基于C8051 F020的伺服閥溫度零漂測(cè)控系統(tǒng)

溫度的控制是由光電隔離電路、G3NA－220B固體繼電器和水閥繼電器等器件所組成的，分別用來(lái)控制油箱的加熱管或水冷散熱器以升溫和降溫。整個(gè)電路采取了多種抗干擾措施，其中在輸入和輸出加有WS系列三端口V／V電壓輸入、V／I電流輸出型隔離端子。溫度和壓力變送器的輸出信號(hào)為0～5 V。電流輸出為0～±5 mA，恒流特性，在閥繞組阻抗變化范圍內(nèi)，精度達(dá)0．2％。
電源采用紋波較小、EMI較好的模塊式一體化的線性電源。采用嵌入式微型打印機(jī)打印簡(jiǎn)單的漢字和數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)采集處理
系統(tǒng)的D／A模擬輸出Vo=5×(D-2 048)／2 048，D值范圍為0～4 096，即為0～±5 V輸出，經(jīng)V／I隔離轉(zhuǎn)換成0～±5 mA的控制電流。隔離器件精度優(yōu)于0．3％。D／A模擬轉(zhuǎn)換電流分辨率=模擬電流值／D=5／2 048≈2．441 4μA
由于閥的遲滯存在，要求加在伺服閥控制繞組上的三角波電流信號(hào)的頻率要低，其周期T=20 s。將組成周期三角波形的數(shù)字值放在DA中的4 096個(gè)緩存器中。當(dāng)啟動(dòng)DA自動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，由T3定時(shí)器控制，每20／4 096=0．004 882 s中斷一次，將緩沖區(qū)的波形值送出。由于采用的是22．118 4 MHz晶振作為時(shí)鐘源，C8051F020處理的速度很快，在程序中斷的4．88 ms時(shí)間里完成采集和相關(guān)濾波處理計(jì)算是綽綽有余的。系統(tǒng)同時(shí)對(duì)1路油溫、1路室溫、2路壓力信號(hào)進(jìn)行采集，采樣頻率20 kHz，連續(xù)循環(huán)采集后，進(jìn)行去除最大和最小值和數(shù)字平均值濾波法對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行濾波。
伺服閥溫度零漂試驗(yàn)的升溫和降溫周期隨外界氣候而變化，大約1個(gè)多小時(shí)，因?yàn)樵跍囟赛c(diǎn)測(cè)試時(shí)間相對(duì)較短，即該點(diǎn)實(shí)際的溫度變化在約20 s的測(cè)試時(shí)間里變化不大，故對(duì)每個(gè)溫度點(diǎn)所采取的溫控相對(duì)簡(jiǎn)單，根據(jù)實(shí)測(cè)外界溫度和油溫，程序在到某個(gè)溫度測(cè)試點(diǎn)前稍作控制，就能在20 s的時(shí)間里使控制精度不大于±2℃。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本軟件采用C51進(jìn)行編程。C51是一種專門用于51系列單片機(jī)編程的C語(yǔ)言，繼承了標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言的絕大部分的特性，但同時(shí)又在51系列的特定的硬件結(jié)構(gòu)上有所擴(kuò)展；具有與c語(yǔ)言一樣的在功能上以及結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上的優(yōu)點(diǎn)，并且生成的目標(biāo)代碼效率非常高。借助集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)Keil μVision3-C51，在PC機(jī)上先初步進(jìn)行各源程序模塊的創(chuàng)建、編輯、連接后，通過(guò)設(shè)斷點(diǎn)等來(lái)完成模擬調(diào)試、仿真，并根據(jù)Keil μVision3界面上的各種信息找出程序錯(cuò)誤，并進(jìn)行修改。最后將已實(shí)施完成好的整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)硬件按設(shè)計(jì)要求與外部有關(guān)信號(hào)和設(shè)備連接好，再通過(guò)串口適配器EC3與C8051F020配置的標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口，將生成的HEX目標(biāo)程序下載到芯片的Flash存儲(chǔ)器中，直接在片對(duì)其進(jìn)行非侵入式、不占用片內(nèi)資源、全速在線的實(shí)時(shí)調(diào)試、修改，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。