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1 系統(tǒng)組成及工作原理
本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部分協(xié)調完成, 硬件部分主要完成各個傳感器信號的采集、轉換, 電磁閥的動作, 數據的存儲及各種信息的顯示; 軟件主要完成信號的處理和控制, 數據的管理等功能。軟件方面首先由PIC 芯片的程序完成信號的轉換和控制, 同時在C8051F022 芯片上移植入Small RTOS 嵌入式操作系統(tǒng), 使其運行的迅速性、實時性和穩(wěn)定性更高, 更好的進行數據的管理和存儲。整個系統(tǒng)的工作原理是首先將待測NTC 浸泡在油中來保持其恒溫, 然后將其兩端電壓通過串行模/數轉換器件ADS1110 轉換成數字信號后傳送給 PIC16F877A 單片機, 接著PIC16F877A 將所得的數值與先測得的標準電阻的數值相比較后進行分檔, 再通過74LS595 移位寄存器輸出控制電磁閥的動作, 從而將NTC 正確的分選出來。同時PIC16F877A 將分檔值通過485 通訊傳輸給C8051F022 芯片。C8051F022 將數據實時的顯示在液晶屏, 并把數據存入串行EEPROM 芯片24AA512 中, 操作人員隨時可以用U 盤將數據拷走保存。C8051F022 也可以將輸入的一些參數, 比如速度, 分檔值等, 保存并傳送給PIC16F877, 來控制它的運轉。
2.1 下位機控制模塊
PIC 系列單片機是美國微芯推出的CMOS 系列單片機, 該系列芯片采用精簡指令集(RISC) , 哈佛總線結構, 2 級流水線取指令方式, 具有實用、低價、指令集小、簡單易學、低功耗、高速度、體積小、功能強等特點, 體現了單片機發(fā)展的一種新趨勢。PIC16F877A 是微芯公司采用14 位RISC 指令集的中級產品。該芯片內含A/D、內部EEPROM 存儲器、比較輸出、捕捉輸入、PWM 輸出、I2C 和SPI 接口、LCD 驅動、FLASH 程序存儲器讀寫等功能, 應用十分廣泛。 PIC16F877A 首先通過I2C 總線從模/數轉換部分獲取數據。這里采用了ADS1110 芯片進行A/D 轉換。 ADS1110 是精密的連續(xù)自校準模/數(A/D) 轉換器帶有差分輸入和高達16 位的分辨率封裝為小型 SOT23 - 6。片內2.048V 的基準電壓提供范圍為± 2.048V 的輸入差分電壓。ADS1110 使用可兼容的I2C 串行接口在2.7V 至5.5V 的單電源下工作。ADS1110 可每秒采樣15、30、60 或240 次以進行轉換。片內可編程的增益放大器( PGA) 提供高達8 倍的增益, 并且允許以高分辨率對較小的信號進行測量。在單周期轉換方式中ADS1110 在一次轉換之后自動掉電在空閑期間極大地減少了電流消耗。ADS1110 的連接電路如圖2 所示。圖中RX 為待測電阻, R0 為標準電阻, 為了保證測量準確, 其上所加的2 伏電壓是由10 伏精密電壓基準芯片REF102 將輸入24 伏電壓轉換為10 伏電壓基準后, 再經過電阻分壓和電壓跟隨器隔離后產生的, 電壓十分的穩(wěn)定。待測電阻RX 兩端的電壓再經過一個電壓跟隨器隔離, 如圖3 上OP07 所示電路, 以防止電路右邊的阻抗對測量的影響, 然后再經過一個一階濾波后傳輸給了ADS1110, 這樣就排除了外界對檢測的干擾, 保證了待測電阻RX 兩端電壓穩(wěn)定, A/D 轉換的精度極高。
