基于溫度測量處理變送器的設(shè)計

5、報警電路及信號輸出電路

報警有兩種：上限報警和下限報警，兩個報警繼電器分別通過PNP驅(qū)動三極管接在單片機的P0.5和P0.7，低電平有效。軟件設(shè)計當(dāng)四路信號及平均值超過各自所定的上限時，繼電器就發(fā)出報警，同時在控制面板的上排數(shù)碼管的最后一位顯示H字樣；同樣，當(dāng)四路信號及平均值低于設(shè)定的下限時，繼電器也報警，并在同一個位置顯示L字樣。

模擬輸出部分的電路圖如圖6所示。單片機根據(jù)設(shè)定參數(shù)選擇把溫度平均值或溫度最高那一測量點信號送到十位D/A芯片7520，配合LM741放大器得到電壓輸出；最后經(jīng)再經(jīng)過一個LM741構(gòu)成的V/I轉(zhuǎn)換電路，得到模擬電流4-20mA及1-5V電壓形式輸出。

6、開關(guān)電源電路

本變送器采用DDZ-Ⅲ型的電動單元組合儀表24V直流電源，這種供電方式的優(yōu)點是各單元省掉了電源電壓器，沒有工頻電源進(jìn)入單元儀表，既解決了儀表發(fā)熱問題，也為儀表的防爆提供了有利條件。由于內(nèi)部需要±5V，所以該系統(tǒng)采用了DC/DC開關(guān)電源，生成5V和-5V電壓。電源部分電路如圖7。

電源電路采用的MC34063是一種集成了DC-DC變換主要功能電路的芯片，它能被設(shè)計完成升（降）壓和極性變換的功能，而且所需外接元件少。外輸入24V電壓，經(jīng)過MC34063電壓可以轉(zhuǎn)換為+5V，而后，該電壓又經(jīng)過ICL7660變成-5V電壓。24V電壓可以同時供內(nèi)部4-20mA輸出電路使用。電路工作時5V最大電流0.4安培，-5v最大電流0.02安培。

三.軟件設(shè)計及調(diào)試

軟件設(shè)計主要有主程序，ICL7135A/D轉(zhuǎn)換程序，BCD碼轉(zhuǎn)換程序，運算比較程序，讀寫24C02子程序，查表程序，功能鍵子程序等功能模塊。主程序流程圖如圖8所示。

主程序主要包括兩大分支，一個是編程狀態(tài)，一個是運行狀態(tài)。

單片機首先進(jìn)行初始化，程序的初始狀態(tài)設(shè)置為運行狀態(tài),除剛通電進(jìn)入運行狀態(tài)外，以后程序須判斷狀態(tài)標(biāo)志位，根據(jù)判斷結(jié)果程序進(jìn)入編程或運行狀態(tài)。在運行狀態(tài)下無法對各參數(shù)進(jìn)行編輯，只能從24C02讀出各種運行工作參數(shù)，巡回測量輸入信號，最后通過零點滿度自校正處理,冷端補償計算,查表處理得出各測量點溫度值。在該狀態(tài)下可通過←鍵選擇顯示測量、報警、故障信息等各種運行參數(shù)。在編輯參數(shù)的狀態(tài)下系統(tǒng)不進(jìn)行測量，剛進(jìn)入編程狀態(tài)時要求輸入編程充許密碼,在輸入密碼正確的前提下,可以通過←鍵選擇各設(shè)定各參數(shù),并可通過↑↓按鍵修改,存入24C02中,停止按鍵操作5分鐘后不管是否按狀態(tài)鍵均自動轉(zhuǎn)入運行狀態(tài)。

單片機在運行狀態(tài)時，上面四位數(shù)碼管顯示回路號（最合二位顯示報警及故障信息），下面四位數(shù)碼管分別顯示對應(yīng)數(shù)據(jù)，可通過K4鍵來切換顯示不同的回路及其參數(shù)。其中回路號1-4表示不同的四路信號，平均值在第五路顯示。比較后其中最大的一路及四路平均值可以通過參數(shù)的設(shè)定選擇以4-20mA形式變送輸出。軟件確定4051與AT89C52相連四路信號選擇電平，選擇的模入信號經(jīng)程控4051和運放放大后，進(jìn)入ICL7135進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，由電壓信號轉(zhuǎn)化為BCD碼（由萬位到個位，五位地址輸出）。利用轉(zhuǎn)換子程序把BCD碼轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，最后進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理得出溫度值,求出最大值及平均值，并進(jìn)行報警及信號故障判別處理。