一种单片机测控通用系统

1　引言

　　各种测控系统和智能仪器、仪表基本组成包括：传感器、计算机系统、执行器。现在，传感器、执行器的通用性越来越好，设计自动测控系统或智能仪器仪表有标准的4～20mA或0～10mA的标准信号输出的传感器和接受标准驱动信号的执行器供选择，因此，设计者只需设计计算机系统部分，计算机系统基本结构是一致的，仅涉及到具体芯片选择，实现途径大同小异，加之单片机技术的迅猛发展，其集成度越来越高，功能越来越强，接口更容易，如80C198，内部有4个带采样保持的10位A/D通道，4个高速触发输入通道，6个高速脉冲发生器的输出可以触发外部事件。一套设计完善的计算机系统便具有极好的通用性。下面介绍一种比较完善的80C198单片机测控系统。

2　系统硬件电路原理图及说明

　　系统主要由传感器及滤波电路、80C198单片机、存储器、键盘/显示器、打印机、执行机构及报警装置、串口通讯、模拟信号输出等组成，其结构原理如图1所示。

图1　系统硬件原理图

存储器扩展电路：80C198内部存储器容量太小，扩展了一片27C128EPROM和一片DS12887带日历EPROM(可用28C64换，电路不变)，EPROM中存放测控程序。

　　键盘/显示器电路：系统采用81C55芯片扩展I/O接口，81C55可扩展三个8位并行口：PA、PB、PC，系统可扩展6×8键盘和8位8段共阳(阴)极LED段显示器，PB口为键盘行输出口，PA口为列输入口，PC口为显示器段选口，LED段及位选信号均由373驱动锁存。

　　模拟信号输出电路：系统利用80C198内部的PWM波特率发生器(占空比5∶2)，经CD4049缓冲器，RC阻容滤波器和集成电压/电流转换器(AD694)，输出4～20mA标准信号(改变AD694接法，可输出0～10mA)，以供外接计录仪用，或作为模拟量控制的调节器的控制信号。

　　串口通讯：系统采用含有一个驱动器和一个接收器MAX系列芯片，用于RS485标准和RS422标准通讯。若采用MAX1480，可构成完整的电隔离的RS485/RS422数据通讯接口。

3　常用软件流程图(如图2)

图2　软件流程图

4　系统通用性说明

　　该系统资源丰富：80C198的ACH4～ACH7四个采样保持的10位A/D通道，可适用于1～4个物理量的检测，HS0.0～HS0.3 4个高速输出通道可供1～4个物理量的控制或报警。

　　该系统可移置性好：一种测控系统，只需替换传感器及执行器，计算机硬件不变，软件作少量修改，便是另一种测控系统。如我单位专利产品“纸浆浓度测控系统”(由浓度传感器，该计算机系统及电动调节阀三部分组成)，只需将浓度传感器换成压力传感器，电动调节水阀换成电动蒸汽调节阀，软件略做改动便可用于蒸汽压力测控。

　　该系统扩展性好：由于该系统有4个采样通道和4个输出通道供选用，系统功能便可多可少，其扩展性强。如果“纸浆浓度测控系统”中增加流量测量，便构成纸浆计量系统。而且该计算机可同时用于几个物理量的测控(如浓度、压力、液位等)，只要所测物理量不超过4个，控制动作不超过4个。

5　结束语

　　我单位利用该计算机系统开发的7种测控系列产品，在全国造纸厂使用近千套，使用效果理想，为单位及纸厂带来较大的经济效益和社会效益。

参考文献
1　张幽彤，陈宝江编.MCS8098系统实用大全.北京：清华大学出版社，1993.9.
2　李杏春，徐平，李华，赵嘉蔚编.80C198单片机原理及实用接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1996.5.