[其他]单片微型通用工业控制机

说明书

本实用新型属于一种以单片微型机作为控制中心的具有开关量和模拟量输入、输出的计算机控制与检测装置，可广泛应用于过程控制和信号检测、显示和自动记录，并可对采集的数据进行处理，对不同的生产对象进行决策和控制，还可通过键盘进行人机对话（与适当的变送器或传感器配合，便可测量并指示记录各种非电量），加适当的信号便兼有故障显示和报警或控制功能。

目前应用较多的是采用单板微型机组成的对工业生产过程进行检测和控制的系统，它的集成度不如单片微型机高，因而体积大，造价较贵，抗干扰能力不够强，而且目前以单板微型学习机代替工业控制机的较多。

另外，也有人开始研制以单片机为核心的控制或检测测系统，但尚未构成一个整机装置，且采用的都是EPROM不在芯片内的单片微型机，如型号为8035、8039等芯片。由上述芯片组成的系统接线复杂，集成度和抗干扰能力均不很强。

研制本实用新型的目的在于提供一种功能较全、使用便利、体积小、价格较低且有较强抗干扰能力的单片微型通用工业控制装置，使用者可根据不同的要求，迅速组成各种控制系统或检测、显示、报警、打印系统，缩短技术改造周期或科研工作周期，尽早获得经济效益和科研成果。

下面结合附图详细说明本实用新型的内容：

图1为单片微型通用工业控制机的原理框图，它以单片微型机为核心，配备有开关量输入输出电路、模拟量输入输出电路、键盘接口电路、数码显示电路、声响报警电路、打印机接口电路以及选通控制电路几部分组成，分别做在两块双面模板上，除少量电阻电容外全部采用双列直插式元件以便于组装和选择功能。在单片机开发系统上可对单片机上的EPROM进行写入。本系统具有±12V（或±15V）、＋5V三路电源，其中＋5V电源还配有低通滤波器，此外在系统装置中还采取了光电隔离，电容去耦、屏蔽线和外壳屏蔽等有效措施，提高了其抗干扰能力。以上几个部分，分别做在两块不大的双面模板上，使装置结构紧凑、体积小。

本实用新型有以下几个特征：

1.采用了ROM存贮器（EPROM）在芯片内的单片微型机。

2.除键盘和部分输入输出开关量外，直接用单片微型机总线作为多外设的数据通道。

3.配有单向通讯的辅助单片微型机和打印机相连接，作为并行通讯接口。

上面所说的ROM存贮器在芯片内的单片微型机和单向通讯的辅助单片微型机均可以是型号为8748、8749、8751、8048及8049芯片中的任意一种。

本实用新型采用单片微型机芯片作为控制中心的芯片，集成度较高。它是将CPU、RAM、ROM（EPROM    2K×8）、I／O（27位）、定时／计数器（8位）、振荡器等集成在一个芯片上构成了计算机的最小系统，使系统芯片数和联线都大大减少，具有较强的抗干扰能力。通过以单片机8749（或8748）芯片作为控制中心，外部扩展数模和模数转换器、驱动器、译码器、显示器等芯片，并接入键盘输入及打印机。这样，就使该工业控制机具有：6路开关量输入（0V，5V），8路开关量输出（0V，5V），8路模拟量输入（模入电压为0～5V，8位数字量），一路模拟量输出（        可接成单极性或双极性，输出为0～±5V或0～10mA，如外加扩展可增至8路或更多路），6位显示。显示和声响配合可实现多种报警，利用键盘进行人机对话，可对4路开关量进行检测和对4种参数进行连续或单脉冲修改及对给定值进行修定。具有打印数码、汉字及曲线、图形等功能。本系统还可提供一个具有1K×8内存的函数库（MCS48系列指令），及一个1.5K×8内存的汉字库供用户打印选择使用。

本实用新型在生产过程中的作用是可以用微型机的检测和数字控制代替检测仪表和连续系统的调节器。与单板机或一般的8位微型机的控制系统比，它的集成度高、体积小、造价低、速度快（周期为2.5μs～5μs）、功耗低（标准功耗下降到25mW，待机电流仅为20μA）编程所占内存少（因单片微型机70％以上的指令为单字节，其它也仅为双字节，这使得在其它计算机上需1.5K到2K字节的程序可装入8748的1K的EPROM中，而一般3～4K字节的程序则可装入8749的2K的EPROM中）。

本装置可适用于各种生产过程的检测和控制，只要配以不同的传感器或变送器及功放执行机构，就可组成各种微型机的控制系统（如程序控制、DDC或自适应控制等）或检测系统。它是一种通用性较强的工业控制机。

下面的应用实例是利用本装置组成的半导体冷阱直接数字控制系统，其系统框图如图2所示。图中虚线方框为本装置，其控制过程如下：

在系统进入工作状态后，通过开关量输入输出控制接通冷却水源，接通主电源，进行选挡处理等。冷阱温度由传感器经信号变换器输出的电压信号，送至模数转换器（A／D）进行转换，并把转换的数字信号送入单片微型机中，与给定值相比较，根据二者差值来决策控制算法（开关控制、PD、PI或PID控制），并将运算结果的数字量输入数模转换器（D／A），转换成模拟量通过放大器输出相应的控制电压，以调节半导体冷阱电堆的工作电流，达到控温的目的，同时把检测到的温度值送到数字显示器进行显示，并将检测的温度和和输出的控制电压值及温升控制曲线送至打印机进行输出打印。实时控制采样中断周期信号由单片微型机芯片内的定时计数器内部中断产生。键盘命令则由单片微型机芯片的外部中断（INT）产生。数字显示器除在工作时可显示半导体冷阱内温度外，在键盘操作控制下，还可以显示系统的控制参数、温度给定值及检测外部的状态。在工作时由软件检测系统来监视是否有故障，一旦出现故障，除声响报警外，显示器可同时显示出故障类型。