[计算机软件及应用]微机控制阀门定位器设计正文.doc

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1、装订线安徽工业大学工商学院 毕业设计（论文）说明书目 录第一章 绪论311 课题目的312 课题的主要内容313 系统控制的要求3第二章 阀门定位器结构及其硬件电路设计421 引言4211 过程控制系统4212 电气阀门定位器作用原理422 智能电气阀门定位器5221 智能电气阀门定位器基本工作原理5222 智能阀门定位器的性能623 智能阀门定位器制部分硬件设计7231 智能阀门定位器控制系统7232 单片机的介绍和选型7233 单片机AT89S52的功能结构和原理9234 A/D转换电路15235 控制系统前向后向通道1724 显示、键盘及其它配置电路17241 键盘、显示器接口芯片172

2、42 复位电路18243 时钟报警电路18244 压电阀控制电路18245 电源监控电路及RS-232接口转换电路19第三章 软件设计2031 功能键说明2032 调节阀开度显示的设计2033 数字滤波2034 偏差判别与条件控制2135 程序框图21第四章 开发与调试2541 硬件调试工具介绍25411 ADC0809与AT89S52连接25412 I/V转换电路26413 Intel 8279键盘、显示器电路26414 报警电路28415 复位电路2942 软件调试工具介绍30421 Keil软件开发系统30422 INT1中断服务程序31423 INT0中断服务程序33结束语35致谢36

3、参考文献37第一章 绪论11 课题目的 本课题的设计是以微机为核心的阀门定位器控制系统，通过接收来自调节器设定的阀门开度信号区控制压电阀，推动阀心的移动或转动，从而达到阀心的准确定位，课题具有一定的实际使用意义；同时经过该课题的设计，可以培养设计者融会贯通所学的理论知识，将理论运用实际的能力。12 课题的主要内容 根据阀门定位控制的工作原理，设计微机控制的阀门定位系统的工作原理图、系统的硬件电路原理图以及系统的软件流程图，并编写适当的程序。13 系统控制的要求本课题要求学生能清楚详尽的阐述系统的工作过程，在了解国内外阀门控制发展状况的基础上，对系统中所使用到的微机及完成控制功能的主要器件进行选

4、型，并通过合理的组合构建出硬件电路系统，根据工艺要求设计出软件工作流程及部分软件程序。（1）能够接受来自调节器的电流信号并能将它转换成为电压信号，能够采集阀位反馈回来的模拟信号；（2）能对以上采集到的信号进行运算、整理，最后根据偏差的大小输出连续信号或一定宽度的脉冲来控制压电阀；（3）利用数码管能现场显示输入的参数以及阀门开度；（4）利用按键能在现场对阀门的工作流量特性的参数，以及阀心花怒放的最大、最小行程等参数进行设定；（5）调节阀在自动运行过程中，当阀心花怒放开度大于90%或小于10%时，以及阀心花怒放被卡住时，控制系统能进行报警；（6）具有断电保存功能、看门狗功能、电源电压监测功能；（7

5、）能够和上位机实现通信，使上位机能够对阀门定位器实现数据的设定、管理，并且可以显示、打印。第二章 阀门定位器结构及其硬件电路设计21 引言211 过程控制系统 过程控制通常指石油、化工、电力、冶金、轻工等工业生产过程中的自动控制，它在工业生产和国民经济各行业实现各种最优技术指标的控制，能提高劳动生产率和保护环境。生产过程自动控制系统中，被控对象的工艺参数经检测变送器获得测量信号、由控制器与设定信号比较得到偏差，并进行运算输出控制信号，送给执行器改变操纵变量，使对象的被控变量稳定在期望值上。控制作用就是不断抑制扰动影响，使被控变量保持不变 。 212 电气阀门定位器作用原理执行器是控制系统的终端

6、设备，它接收控制器信号，改变操纵变量，实现控制要求。执行器直接与生产过程接触，工作在高温、高压、腐蚀和振动等环境中。对不同的操纵变量，执行器可以是控制阀、风门、步进电机和变频调速器等。为保证执行器控制精度，在某些特定场合需用阀门定位器 。定位器控制执行器的阀位，能够增大执行机构的输出功率，减少信号传递滞后，克服阀杆摩擦力并消除不平衡力的影响等，保证准确定位。一般用于高压、高温处，克服摩擦力和不平衡力；用于高压差，增大输出力，克服不平衡力；控制器输出直接转换成气压信号去操作执行器，提高响应速度，输出信号的流量大，滞后明显减小；能实现气开式、气关式互换；改善和修正控制阀的流量特性，可实现分程控制。

7、 阀门定位器是控制阀的主要附件，它接收控制器的输出的电流控制信号，输出气压信号去控制阀门；当控制阀动作后，阀杆的位移通过反馈装置反馈到阀门定位器。因此，阀门定位器和控制阀构成一个闭环，如图1所示。定位器检测输入控制信号并和阀位反馈信号比较，若两信号有差异，就驱动阀门的 执行机构直到反馈信号和输入信号相匹配。当反馈信号和输入信号相等，驱动装置就停止对阀位的调整。普通电气定位器使控制阀的品质得到改善，但受结构等因素限制，仍易受温度波动、振动影响；安装调试技术要求高；喷嘴一挡板易堵、能耗较大；定位器零点和行程调整需反复进行等问题。 图1 阀门定位器和控制阀连接回路22 智能电气阀门定位器阀门定位器是

8、过程控制系统的重要辅助单元，已从气动阀门定位器、电一气阀门定位器，发展到智能式。智能阀门定位器，具有控制精度高、自动校准和自诊断的能力，能灵活地改变特性，实现高级控制。目前，国外一些公司相继研制推出了HART总线、FF总线协议等智能阀门定位器，国内智能阀门定 位器研制起步较晚。本文根据智能阀门定位器的功能，进行定位器硬件系统的研制，主要包括单片机系统配置及相关部件 之间接 口设计，使之实现一定的智能动作。 221 智能电气阀门定位器基本工作原理智能电气阀门定位器原理如图2所示，以单片机为核心的控制电路，接收来自控制器的设定阀门开度的信号(420mA)，与实际开度的反馈信号比较得到偏差，根据偏差

9、的方向和大小输出电压信号去控制压电气动放大器 PV1和PV2，气压通过单向阀A和B的开关控制，控制阀门的膜头的进气或排气量，推动阀芯移动，以改变阀的开度，达到阀门准确定位。若正偏差很大，则输出连续信号使单向阀 A开启、单向阀 B关闭，阀门膜头气压增大；反之若负偏差很大，则输出信号使阀A关闭、阀 B开启，膜头气压减小；如偏差为零，则输出信号使单向阀A、B均关闭，阀门膜头气压保持不变。随着电子技术的发展，单片机芯片集成度越来越高，以单片机为主体取代传统电子线路，便于与计算机技术结合，组成新一代的智能化控制仪表。在控制仪表中采用单片机能解决传统仪表不能解决的难题，提高可靠性，加快新产品开发速度。 图

10、2 智能电气阀门定位器原理图 222 智能阀门定位器的性能智能电气阀门定位器能解决传统阀门定位器问题，且在性能、使用、性价比等方面有表 1所示性能。 表1 智能阀门电位器性能 类型配用普通定位器的控制阀配用智能定位器的控制阀基本误差小于全行程的2%小于全行程的0.5%回差2%0.5%死区0.8%0.1%阀门的稳定性稳定很稳定调校现场手动调校现场、机柜或DCS调校信号源420mA或气动信号420mA或数字信号耗气量大极小性价比低高安装、调试不方便方便23 智能阀门定位器制部分硬件设计231 智能阀门定位器控制系统 智能阀门定位器的控制部分是以单片机为核心的控制电路。能接收来自控制器的电流信号并将

11、其转换为电压信号，采集阀位反馈信号，并进行运算和处理，控制压电气动放大器PV1、PV2的通断；并用数码管现场显示输入信号及阀门开度；还能用按键在现场对控制阀的行程等参数进行设定和开度报警。 智能阀门定位器原理结构图如图3所示。系统采用单片机AT89S52、A/D转换芯片ADC0809，键盘、显示电路，压电阀控制电路构成，以及复位电路、报警指示电路、420mA到05V的转换电路等一些附加电路。从控制器来的模拟信号(420mA)，经I/V转换后，再经A/D转换后进人微处理器进行阀门相对开度换算，即通过所选定的阀门工作流量特性将相对流量信号换算成相对开度信号。同时，阀芯动作时带动阀位反馈杆动作，作把

12、阀门的开度通过电位计输出电压信号，并通过A/D转换后也送人微处理器。微处理器把设定的阀门开度与反馈的实际开度比较，通过数据处理、判断后输出相应的控制信号。如偏差处在允许范围内，即阀杆己准确定位，则微处理器不输出脉冲信号给压电阀PV1和PV2，单向阀均处于切断状态。若偏差很大，则输出连续信号给压电阀PV1或PV2，使压缩空气连续地进入执行机构气室，使阀芯动作。设控制阀是有弹簧正作用气开阀，若实际的阀门开度比设定阀门开度小，则应使单向阀A导通，同时切断单向阀B，使气源中的空气进入膜头，阀杆向下移动，开度增加；反之实际阀门开度比设定开度大，则应使单向阀B导通，同时切断单向阀A，使膜头的空气排出，阀杆

13、在弹簧的作用下向上移动，开度减小。232 单片机的介绍和选型 单片机种类繁多，但是一般常用的有以下几种： ATMEL公司的AVR单片机，是增强型RISC内载Flash的单片机，芯片上的Flash存储器附在用户的产品中，可随时编程，再编程，使用户的产品设计容易，更新换代方便.AVR单片机采用增强的RISC结构，使其具有高速处理能力，在一个时钟周期内可执行复杂的指令，每MHz可实现1MIPS的处理能力。AVR单片机工作电压为2.76.0V，可以实现耗电最优化.AVR的单片机广泛应用于计算机外部设备，工业实时控制，仪器仪表，通讯设备，家用电器，宇航设备等各个领域。Motorola单片机：Motoro

14、la是世界上最大的单片机厂商。从M6800开始，开发了广泛的品种，4位，8位，16位32位的单片机都能生产，其中典型的代表有：8位机M6805，M68HC05系列，8位增强型M68HC11，M68HC12 ，16位机M68HC16，32位机M683XX. Motorola单片机的特点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力强，更适合于工控领域及恶劣的环境。图3 智能阀门定位器的原理结构图 MicroChip单片机： MicroChip单片机的主要产品是PIC 16C系列和17C系列8位单片机，CPU采用RISC结构，分别仅有33，35，58条

15、指令，采用Harvard双总线结构，运行速度快，低工作电压，低功耗，较大的输入输出直接驱动能力，价格低，一次性编程，小体积。适用于用量大，档次低，价格敏感的产品.。在办公自动化设备，消费电子产品，电讯通信，智能仪器仪表，汽车电子，金融电子，工业控制不同领域都有广泛的应用，PIC系列单片机在世界单片机市场份额排名中逐年提高.发展非常迅速。 MDT20XX系列单片机：工业级OTP单片机，Micon公司生产，与PIC单片机管脚完全一致，海尔集团的电冰箱控制器，TCL通信产品，长安奥拓铃木小轿车功率分配器就采用这种单片机。EM78系列OTP型单片机： 台湾义隆电子股份有限公司，直接替代PIC16CXX

16、，管脚兼容，软件可转换。Scenix单片机：Scenix公司推出的8位RISC结构SX系列单片机与Intel 的Pentium II等一起被Electronic Industry Yearbook 1998评选为1998年世界十大处理器。在技术上有其独到之处：SX系列双时钟设置，指令运行速度可达50/75/100MIPS(每秒执行百万条指令，XXX M Instruction Per Second) ;具有虚拟外设功能，柔性化I/O端口，所有的I/O端口都可单独编程设定，公司提供各种I/O的库函数，用于实现各种I/O模块的功能，如多路UART，多路A/D，PWM，SPI，DTMF，FS，LCD

17、驱动等等. 采用EEPROM/FLASH程序存储器，可以实现在线系统编程.通过计算机RS232C接口，采用专用串行电缆即可对目标系统进行在线实时仿真。 EPSON单片机： EPSON单片机以低电压，低功耗和内置LCD驱动器特点著名于世，尤其是LCD驱动部分做得很好.广泛用于工业控制，医疗设备，家用电器，仪器仪表，通信设备和手持式消费类产品等领域.目前EPSON已推出四位单片机SMC62系列，SMC63系列，SMC60系列和八位单片机SMC88系列。 东芝单片机： 东芝单片机门类齐全，4位机在家电领域有很大市场，8位机主要有870系列，90系列，该类单片机允许使用慢模式，采用32K时钟时功耗降至

18、10UA数量级。东芝的32位单片机采用MIPS 3000A RISC的CPU结构，面向VCD，数字相机，图像处理等市场。 8051单片机： 8051单片机最早由Intel公司推出，其后，多家公司购买了8051的内核，使得以8051为内核的MCU系列单片机在世界上产量最大，应用也最广泛，有人推测8051可能最终形成事实上的标准MCU芯片。 LG公司生产的GMS90系列单片机，与Intel MCS-51系列，Atmel 89C51/52，89C2051等单片机兼容，CMOS技术，高达40MHZ的时钟频率，应用于：多功能电话，智能传感器，电度表，工业控制，防盗报警装置，各种计费器，各种IC卡装置，D

19、VD，VCD，CD-ROM。 华邦单片机： 华邦公司的W77，W78系列8位单片机的脚位和指令集与8051兼容， 但每个指令周期只需要4个时钟周期，速度提高了三倍，工作频率最高可达 40MHz.同时增加了WatchDog Timer，6组外部中断源，2组UART，2组Data pointer及Wait state control pin。W741系列的4位单片机带液晶驱动，在线烧录，保密性高，低操作电压(1.2V1.8V)。 Zilog单片机： Z8单片机是Zilog公司的产品，采用多累加器结构，有较强的中断处理能力，开发工具价廉物美.Z8单片机以低价位面向低端应用。我想很多人都知道Z80单板

20、机，直到90年代后期，很多大学的微机原理还是讲述Z80。 NS单片机： COP8单片机是NS(美国国家半导体公司)的产品，内部集成了16位A/D，这是不多见的，在看门狗多路及STOP方式下单片机的唤醒方式上都有独到之处.此外，COP8的程序加密也做得比较好。233 单片机AT89S52的功能结构和原理AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80S52 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系

21、统 可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。（1）引脚说明： P0 口：

22、P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。 此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）。 在flash

23、编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。 引脚号第二功能： P1.0 -T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出 P1.1 -T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 -MOSI（在系统编程用） P1.6 -MISO（在系统编程用） P1.7 -SCK（在系统编程用） P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16

24、位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1.在使用 8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。 图4 AT89S52引脚图及各种封装 P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。端口引脚第二功能： P3.0 -RXD(

25、串行输入口) P3.1 -TXD(串行输出口) P3.2 -INTO(外中断0) P3.3 -INT1(外中断1) P3.4 -TO(定时/计数器0) P3.5 -T1(定时/计数器1) P3.6 -WR(外部数据存储器写选通) P3.7 -RD(外部数据存储器读选通) 此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。 RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，

26、因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。 PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN

27、信号。 EA/VPP：外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。（2）中断说明：AT89S52 有6个中断源：两个外部中断（INT0 和 INT1），三个定时中断（定时器 0、1、2）和一个串行中断

28、。每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE中的相关中断允许控制位分别使得中 断源有效或无效。IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。IE.6 位是不可用的。对于 AT89S52，IE.5位也是不能用的。用户软件不应给这些位写1。它们为AT89 系列新产品预留。定时器2可以被寄存器 T2CON中的TF2和EXF2的或逻辑触发。程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。实际上，中断服务程序必须判定是否是 TF2 或 EXF2 激活中断，标志位也必须由软件清0。定时器0和定时器1标志位TF0和TF1在计数溢出的那个周期的S5P2 被置位。它们的值一直到下一个周期被电路捕捉

29、下来。然而，定时器2 的标志位TF2 在计数溢出的那个周期的S2P2 被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。（3）存储器说明： MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。 程序存储器：如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。 对于89S52，如果EA 接VCC，程序读写先从内部存储器（地址为0000H1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：2000HFFFFH。数据存储器：AT89S52 有256 字节片内数据存储器。高128 字节与特殊功能寄存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。当一条指令访问

30、高于7FH 的地址时，寻址方式决定CPU 访问高128 字节RAM 还是特殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器（SFR）。例如，下面的直接寻址指令访问0A0H（P2口）存储单元MOV 0A0H，#data使用间接寻址方式访问高128 字节RAM。例如，下面的间接寻址方式中，R0 内容为0A0H，访问的是地址0A0H的寄存器，而不是P2口（它的地址也是0A0H）。MOV R0，#data堆栈操作也是间接寻址方式。因此，高128字节数据RAM也可用于堆栈空间。 并不是所有的地址都被定义了。片上没有定义的地址是不能用的。读这些地址，一般将得到一个随机数据；写入的数据将会无效。用户不应该给

31、这些未定义的地址写入数据“1”。由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能，复位后，这些位都为“0”。定时器2寄存器：寄存器T2CON 和T2MOD 包含定时器2 的控制位和状态位（如表2和表3所示），寄存器对RCAP2H和RCAP2L是定时器2的捕捉/自动重载寄存器。中断寄存器：各中断允许位在IE寄存器中，六个中断源的两个优先级也可在IE中设置。 表2 T2CON：定时器/计数器2控制寄存器T2CON 地址为0C8H 复位值：0000 0000B位可寻址TF2EXF2RLCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL276543210表2 T2CON：定时器/计数器2控制寄存器（续） 符号功能

32、TF2定时器2 溢出标志位。必须软件清“0”。RCLK=1 或TCLK=1 时，TF2不用置位。EXF2定时器2 外部标志位。EXEN2=1 时，T2EX 上的负跳变而出现捕捉或重载时，EXF2 会被硬件置位。定时器2 打开，EXF2=1 时，将引导CPU执行定时器2 中断程序。EXF2 必须如见清“0”。在向下/向上技术模式（DCEN=1）下EXF2不能引起中断。RLCLK串行口接收数据时钟标志位。若RCLK=1，串行口将使用定时器2 溢出脉冲作为串行口工作模式1 和3 的串口接收时钟；RCLK=0，将使用定时器1计数溢出作为串口接收时钟。TCLK串行口发送数据时钟标志位。若TCLK=1，串

33、行口将使用定时器2 溢出脉冲作为串行口工作模式1 和3 的串口发送时钟；TCLK=0，将使用定时器1计数溢出作为串口发送时钟。EXEN2定时器2外部允许标志位。当EXEN2=1时，如果定时器2没有用作串行时钟，T2EX（P1.1）的负跳变将引起定时器2 捕捉和重载。若EXEN2=0，定时器2将视T2EX端的信号无效TR2开始/停止控制定时器2。TR2=1，定时器2开始工作C/T2定时器 2 定时/计数选择标志位。C/T2 =0，定时； C/T2 =1，外部事件计数（下降沿触发）CP/RL2捕捉/重载选择标志位。当EXEN2=1时， CP/RL2=1，T2EX出现负脉冲，会引起捕捉操作；当定时器

34、2溢出或EXEN2=1时T2EX出现负跳变，都会出现自动重载操作。CP/RL2=0 将引起T2EX 的负脉冲。当RCKL=1或TCKL=1时，此标志位无效，定时器2溢出时，强制做自动重载操作。双数据指针寄存器：为了更有利于访问内部和外部数据存储器，系统提供了两路16位数据指针寄存器。特殊寄存器AUXR1中DPS=0 选择DP0；DPS=1 选择DP1。用户应该在访问数据指针寄存器前先初始化DPS至合理的值。表3a AUXR：辅助寄存器AUXR 地址：8EH 复位值：XXX00XX0B不可位寻址WDIDLEDISRTODISALE76543210 预留扩展用DISALE ALE使能标志位DISA

35、LE 操作方式0 ALE 以1/6晶振频率输出信号1 ALE 只有在执行MOVX 或MOVC指令时激活DISRTO 复位输出标志位0看门狗（WDT）定时结束，Reset 输出高电平1 Reset 只有输入WDIDLE 空闲模式下WDT 使能标志位0 空闲模式下，WDT继续计数1 空闲模式下，WDT停止计数掉电标志位：掉电标志位（POF）位于特殊寄存器PCON的第四位（PCON.4）。上电期间POF置“1”。POF可以软件控制使用与否，但不受复位影响。表3b AUXR1：辅助寄存器1AUXR1 地址：A2H 复位值：XXXXXXX0B不可位寻址DPS76543210 预留扩展用 DPS 数据指针

36、选择位 0 选择DPTR寄存器DP0L和DP0H 1 选择DPTR寄存器DP1L和DP1H234 A/D转换电路（1）A/D转换器ADC0809ADC0809是8位A/D转换器包括8位模/数转换、8通道多路转换和微处理器控制逻辑。8通道多路转换器直接连通8个单端模拟信号。输出具有TrL三态锁存缓冲器，连到单片机数据总线上。ADC0809设计时考虑到了若干种模数转换技术的长处，适用于过程控制。ADC0809转换器的分辨率为8位，最大不可调误差小于1/2LSB，+5V供电，模拟输入范围为05V，具有锁存控制的8路模拟开关，可锁存三态输出，功耗约为15roW。转换速度取决于芯片时钟频率，范围为101

37、280.当CLK为典型时钟频率640kHz时，每一通道的转换时间需要6673个时钟脉冲，大约为l00pS。（2）ADC0809的工作过程 首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问

38、题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。 a定时传送方式 对于一种A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128s，相当于6MHz的MCS-52单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 b查询方式 A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。 c中断方式 把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请

39、求信号，以中断方式进行数据传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。（3）ADC0809与AT89S52连接 在这里我们选用IN0和IN1作为模拟信号输入通道。89S52通过地址线P2.0和读、写控制线控制转换的模拟输入通道地址锁存、启动和输出允许。模拟输入通道地址的译码输入A、B、C有P0.0P0.2提供，因为ADC0809具有通道地址锁存功能，所以我们省掉了地址锁存器74LS373，直接将P0.0P0.2分别于A、B、C相连。由于阀芯的移动速度很慢，即通过阀位反馈环带动电

40、位器的动触点输出的信号时缓慢变化信号，他相当于ADC0809的100s的模数转换时间来说，已相当慢，所以我们在前向通道中无需设置采样保持器。为了消除现场的电磁及噪声的干扰，我们采用数字滤波程序来消除采用系统中由于干扰造成的误差。因为ADC0809只接受模拟电压信号，而从调节器过来的信号时420mA电流信号，所以ADC0809在采集调节器过来的信号前，需将420mA电流信号转换成0+5V电压信号。235 控制系统前向后向通道前向通道是被测对象信号输出到单片机数据总线的输入通道。被测对象的信号获取应实时性与具有一定测量精度，同时测量信号能满足计算机输入接口的电平要求。该通道中主要是传感器和与传感器

41、有关的信号调节、变换电路。本单片机控制系统前向通道有一路输入信号接收外部420mA电流信号。而A/D转换器ADC0809只接收电压信号，所以在A/D转换器前必须进行电流/电压转换。因为ADC0809的模拟输入范围为0+5V，所以必须把420mA电流转换成0+5V的电压信号。在控制系统中，单片机要对控制对象实现控制操作，因此要有后向通道。后向通道应具有小信号输出、大功率控制的能力。在本系统中，单片机控制的对象为压电阀，即开关量控制系统。开关量是通过单片机的V0口(P2.3P2.4)输出，因I/O口不能直接驱动电磁阀，需要大功率开关接口电路。本系统采用交流固态继电器(SSR)去驱动压电阀，控制系统

42、的后向通道无需对输出的数字信号进行数/模转换。当AT89S52的P2.3口输出低电平时，SSR1的3，4引脚端接通，使压电阀PV l接通并向控制阀执行机构气室中输送气。反之，P2.4口输出低电平时，使压电阀PV2接通，控制阀执行机构气室排气。压电阀是依据压电材料的压电效应，在小压电陶瓷片，加上电压(2430V)时，压电陶瓷片产生几十微米弯曲，可切断/打开进气或排气孔，通过气动放大器和单向阀，达到控制执行机构气室气压的目的。24 显示、键盘及其它配置电路 智能阀门定位器的按键、显示电路用来参数的设定和现场显示。此外，该智能阀门定位器的控制系统还有复位电路、时钟电路，以及报警电路等。241 键盘、

43、显示器接口芯片Inter 8279是专用键盘、显示控制芯片，能对显示器自动扫描，能识别键盘上按下的键号，充分提高CPU的工作效率。Inter 8279与MCS-52接口简单，由它构成的标准键盘、显示接口在单片机应用系统中使用越来越广泛。因此对于本系统的按键和显示电路，我们采用Inter 8279键盘、显示器接口芯片。它为16个按键及8位显示的接口芯片。我们将它按键设置为10个数字键、三个字母键、2个功能键、1个小数点键。在Inter 8279键盘、显示器接口芯片与89S52的连接中，我们同样省掉了74LS373.因为8279的地址由、A0决定。当执行命令MOVX DPTR，A或MOVX A，D

44、PTR时，在整个命令执行周期中P2.0P2.7一直处于有效电平，而P0.0P0.7虽然在命令执行的前半周期被地址线所占据，但在命令执行的后半周期里P0.0P0.7被空出用于传送数据线。242 复位电路单片机应用系统工作时，经常要求进入复位工作状态，在设计控制系统时应有复位电路。系统的复位电路必须能准确、可靠。单片机AT89S52的复位都是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RST引脚上出现24个时钟振荡脉冲(2个机器周期)以上的高电平，AT89S52便实现初始化状态复位只要RST保持高电平，则89S52循环复位；当RST从高电平变为低电平以后，89S52便从0000H地址开始执行

45、程序。单片机的外部复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种。243 时钟报警电路单片机虽有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接附加电路。内部时钟利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1，XTAL2引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡。最常用的内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路，振荡晶体可在12MHz一12MHz之间选择。系统设置了上、下限位报警。当控制阀开度大于90或小于10时，控制系统能进行报警。该蜂鸣器接到+5V电源便可呜音，当需要报警时，通过程序设置“CLR P14”便可使AT89S52的P14输出低电平使报警电路报警。244 压电阀控制电路 89S52单片机控制信号经P1.6和P1.7端口输出，并在P1.5的控制下锁存在74LS273中，74LS273的输出在经达林顿驱动器MC1413后驱动固态继电器SSR1、SSR2.当MC1413的Q1端有高电平输出，SSR1的3、4引脚接通，使压电阀1接通并向调节阀执行机构气室中输送气。当MC1413的Q2端输出高