外設(shè)接口電路主要包括顯示屏、鍵盤、打印機(jī)等輸入輸出設(shè)備的電路設(shè)計(jì)，可根據(jù)總線接口的排布以及用戶的需求靈活設(shè)計(jì)。
3 智能壓力變送器軟件電路設(shè)計(jì)
智能壓力變送器的軟件部分采用MCS一51匯編語(yǔ)言、模塊化程序設(shè)計(jì)方法．主要有監(jiān)控程序模塊、信號(hào)調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、信號(hào)輸出模塊、通信模塊、鍵盤掃描模塊等。
3．1 程序監(jiān)控模塊
該系統(tǒng)中，監(jiān)控程序是控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的程序，是全部系統(tǒng)程序的基礎(chǔ)框架，如圖8所示。其主要任務(wù)是完成系統(tǒng)自檢、初始化、處理接口命令、處理?xiàng)l件觸發(fā)并完成顯示功能。在監(jiān)控程序中，為及時(shí)響應(yīng)其他儀器的通信要求，應(yīng)將通信功能的優(yōu)先級(jí)置為zui高，以下依次為定時(shí)采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)輸出等。總體而言，監(jiān)控程序采用優(yōu)先調(diào)度型工作模式，即遵循優(yōu)先級(jí)運(yùn)行。
智能壓力變送器數(shù)據(jù)采集模塊
向的重要指令前加兩條NOP指令，形成指令冗余，例如：
LJMP(RET／JZ，JNZ，LCAIJL等指令均可) DELAY；延時(shí)子程序
2)軟件陷阱
當(dāng)智能壓力變送器程序位于非程序區(qū)(空閑EPROM 段，表格段等)時(shí)，冗余指令法將失去作用．此時(shí)可以構(gòu)建一個(gè)軟件陷阱．將跑飛的程序引導(dǎo)到一個(gè)位置，并設(shè)定專門的處理程序來(lái)解決。在數(shù)據(jù)采集方面，該系統(tǒng)利用單片機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，對(duì)數(shù)據(jù)采集的過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，以確保數(shù)據(jù)的可靠性。1)采用限幅濾波法消除較大脈沖的干擾，具體是對(duì)已濾波的采樣結(jié)果y ?··y。作如下處理：其中，a為相鄰兩個(gè)采樣值的zui大允許增量．其具體數(shù)值由y的變化速率及采樣周期確定。準(zhǔn)確的估計(jì)這兩個(gè)參數(shù)以確定a值是本算法的關(guān)鍵。
2)采用自動(dòng)校準(zhǔn)算法穩(wěn)定傳感器的線性度。自動(dòng)校準(zhǔn)主要解決的是斜率問(wèn)題?？煞譃橛布绞交蜍浖绞?，考慮到被測(cè)對(duì)象是壓力這一特點(diǎn)。本系統(tǒng)采用軟件方式實(shí)現(xiàn)。通過(guò)雙字節(jié)乘／除子程序來(lái)計(jì)算系數(shù)K。由于不同的傳感器的壓力與轉(zhuǎn)換電壓關(guān)系有一定的分散性，對(duì)于實(shí)測(cè)值為 ，標(biāo)準(zhǔn)值為y，的系統(tǒng)，設(shè)系數(shù)為 。則K=I—Y／X，校準(zhǔn)值 一K*X。
3)采用自校正算法消除零點(diǎn)漂移的影響，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。設(shè)總的A／D轉(zhuǎn)換輸出為Ⅳ，對(duì)應(yīng)t1．t2、t3時(shí)刻的漂移電壓為 瞳I(xiàn)、 嵋3，按下式處理：
4)為更好消除脈沖干擾的影響。系統(tǒng)采用去極值平均濾波法。即連續(xù)采樣7次，累加求和的同時(shí)找出zui大值和zui小值，并從累加和中減去這兩個(gè)結(jié)果，zui終按5個(gè)采樣值求得平均值作為zui終的有效值。
3．3 抗干擾軟件模塊
為防止程序的跑飛，除了在硬件上接入看門狗外接電路以監(jiān)控程序運(yùn)行，也應(yīng)該同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)加入一些抗干擾功能。可以采用冗余指令、軟件陷阱、以及看門狗喂狗程序?qū)崿F(xiàn)程序的自監(jiān)控、自復(fù)位，提高程序整體的穩(wěn)定性[9-t01。
1)冗余指令法該方法可以使程序在跑飛時(shí)，在執(zhí)行單字節(jié)的指令后自動(dòng)納入正軌。因此應(yīng)多用單字節(jié)的指令，在可以決定程序流向的重要指令前加兩條NOP指令，形成指令冗余。
在分析壓力變送器基本工作原理的基礎(chǔ)上．設(shè)計(jì)了一種基于MSC一51單片機(jī)的智能壓力變送器。它充分利用了微處理器的運(yùn)算和存儲(chǔ)能力，可對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括對(duì)測(cè)量信號(hào)的調(diào)理、數(shù)據(jù)顯示、自動(dòng)校正和自動(dòng)補(bǔ)償。設(shè)計(jì)了包括基于1B31，18位A／D轉(zhuǎn)換器AD1170的數(shù)據(jù)采集電路、基于MAX813L的看門狗電路以及基于ADM487的RS一485總線接口電路，并給出相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)思路，詳盡的采樣算法和抗干擾模塊指令。
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