E中传到工作电压(2.3V～3.0V),维持片内RAM数据不丢失,如果电容C选用自身漏电极微的大容量电解电容器,二极管D2选区用硅二极管,则在不要备用电源E(当然也不要二极管D3)的情况下,RAM中信息可保持10h以上。掉电检测电路必须在电压下降到CPU最低工作电压之前就提出中断申请,提前时间为几百ms到数ms,掉电后,外围电路失电,但CPU不能失电,以保护RAM内容不变,故有一套备用电源，执行一条ORLPCON,#2的指令即可进入掉电工作状态,当电源恢复正常时,CPU重新首先检查是否有掉电标记,若有则不初始化,而应该按掉电中断子程序,相反的方式恢复现场。图3-16掉电保护电路=3\*GB3③手工复位电路：如附页电路原理图所示，电阻R15，R14，电容器C6，开关S1组成的复位电路，其输出端与AT89C52的RST端相连。（3)显示部分的设计由LED组成的7段发光管显示器是不太复杂的单片机应用系统常用外部设备之一，在这里我们就选用两个4数码管一体化来显示当前温度值和设定温度值.=1\*GB3①7段发光管显示器由7段发光线段组成，并按“日”字形排列，每一段都是一个发光二极管，如图所示。图中将7个LED的阴极连在一起，称之为共阴极接法。反之为共阳极接法。=2\*GB3②如果将公共阴极接地，而在a～g各段的阳极加上不同的电压，就会使各段的发光情况不同，形成不同的发光字符。加在7段阳极上的电压可以用数字量表示，如果某一段的阳极为数字量1，则这个段就发光；如为0，则不发光。数字量与段的对应关系如表所示。图3-17七段数码显示管原理表3-3数码管显示代码表显示字符共阳极字符码共阴极字符码03FHC0H106HF9H25BHA4H34FHB0H466H99H56DH92H67DH82H707HF8H87FH80H96FH90H在本系统涉及到的设计中使用了8个7段LED显示器，用以分别显示当前温度值和设定的参考温度值（各4位），而多位显示器连用有两种方法。其一，每一位都用各自的8位输出口控制，在显示某字符时，相应的段恒定发光或不发光。这种显示方法属于静态显示。显然，静态显示需占用较多的I/O口线。其二，是动态显示。即将多个7段LED的段选端复接在一起，只用一个8位输出口控制段选，段选码同时加到各个7段LED显示器上，通过控制各个显示器公共阳极轮流接高电平的办法，逐一轮流地启动各个LED。在这种方法中，只要恰当地选择点亮时间和间隔时间，就会给人以这样一种假相：似乎各位LED是“同时”显示的。动态显示法是目前各种单片机采用的流行方法。其优点是硬件简单，“动态”由软件实现。因而这里选用动态显示的方法。（4)LED驱动电路的设计LED是电流控制的显示器件，若想使LED发光则必须保证有足够大的电流流过LED的各段。流过LED的电流大时，LED发光亮度高；流过LED的电流小时，LED发光亮度就低，为了使LED能够长期可靠地工作应使流过LED的电流为其额定电流。为LED显示器提供电流的电路称为LED的驱动电路。由于显示部分选择了动态显示，因此驱动电路也选择动态驱动。动态显示电路的驱动电路分为段驱动电路和位驱动电路两种。段驱动电路考虑到所有的段电流均流过位选线，因此位驱动电路的驱动能力应为段驱动能力的8倍(最严重情况八段全亮)。图3.3.5为动态显示时的驱动电路原理图，图中采用了7407驱动芯片电路。驱动电路可采用分立元件电路，也可采用集成驱动电路，此外有些硬件译码电路本身包括驱动电路。由于这里采用动态输出，且单片机的内部结构决定了数码管可以直接由单片机驱动。因此采用分立元件的显示驱动电路也很简单。具体显示部分电路如图所示。它是8位LED动态显示接口电路。LED显示器为共阳极，字段线并联，共用8279的OUTA0～3和OUTB0～3口(输出字段码)，每位LED的公共端由的SL0～SL2口控制，即由其编码后口输出位码，经过开关三极管控制位选。显然图中各显示位不可能同时显示不同的数字或符号，只有采用动态的方法轮流使每位显示器显示，并保留一段时间，通常保留时间为10ms。由于LED具有余辉性以及人眼视觉的惰性，虽然每位显示器的显示是分时段性，但只要适当选取扫描频率，人眼的视觉就是连续的。(5)键盘电路的设计这里设计键盘的功能是清零，启动和单片机复位键，所以手持端只需三个键测温端只需一个键即可完成。单片机系统所用的键盘有编码键盘和非编码键盘两种。=1\*GB3①编码键盘本身除了按键之外，还包括产生键码的硬件电路。只要按下编码键盘的某一个键，它就能产生这个键的代码，并称为键码，与此同时还产生一个脉冲信号，以通知CPU接收键码，编码键盘的优点是使用比较方便，亦不需要编写太复杂的程序。其缺点是使用的硬件较复杂。=2\*GB3②非编码键盘的按键是排列成行、列矩阵形式的。按键的作用只是简单地实现接点的接通或断开，因此必须有一套相应的程序与之配合，才能产生相应的键码，非编码键盘几乎不需要附加什么硬件电路。因此为了简洁电路，我使用非编码键盘。但使用非编码键盘需要通过软件来解决按键的识别、防抖动以及如何产生键码的问题。=3\*GB3③按键在闭合和断开时，触点会存在抖动现象：(如下图所示的抖动曲线)消抖电路如下所示:图3-18消抖电路基于键数少的原因我采用独立式键盘接口与单片机相连接，因为它占用的I/O口不多。图中每个按键占用一个口，彼此独立，互不影响。上拉电阻保证按键没被按下时，I/O口输入高电平。独立式键盘可工作在查询方式下，通过I/O口读入键状态，当有键被按下时I/O口变为低电平，而未被按下的键对应为高电平，这样通过读电平状态可判断是否有键按下和哪个键被按下。3.3.3加热器控制电路（1)温度控制思路:温度调节方式主要有:=1\*GB3①手动=2\*GB3②双位控制(开关控制)=3\*GB3③时间比例控制=4\*GB3④比例温度控制=5\*GB3⑤PID控制本控制系统比较以上几种控制方式后博采众长选用比例积分微分(PID)温度控制,因为相比于其它几种控制方式如P控制温度系统能使温度稳定在某一具体值上(热平衡状态),但当某作用量发生变化时(如电源电压变化时)被控温度虽然能达到新的平衡状态,但是永远也回不到原来的给定值上,这是P控制的致命弱点,即有静差(或称稳态偏差),如果在P控制基础上增加I控制,则可消除其静差,再增加D控制,则能够提高控制系统抗外界干扰的能力.这就是PID控制的魅力所在。温控电路采用晶闸管调功方式：双向晶闸管串在50Hz交流电源和接通时间的脉冲信号即可，这可用一条I/O口线来控制脉冲，为了达到过零触发的目的，需要交流电过零检测电路（如下图所示），此电路输出对应于50Hz交流电过零时刻的脉冲，作为触发双向晶闸管的同步脉冲，使晶闸管在交流电压过零时触发工作，电压比较器LM331将50Hz正弦交流电压变成方波。方波上升沿和下降沿分别作为单稳态触发的触发信号，单稳触发器输出的窄脉冲经二极管或门混合就得到对应于220V市电过零时刻的同步脉冲，此脉冲一路作为触发同步脉冲加到温控电路，一路作为计数脉冲加到单片机的INT0端协调共同完成控温目的。图3-19过零触发电路为了简化输出通道的硬件结构，考虑到加热系统本身具有较大的热惯性，本系统采用固态继电器，它无触点、不用调相，对电网不会引起波形畸变；若只用单片机输出的控制信号控制光耦可控硅的通断，则可控硅导通瞬间交流电相位是随机的，这样会产生很多高频分量，在大功率电路中有这种害处就是污染电源，产生电磁波干扰，有可能影响其他设备，也可能干扰控制电路，影响系统的正常工作。所以我们采用了有过零触发电路的固态继电器，既保留了固态继电器的优点，又使上述的问题可以得到圆满的解决本单片机应用系统结构是以单片机为核心外部扩展相关电路的形式。确定了系统中的单片机、存储器分配及输入/输出方式就可大体确定出单片机应用系统的基本组成。=1\*GB3①单片机:AT89C52（CMOS型）首选理由：价格便宜，功耗低(可设置节电和掉电工作模式),有开发环境，采用FLASH式的存储器。=2\*GB3②存储器程序存储器选用集成度高、价格便宜的EPROM，型号是2732。=3\*GB3③I/O接口选用1片可编程的并行I/O接口8279用作键盘显示器的接口。=4\*GB3④总线驱动器因考虑到此系统外部扩展的器件较多，负载过重，所以要考虑设计总线驱动器。P0口使用了双向数据总线驱动器74LS373。3.3.4抗干扰电路(看门狗电路)针对可能出现的各种干扰，设计抗干扰电路。抗干扰电路就是在系统的弱电路部分（以单片机为核心）的电源入口处对地跨接1个大电容与1个小电容，在系统内部各芯片的电源端对地跨接1个小电容。地”对电容C1充电；当P1.4为高电平时，三极管Q1饱和导通，为了防止系统受干扰而使程序丢失，或者走进死循还而使系统死机，应加入看门狗电路，以保证系统的可靠性。其电路连接如下图所示。图中当P1.4为低电平时，三极管Q1不导通，电流由“+5V。地”放电。这样我们通过在程序运行中定时对P1.4脚进行置位和清零操作，便可以保持Q1集电极为低电平。当程序进入死循还，不能对P1.4口进行置位操作，那么电路就会对电容持续充电，使Q1集电极电平持续上升，当上升到高电平电压时，单片机系统复位，程序重新开始运行，达到看门狗功能。电阻R1与电容C15值应根据程序运行情况选择，R1越大，充电电流越小，电平上升时间就越长，反之则反。R4和D1起电源指示作用，R2和按钮构成手动复位电路。图3-20看门狗电路3.3.5A/D转换器被采样的模拟信号经放大后进入A/D转换器，选用的A/D转换器是AD574A。（1）AD574A12位A/D转换器AD574/AD1674。D574A是美国模拟器件公司生产的12位依次逼近型快速A/D转换器。转换速度最大为35us，转换精度≤0.05%，是目前我国市场应用最广泛、价格适中的A/D转换器。AD574A片内配有三态输出缓冲电路，因而可直接与各种典型的8位或16位的微处理器连接，而无须附加逻辑接口电路，且能与CMOS及TTL电平兼容。由于AD574A片内含高精度的参考电压源和时钟电路，这使它在不需要任何外部电路和时钟信号的情况下完成一切A/D转换功能，应用非常方便。=1\*GB3①AD574A的内部结构与引脚功能：AD574A的内部结构主要由模拟芯片和数字芯片两片混合集成，其中模拟芯片就是该公司生产的AD565型快速12位单片机集成D/A转换器芯片。数字芯片则包括高性能比较器、依次比较逻辑寄存器、时钟电路、逻辑控制电路以及三态输出数据锁存器等。=2\*GB3②AD574A的主要特点如下：非线性误差：AD574AJ为±1LSB；AD574AK为±2LSB。转换速度：最大转换时间为35us，属于中档速度。输入模拟信号范围为0～+10V，0～+20 V，也可以双极性±5V或±10V。AD574A有两个模拟输入端，分别用于不同的电压范围：10Vin是适用于±5V的模拟输如，20Vin适用于±10V的模拟输入端。输出12位，即DB0～DB11。用不同的控制信号，即可以实现高精度的12位变换，又可以做快速的8位转换。转换后的数据有两种读出方式：12位一次输出；8位、4位分两次输出。设有三态输出缓冲器，可直接与8位或16位的微处理器接口。需要三组电源：+5V，Vcc(+12～+15V)，Vee（--12V～--15V）。由于转换精度高，所以提供电源必须有良好的稳定性，并加以充分滤波，以防止高频率噪声的干扰。内设高精度的参考电压（10。00V）只需要外接一只适当阻值的电阻，便可向DAC部分的解码网络提供Iref，转换操作所需的时钟信号由内部提供，不需要任何元器件。低耗型：典型功耗为3mW。AD574A为28引脚双列直插式封装，其引脚如下图所示。图3-21模数转换芯片AD574A引脚图AD574A引脚介绍如下：Vl：数字逻辑部分电源+5V。12/8：数据输出格式选择信号引脚。当12/8=1（+5V）时，双字节输出，即12条数据线同时有效输出，当12/8=0（0V）时，为单字节输出，即只有高8为或低4为有效。CS：片选信号端，低电平有效。AO：字节选择控制线。在转换期间：AO=0时，高8位数据有效；AO=1时，低4位数据有效，中间4位为0，高4位为三态。因此当采用两次读出12位数据时，应遵循左对齐原则R/C：读数据/转换控制信号，当R/C=1时，ADC转换结果的数据允许被读取；当R/C=0时，则允许启动A/D转换。CE：启动转换信号，高电平有效。可作为A/D转换启动或读数据的信号。Vcc,Vee：模拟部分供电的正电源和负电源，为±12V或±15V。REFOUT：10V内部参考电压输出端。REFIN：内部解码网络所需要参考电压输入端。BIPOFF：补偿调整。接至正负可调的分压网络，以调整ADC输出的零点。10Vin、20Vin：模拟量10V及20V两程的输入端口，信号的一端接至AG引脚。DG：数字公共端（数字地）。AG：模拟公共端（模拟地）。它是AD574A的内部参考点，必须与系统的模拟参考点相连。为了在高数字噪声含量的环境中从AD574A获得高精度的性能，AG和DG在封装时已连接在一起，在某些情况下，AG可在最方便的地方与参考点相连。DB0–DB11：数字量输出。STS：输出状态信号引脚。转换开始时，STS达到高电平，转换过程中保持高电平。转换完成时返回低电平。STS可以作为状态信息被CPU查询，也可以用它的下降沿向CPU发中断信号申请。通知A/D转换已完成。CPU可以直接读取转换结果。=2\*GB3②AD574A的应用特性及校准AD574A控制信号的功能及应用特性。AD574A的工作状态由CE、CS、R/C、12/8、A0五个控制信号决定，这些控制信号的组合控制功能如表所示表3-4AD574A控制信号的组合功能CECSR/C12/8A0A工作状态0×11111×100000××00111××××接1脚（+5V）接地接地××01×01禁止禁止启动12位转换启动8位转换12位并行输出有效高8位并行输出有效低4位加上尾随4个0有效由上表可见，当CE=1，CS=0同时满足时，AD574A才能处于工作状态。当AD574A处于工作状态时，R/C=0时启动A/D转换；R/C=1时进行数据读出。12/8和A0端用来控制转换字长和数据格式。A0=0时启动转换，则按完整的12位A/D转换方式工作，如果按A0=1启动转换，则按8位A/D转换方式工作。当AD574A处于疏忽读出工作状态（R/C=1）时，A0和12/8成为数据输出格式控制器。12/8=1，对应12位并行输出，12/8=0则对应8位双字节输出。其中A0=0时输出高8位。A0=1时输出低4位，并以4个0补足尾随的4位。必须指出12/8端与TTL电平不兼容，故只能用通过布线接至+5V或0V以上。另外A0在数据输出期间不能变化。如果要求AD574A以独立方式工作，只要将CE、12/8端接入+5V，CS和A0接至0V，将R/C作为数据读出和数据转换启动控制。当R/C=1时，数据输出端出现被转换后的数据，R/C=0时，即启动一次A/D转换。在延时0.5us后STS=1表示转换正在进行.经过一次转换周期Tc(典型值25us)后STS跳回低电瓶表示A/D转换完毕,可以从数据输出端读取新的数据。=3\*GB3③AD574A的输入特性通过改变AD574A引脚8、10、12的外接点路，可使AD574A进行单极性和双极性模拟信号的转换，单极性转换电路如图所示，其系统模拟信号的地线应与引脚9相连，使其地线的接触电阻尽可能小，双极性转换电路如右图所示。图3-22单极性转换电路图3-23双极性转换电路在上面两个图中，电位器RP1用于调节零点，电位器RP2用于调节增益（满量程），模拟地AG和数字地DG要一点共地。=4\*GB3④AD574A与CPU的接口硬件电路设计(见附图)。附图所示为AD574A与AT89C52CPU的接口电路，由于片内有时钟，故无需外加时钟信号。该电路采用双极性输入方式，可对±5V或10V模拟信号进行转换。当与CPU接口时，由于输出12位数码，所以当CPU读取转换结果时，需要分两次进行：先高8位，后低4位。由A0=0或A0=1来分别控制读取高8位或低4位。CPU可采用中断，查询，延时方式读取的转换结果数据，视具体情况而定。若采用查询方式，则将转换结束状态线STS与CPU的某一I/O口线相连接，例如与AT89C52的P1.0线相连。当AT89C52执行外部数据存储器的写指令，使CE=1，CS=0，R/C=0，A0=0时，便启动转换。然后AT89C52通过P1.0线不断查询STS的状态。当STS=0为低电平时，表示转换结束，AT89C52通过两次读外部数据存储器操作，读取12位的转换结果数据。这时，当CE=1，CS=0，R/C=1，A0=0时，读取高8位，CE=1，CS=0，R/C=1，A0=1时，读取低4位。=5\*GB3⑤相关程序设计假如AD574A的片选CS地址为1F20H，AD574A的程序设计如下：ADC：LDBX，#1F20H；口地址->BXSTBAL，[BX]