(一)基于單片機(jī)開(kāi)發(fā)的智能顯示儀控制 智能顯示儀是用來(lái)監(jiān)測(cè)閥門(mén)工作狀態(tài)，并控制閥門(mén)執(zhí)行期工作的儀器，它使用兩路位置傳感器監(jiān)視閥門(mén)的工作狀態(tài)，判斷閥門(mén)是處于開(kāi)閥還是關(guān)閥狀態(tài)，使用編程記錄閥門(mén)開(kāi)關(guān)的數(shù)字，并且有兩路與閥門(mén)開(kāi)度對(duì)應(yīng)的4～20mA顯示及兩足常開(kāi)常閉顯示觸點(diǎn)。使用這些顯示信號(hào)源，控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。根據(jù)系統(tǒng)的要求，可將智能閥門(mén)顯示儀從硬件上分為3部分來(lái)設(shè)計(jì)：模擬部分、數(shù)字部分、按鍵/顯示部分。
    1、模擬電路部分主要包括電源、模擬量傳入電路、模擬量顯示電路三部分。 電源部分供給整個(gè)電路能量，包括模擬電路、數(shù)字電路和顯示的能源供應(yīng)。為了實(shí)現(xiàn)閥門(mén)開(kāi)讀的遠(yuǎn)程控制，需要將閥門(mén)的開(kāi)度信息傳送給其他的控制儀表，同時(shí)控制儀表能從遠(yuǎn)方制定閥門(mén)為某一開(kāi)度，系統(tǒng)需要1路4～20mA的模擬量傳入信號(hào)源和1～2路4～20mA的模擬量顯示信號(hào)源。模擬量傳入信號(hào)源使用A/D轉(zhuǎn)換變成與閥門(mén)開(kāi)度相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)源后送給數(shù)字部分的單片機(jī)，在單片機(jī)中對(duì)它進(jìn)行濾波處理后就可以顯示了。閥門(mén)的開(kāi)度信息使用D/A轉(zhuǎn)換后變成模擬信號(hào)源顯示，用來(lái)接顯示儀顯示閥門(mén)開(kāi)度或連接其他的控制設(shè)備。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，所有的數(shù)字量數(shù)據(jù)均采用串行的傳入顯示方式，為了節(jié)省芯片資源和空間，傳入的4～20mA的模擬量在轉(zhuǎn)化為數(shù)字量時(shí)，采用已有的4路DA芯片與單片機(jī)的系統(tǒng)資源相結(jié)合作8位的AD使用。
    2、數(shù)字電路部分主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、掉電保護(hù)、兩路監(jiān)測(cè)脈沖傳入信號(hào)源、兩路常開(kāi)常閉轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)顯示。 在設(shè)計(jì)方案中選用目前普遍使用的51系列單片機(jī)AT89C4051。AT89C4051是一款低電壓、高性能的CMOS8位微控制器，它具有4K字節(jié)的可擦除、可重復(fù)編程的只讀閃存。使用在單芯片內(nèi)復(fù)合一個(gè)多功能的8位CPU閃存，在性能、指令設(shè)定和引腳上與80C51和80C52完全兼容。 考慮到在系統(tǒng)掉電或重新啟動(dòng)時(shí)，需要保持先前在儀表中設(shè)置的一些閥門(mén)參數(shù)，而單片機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器不具備掉電存儲(chǔ)功能，所以在片外擴(kuò)展了一個(gè)具有掉電保存功能的芯片X5045。X5045是一種集看門(mén)狗、電源監(jiān)控和串行EEPROM3種功能于一身的可編程電路，這種組合設(shè)計(jì)可以減少電路對(duì)電路板空間的需求，X5045中的看門(mén)狗為系統(tǒng)提供了保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)送故障而超過(guò)設(shè)定時(shí)間時(shí)，電路中的看門(mén)狗將使用RESET信號(hào)源向CPU作反應(yīng)。X5045提供了三個(gè)時(shí)間值供用戶選擇使用。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)電源電壓降到允許范圍以下時(shí)，系統(tǒng)將復(fù)位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。X5045的存儲(chǔ)器與CPU可使用串行通信方式接口。共4069位，可以按512×8個(gè)字節(jié)來(lái)放置數(shù)據(jù)。 X5045的管腳排列，它共有8個(gè)引腳，各個(gè)引腳的功能如下： CS：電路選擇端，低電平有效； SO：串行數(shù)據(jù)顯示端； SI：串行數(shù)據(jù)傳入端； SCK：串行時(shí)鐘顯示端； WP：寫(xiě)保護(hù)傳入端，低電平有效； RESET：復(fù)位顯示端； Vcc：電源端； Vss：接地端。 INA為傳入信號(hào)源，是由光電傳感器采集到的閥門(mén)脈沖信號(hào)源(<10mA)。該信號(hào)源經(jīng)旁路電容濾波后送入光耦，轉(zhuǎn)換成了顯示的OUT電壓信號(hào)源送入單片機(jī)。顯示的電壓可直接進(jìn)入單片機(jī)的I/O口。在控制中，要求A、B兩路脈沖都接收到的時(shí)候，才認(rèn)為是由信號(hào)源傳入，AB為正轉(zhuǎn)，BA為反轉(zhuǎn)。只有一路信號(hào)源傳入時(shí)不計(jì)數(shù)。 兩路常開(kāi)、常閉轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)顯示。用來(lái)連接電磁閥，使用控制電磁閥的吸合來(lái)控制氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作相應(yīng)的開(kāi)閥或關(guān)閥動(dòng)作。
    3、顯示部分主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、4位LED顯示、3只狀態(tài)指示燈(自動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn))、3只按鍵(MODE/SET鍵、上鍵、下鍵)。 顯示部分采用AT89C4051單片機(jī)，用來(lái)控制4位LED顯示，且同數(shù)字部分的單片機(jī)進(jìn)行通訊，還要對(duì)控制儀的模式做相應(yīng)的選擇和控制。顯示儀上設(shè)計(jì)有3只狀態(tài)指示燈用來(lái)顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)：正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、自動(dòng)；3只按鍵：MODE/SET鍵、上鍵、下鍵，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作模式和一些參數(shù)的初始化。這3部分使用接口連接，構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，可以對(duì)一些類似氣動(dòng)馬達(dá)等的 氣動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行控制。在實(shí)際應(yīng)用中基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)先要求的各種性能指標(biāo)。