实现对多路参数变化的监测控制系统的设计

硬件电路如图1所示，分成数据采集、按键控制和显示输出三大部分。C8051FXXX系列的8路模拟量采集通道，通过选择不同功能的传感器或电量转换装置(如电流、电压互感器、集成温度传感器等)，完成对被测目标系统多路参数的数据采集。工作时，系统不断将各通道采集来的数据与用户事先设定的上/下限极值进行比较;系统执行机构根据比较结果，确定是否越限而作出相应的具体操作。系统显示部分为5位LED显示，低4位用来显示用户所选定通道的模拟信号大小或上/下限极值设置 数据，最高位LED4为通道数字(0~7)显示位。 P0.0~P0.7为各通道越限处理输出，分别控制相应的执行机构。

2.1 按键控制功能

按键控制部分是整个系统最复杂、最能体现设计思想的一部分。为了方便地选择通道及显示设置数据，以尽量少的按键完成尽可能多的功能，实现较好的人机界面和软、硬件资源的有机结合，设置了选择通道的“切换”键S1、进行ADC窗口检测器上/下限极值设定的“设置”键S5、改变LED显示数据的“+”、 “-”键S3、S4，并要求每按一次使显示值加(减)1。如果连续按键超过一定时间(如2s)，则显示值将很快地递增或递减。用户设置完毕，按下“存储” 键S2，可将所设数据保存在非易失性数据存储器Flash中，避免由于断电而需重新设置数据的麻烦。通过软件设计，完成数据的自我备份与保护，不需要另置备用电池，简化了硬件结构。

2.2 ADC的工作方式及窗口检测器

C8051F000片内ADC子系统内除集成了1个多通道模拟输入选择器(AMUX)、可编程增益放大器(PGA)和1个100Ksps、12位分辨率的逐次逼近型ADC外，还集成了跟踪保持电路和可编程窗口检测器。它们完全由CIP-51通过特殊功能寄存器控制。

① ADC0CN寄存器。控制转换启动方式和结果数据存放方式，设置ADC转换结束和窗口检测器中断标志等。A/D转换允许用软件事件、硬件信号触发转换或进行连续转换。每次转换完成后产生一个中断，或者用软件查询来判断转换是否结束，完成后数据字被锁存在指定的寄存器中。

② AMXOSL、AMXOCF寄存器。ADC通道选择。当AMXOCF=00H时，AMXOSL的00H~07H分别表示选择AIN0~AIN7八个模拟输入通道。

③ ADC0GTH ADC0GTL寄存器。该两个存储单元为ADC可编程窗口检测器，为供用户设定上限的12位数据寄存器。ADC0GTH为高四位，ADC0GTL为低八位。

④ ADC0LTH ADC0LTL寄存器。ADC可编程窗口检测器，为供用户设定下限的12位数据寄存器。

3 软件设计

为便于升级和维护，软件设计采用积木式模块化处理，各功能模块既相互联系，又自成一体。其基本设计思想是：利用定时/计数器T3的溢出，定时地启动 ADC转换和窗口比较器中断。通过中断处理，将相应通道的12位转换数据与由用户设定的上/下限极值作为越限条件进行比较，产生新的中断输出，驱使系统执行机构进行相应的调整，从而达到数据被控制在某一范围内的目的。

主程序由初始化、显示、定时比较及按键处理等软件功能模块组成，图2为主程序流程框图。