[其他]單片微型通用工業控制機

無效

• 申請號: 85202945
• 申請日: 1985-07-19
• 公開（公告）號: CN85202945U
• 公開（公告）日: 1986-04-30
• 發明（設計）人: 李九齡;張敬兵;邢巖
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F15/46
• 分類號: G06F15/46
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 嚴文典,王久春

本實用新型屬于一種以單片微型機作為控制中心的具有開關量和模擬量輸入、輸出的計算機控制與檢測裝置，可廣泛應用于過程控制和信號檢測、顯示和自動記錄，并可對采集的數據進行處理，對不同的生產對象進行決策和控制，還可通過鍵盤進行人機對話（與適當的變送器或傳感器配合，便可測量并指示記錄各種非電量），加適當的信號便兼有故障顯示和報警或控制功能。

目前應用較多的是采用單板微型機組成的對工業生產過程進行檢測和控制的系統，它的集成度不如單片微型機高，因而體積大，造價較貴，抗干擾能力不夠強，而且目前以單板微型學習機代替工業控制機的較多。

另外，也有人開始研制以單片機為核心的控制或檢測測系統，但尚未構成一個整機裝置，且采用的都是EPROM不在芯片內的單片微型機，如型號為8035、8039等芯片。由上述芯片組成的系統接線復雜，集成度和抗干擾能力均不很強。

研制本實用新型的目的在于提供一種功能較全、使用便利、體積小、價格較低且有較強抗干擾能力的單片微型通用工業控制裝置，使用者可根據不同的要求，迅速組成各種控制系統或檢測、顯示、報警、打印系統，縮短技術改造周期或科研工作周期，盡早獲得經濟效益和科研成果。

下面結合附圖詳細說明本實用新型的內容：

圖1為單片微型通用工業控制機的原理框圖，它以單片微型機為核心，配備有開關量輸入輸出電路、模擬量輸入輸出電路、鍵盤接口電路、數碼顯示電路、聲響報警電路、打印機接口電路以及選通控制電路幾部分組成，分別做在兩塊雙面模板上，除少量電阻電容外全部采用雙列直插式元件以便于組裝和選擇功能。在單片機開發系統上可對單片機上的EPROM進行寫入。本系統具有±12V（或±15V）、＋5V三路電源，其中＋5V電源還配有低通濾波器，此外在系統裝置中還采取了光電隔離，電容去耦、屏蔽線和外殼屏蔽等有效措施，提高了其抗干擾能力。以上幾個部分，分別做在兩塊不大的雙面模板上，使裝置結構緊湊、體積小。

本實用新型有以下幾個特征：

1.采用了ROM存貯器（EPROM）在芯片內的單片微型機。

2.除鍵盤和部分輸入輸出開關量外，直接用單片微型機總線作為多外設的數據通道。

3.配有單向通訊的輔助單片微型機和打印機相連接，作為并行通訊接口。

上面所說的ROM存貯器在芯片內的單片微型機和單向通訊的輔助單片微型機均可以是型號為8748、8749、8751、8048及8049芯片中的任意一種。

本實用新型采用單片微型機芯片作為控制中心的芯片，集成度較高。它是將CPU、RAM、ROM（EPROM????2K×8）、I／O（27位）、定時／計數器（8位）、振蕩器等集成在一個芯片上構成了計算機的最小系統，使系統芯片數和聯線都大大減少，具有較強的抗干擾能力。通過以單片機8749（或8748）芯片作為控制中心，外部擴展數模和模數轉換器、驅動器、譯碼器、顯示器等芯片，并接入鍵盤輸入及打印機。這樣，就使該工業控制機具有：6路開關量輸入（0V，5V），8路開關量輸出（0V，5V），8路模擬量輸入（模入電壓為0～5V，8位數字量），一路模擬量輸出（????????可接成單極性或雙極性，輸出為0～±5V或0～10mA，如外加擴展可增至8路或更多路），6位顯示。顯示和聲響配合可實現多種報警，利用鍵盤進行人機對話，可對4路開關量進行檢測和對4種參數進行連續或單脈沖修改及對給定值進行修定。具有打印數碼、漢字及曲線、圖形等功能。本系統還可提供一個具有1K×8內存的函數庫（MCS48系列指令），及一個1.5K×8內存的漢字庫供用戶打印選擇使用。

本實用新型在生產過程中的作用是可以用微型機的檢測和數字控制代替檢測儀表和連續系統的調節器。與單板機或一般的8位微型機的控制系統比，它的集成度高、體積小、造價低、速度快（周期為2.5μs～5μs）、功耗低（標準功耗下降到25mW，待機電流僅為20μA）編程所占內存少（因單片微型機70％以上的指令為單字節，其它也僅為雙字節，這使得在其它計算機上需1.5K到2K字節的程序可裝入8748的1K的EPROM中，而一般3～4K字節的程序則可裝入8749的2K的EPROM中）。

本裝置可適用于各種生產過程的檢測和控制，只要配以不同的傳感器或變送器及功放執行機構，就可組成各種微型機的控制系統（如程序控制、DDC或自適應控制等）或檢測系統。它是一種通用性較強的工業控制機。

下面的應用實例是利用本裝置組成的半導體冷阱直接數字控制系統，其系統框圖如圖2所示。圖中虛線方框為本裝置，其控制過程如下：

在系統進入工作狀態后，通過開關量輸入輸出控制接通冷卻水源，接通主電源，進行選擋處理等。冷阱溫度由傳感器經信號變換器輸出的電壓信號，送至模數轉換器（A／D）進行轉換，并把轉換的數字信號送入單片微型機中，與給定值相比較，根據二者差值來決策控制算法（開關控制、PD、PI或PID控制），并將運算結果的數字量輸入數模轉換器（D／A），轉換成模擬量通過放大器輸出相應的控制電壓，以調節半導體冷阱電堆的工作電流，達到控溫的目的，同時把檢測到的溫度值送到數字顯示器進行顯示，并將檢測的溫度和和輸出的控制電壓值及溫升控制曲線送至打印機進行輸出打印。實時控制采樣中斷周期信號由單片微型機芯片內的定時計數器內部中斷產生。鍵盤命令則由單片微型機芯片的外部中斷（INT）產生。數字顯示器除在工作時可顯示半導體冷阱內溫度外，在鍵盤操作控制下，還可以顯示系統的控制參數、溫度給定值及檢測外部的狀態。在工作時由軟件檢測系統來監視是否有故障，一旦出現故障，除聲響報警外，顯示器可同時顯示出故障類型。