书城工业技术智能仪器设计基础
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第18章 输出及执行装置的接口技术(2)

4.程控正弦移相信号输出

利用两路D/A转换器可实现正弦波移相信号输出。给两路D/A输入不同的初始量,控制其输出正弦波,这两路正弦波就出现相移。相移的分辨率与步距有关,如果一个正弦波周期内分为256个步距,则相移分辨率为360°/256=1.4°。设0832(1)输出的正弦波无相移,0832(2)输出的正弦波有相移,其相移φ为90°。

相移量φ的数字偏移量D1按下式计算:

D1=256×φ/360°

相移90°时,D1=60=40H。

程控正弦移相信号输出程序清单如下。该程序中0832(1)输出无相移,0832(2)输出相移90°,执行该程序后能输出两路相位相差90°的正弦波。要改变相移大小,只要改变程序中偏移量的大小即可(程序中0832(1)的偏移量D1=00H,0832(2)的偏移量D2=40H)。

MOVR5,#00H;置相移的偏移量D11

MOVR1,#40H;置相移的偏移量D12

DA1:MOVA,R5

MOVDPTR,#TABH;按偏移量D11查出D/A转换输入值

MOVCA,@ A+DPTR

MOVDPTR,#0DFFFH;输入数字量送入0832(1)

MOVX @ DPTR,A

INCR5;指向下一个数字量

MOVA,@ R1

MOVDPTR,#TAB;按偏移量D11,查出D/A转换输入值

MOVCA,@ A+DPTR

MOVDPTR,#0BFFFH;输入数字量送入0832(2)

MOVX @ DPTR,A

INC @ R1;指向下一个数字量

AJMPDA1

上述程序的相移分辨率为1.4°,要想获得更高的分辨率,则需要在一个周期内取更多的点。例如,相移分辨率为0.5°时,需取360°/0.5°=720个点,上述程序中的正弦数值表应再细化成720个数值。但是,相应的正弦波上限频率要降低。

5.2.3DAC1208及其接口

5.2.3.1DAC1208的结构与应用特性

DAC1208系列是12位双缓冲D/A转换器,它们可以与各种单片机直接接口。

DAC1208系列包括DAC1208、DAC1209、DAC1210等各种型号的产品。

可以看到DAC1208系列是一种带有双输入缓冲器的D/A转换器,第一级缓冲器由高8位输入寄存器和低4位输入寄存器构成;第二级缓冲器即12位DAC缓冲器,也即12位DAC寄存器,此外还有一个12位D/A转换器。

LE为寄存命令。当LE=1时,寄存器的输出随输入变化;LE=0时,数据锁存在寄存器中,不随输入数据变化。其逻辑表达式为:

LE(1)=BY1/BY2·CS·WR1

LE(2)=CS·WR1

LE(3)=XFER·WR2

结合DAC1208时序图的分析得知:当BY1/BY2与XFER为高电平且CS和WR1/WR2为低电平时,高8位数据输入寄存器(LE(1)=1),同时LE(2)=1,低4位数据输入寄存器,否则数据锁存。能否进行D/A转换还依赖于LE(3)的状态。当WR1/WR2及BY1/BY2与XFER也为低电平时,LE(3)=1,低4位数据锁存,并把12位数据送入D/A寄存器进行D/A转换。

DAC1208共有24个管脚,采用双列直插式结构,其管脚功能分述如下:

(1)输入输出线:

数据总线DI0~DI11用来传送被转换的数字,高8位DI4~DI11对应高8位输入寄存器,低4位DI0~DI3对应低4位输入寄存器。

电流输出线IOUT1和IOUT2。IOUT1+IOUT2=常量。DAC寄存器中所有数字均为“1”时,IOUT1最大;为全“0”时,IOUT1为零。

(2)电源及地线

VCC:数字电源电压输入,范围+5V~+15V。

AGND:模拟地。

DGND:数字地。

VREF:基准电压输入,选择范围-10V~+10V。4象限乘法工作中,也可以是模拟输入。

(3)控制线

RFB:反馈电阻,为外部运算放大器提供一个反馈电压。RFB可由内部提供,也可由外部提供。

CS:片选信号。

WR1:写信号1,第一级缓冲器的写信号。

BY1/BY2:字节顺序控制信号。此控制端为高电平。高8位输入寄存器及低4位输入寄存器均被允许;此控制端为低电平时,仅低4位输入寄存器被允许。

WR2:写信号2,第二级缓冲器即12位DAC寄存器写信号。

XFER:传送控制信号。

5.2.3.2DAC1208与MCS51单片机的接口方法

选用2KB×8EPROM(2716)作为存放程序的存储器。采用2KB×SRAM(6116)作为存放数据的存储器。用74LS373作为两个存储器的低8位地址译码锁存器。将89C51的P2.4口与2716和6116芯片的CE片选信号输入端连接,当P2.4=0时,同时选中2716芯片和6116芯片,占有地址空间为0000H~07FFH。

从还可以看到,DAC1208的输入部分采用二级缓冲型工作方式,即把P0.0~P0.7与D4~D11连接;P0.4~P0.7与D0~D3连接;P2.5与CS连接;P2.6与XFER及BY1/BY2连接;89C51的WR与WR1和WR2相连就可以实现这种工作方式的接口电路。

其输出部分接口电路采用单极性输出接口电路。

结合时序图可以看出,当P2.5=0,P2.6=1,WR=0时,选中高8位输入寄存器及低4位输入寄存器;当P2.6=0时(P2.5=0,WR=0),选中12位DAC寄存器,此时12位数据由D/A转换器转换成模拟信号。

例如,有一个12位的待转换数据存放在RAM的DATA及DATA+1单元中,其存放格式为:(DATA)=高8位数据,(DATA+1)=低4位数据(存放在该单元的高半字节上),把这个数据送D/A转换器的程序段为:

MOVDPTR,#0DFFFH;选中高8位输入寄存器

MOVA,DATA;

MOVX @ DPTR,A;

MOVDPTR,#0BFFFH;选中低4位输入寄存器及12位DAC寄存器

MOVA,DATA+1;

MOVX @ DPTR,A;由D/A转换成输出电压

5.3继电器控制接口技术

5.3.1继电器工作原理

当控制电流流经线圈时,产生一个磁场,这个磁场力可带动触点K动作,使其闭合或断开。通过触点K即可控制外界的交流或直流高电压或高电流。

继电器线圈是电感性负载,当电路突然关断时,会出现电感性浪涌电压,所以在继电器两端并联一个阻尼二极管加以保护。

5.3.2继电器控制接口及应用

5.3.2.1继电器控制接口

继电器的触点K是与线分开的,从而使外部被控的高电压或大电流与微机隔开。由于继电器线圈需要一定的电流才能动作,所以必须在微机的输出接口接一个合适的驱动器,这里选用7406芯片。

P1口的每一位经一个反相驱动器控制一个继电器线圈,当P1口的某一位输出“1”时,线圈上有电流流过,继电器就动作;反之,当输出为“0”时,继电器线圈上无电流通过,开关恢复到原始状态。

5.3.2.2应用举例

某镀锌自动线,全线有两台双钩行车接力运行,包括22个槽子和58个工位,用1台微机和5个强力柜为全线提供了合理的控制和安全操作,实现了行车自动运行、自动喷淋、自动钝化搅拌和烘箱的自动开关。

行车轨道采用房梁下吊式,一条轨道装有喷淋、搅拌和开关烘箱的行程开关,另一条轨道上装有工位挡块。在自动生产过程中,烘箱开关门、自动喷淋和自动钝化搅拌都由轨道上的行程开关自动完成。

行车可以沿轨道前进或后退。车上的两个钩能够上下运动,由永磁感应器限位。

现场信息通过传感元件接收,经消震整形隔离后输入到单片机的P1口。微机内部对信号进行判别处理,按照工艺流程发出相应的工作指令。指令信号经驱动器推动灵敏继电器,控制中间继电器,使行车完成各种动作。

EPROM2732地址空间为0000H~0FFFH,随机存储器6116的片选信号由P2.3倒相产生,只有当P2.3为“1”时,6116才能被选中。所以6116芯片所占地址空间为0800H~0FFFH。同样只有当P2.4为“1”时,8255才被选中,其口地址:

1000HPA口

1001HPB口

1002HPC口

1003H控制字寄存器

8155片选接P2.1,IO/M接P2.0,所以当P2.1=0,P2.0=0时,选中RAM,AD7~AD0为RAM地址(00H~FFH);当P2.1=0,P2.0=1时,选中8155片内三个I/O端口,AD7~AD0为I/O地址,地址分配:

0100H内部命令状态寄存器

0101HI/OA口寄存器

0102HI/OB口寄存器

0103HI/OC口或控制口寄存器

0104H计数器低8位计数值寄存器

0105H计数器高6位计数值寄存器

在控制系统中,2732用于固化程序,8255输出控制信号,8155用作键盘、显示接口。在生产过程中,利用键盘可以进行人工干预。

自动线上要完成的工序有:镀前处理、镀锌、出光、钝化和烘干。具体工艺流程是在22个槽里完成的。