PDF《基于 ARM 微处理器的智能控制器》

3 .

2 硬 件设 计A/D模块可以采集现场信号 , 实现

1 6位的 A / D 转换 , 将模拟信号转换为数字信号 , 自动调整零点、 量程 , 并将转换结果通过异步通信传输给AT91M40800. 进行分析处理.A / D模块能实现全信 号、 全量程输入 , 所有工程信号均可直接输入 , 如热 电偶有 B、 E 、 J 、 K、 s 、 T 、 R、 N、 WR e

5 -

2 6 、 WR e

3 ―

2 5 ;

热 电阻 有Ptl

00、 C u

5 0 、 J P t l

0 0 ;

大信号有0~5 V、 1~

5 V、 0~1

0 m A、 4~

2 0 m A.实际使用过程中只要 进行软件组态 , 设置信号类型即可使用.所有输 入 信号全部采用单点隔离方式.避免现场信号对仪表 正常工作产生干扰. 主机 的功能原理如图1所 示 .主 机采用AT91M40800作为 中央处 理器.A T

9 1 M

4 0

8 0 0片上 内存 只有

8 K, 为满 足 系统运行 的需要 , 我们外扩

5 1

2 K的RAM和

2 M 的ROM.由于系统同时具有 显示 、 记录 、 控制的功能 , 需 要绝 对 时钟和大容量的 收稿 日期1

2 0

0 4 ―

1 2 -

0 7 ( 修改稿) 维普资讯 http://www.cqvip.com ・

7 8・ 化工自动化及仪表第32卷数据存储空间 , 所以采用 D S

1 2

8 8 7作为时钟芯片, 用 2片

1 6 M 的NANDFLASH来存储数据, N A N D F L A S H带有掉电保护 , 确保所有历史数 据及组 态参 数不 会 因掉 电而丢失, F L A S H是一种非易失性RAM, 无须 电池 即可保 存数 据 长达

1 0年 以上, 且FLASH存储器在写入时需要复杂的操作命令 , 这样 可以减小受干扰时 F L A S H的数据被改写的可能性 , 确保了数据的正确性 .D S

1 2

8 8 7内置的锂 电池可确 保时 钟正常工作十年以上.其时间误差可达1nlin/月,从而保 证数据 的实时正确性 .为确保 主 机正常工作 , 防止受到外界干扰产生程序跑飞 , 造成 整个仪表死机 的情况 , 我们采用 T S P

3 6

1 0芯片进行 仪表监控 , 硬件集成 WA T C H D O G芯片, 一旦仪表受 到干扰造成死机时 , T S P

3 6

1 0产生复位脉 冲, 使整个 仪表复位 , 保证主机长期安全可靠运行 . 图1主机功 能原 理框 图 为适应控制器工作 电压的特殊要求 , 我们采用 T O P

2 0 0系列芯片, 开发 了自由输入 的开关 电源 , 驱 动频率 为100kHz,可在范 围176―2

6 4 V A C,

4 7―

6 3 H z 电压条件下工作 .具有 P WM输出、 过热 、 过流 保护等功能 , 在电源的结构设计上 , 采用 了具有高稳 定性的反馈结构 , 使之能输 出稳定的仪 表 电压.输 出噪声 电压可控制在输出电压的

1 % 以内. 主机和 D / A模块之间采用数字隔离方 式, C P U 以脉宽调制方式输出数据 , 通过光电隔离 , 根据高电 平的占空 比, 用 电容 的积分作用将其转换 为电压信 号,再通 过V/I转换 输出0―1

0 m A、 0―2

0 m A、 4―

2 0 mA 的电流信号, 用户可根据需要 , 通过组态选 择其 中一种 , D / A的输出精度为千分之二. 显示模 块上设计 了LCD接 口, 控制液 晶屏 , 可 以显示输入 、 输出、 控制 、 报警 、 记录、 时间、 设定等各 种过程变量 , 同时可以通过键盘实现在线修改 、 设置 参数和状态、 切换手/ 自动状态 .

3 .

3 软件设计 控制器 软件 由主程序/ 子程序 、 中断子程 序组 成.主程序/ 子程序主要包括初始化程序 、 信号处理 程序 、 控制程序 、 输出程序、 报警程序 、 记录程序等 ;