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基于双处理器的点焊控制系统的硬件设计(2)

基于双处理器的点焊控制系统的硬件设计(2)

3.2输入和输出电路

为了抵抗电气干扰和高压电击,在本设计中,输入和输出电路均采用光隔PC817传递逻辑信号,实现电气隔离。另外还使用反相器74HC14对传输信号进行整形,利用施密特特性消除毛刺干扰,提高信号传输的抗干扰能力。输入和输出电路与DSP的接口如图3所示。


图3 INPUT和OUTPUT电路与DSP的接口

在输入电路中使用了缓冲器74LS244,以增强线驱动能力,如图3所示。假设第二路输入为低电平,则光隔不导通,A2也为低电平。DSP要读取它的时候,先给输入一个低电平,然后用02H(即00000010)去线与,判断Y2的值是否为1,如果不为1则不读入,反之读入。其它输入也是这样来处理。

因为输出的开关量需要保持开或关的状态,所以在输出电路中使用了锁存器74LS373,进行缓冲和锁存,如图3所示。当输出由低电平变为高电平时候,DSP将数据由X_D[0~7]送到锁存器的输入端,然后再给OCLOCK一个低电平脉冲,数据即被锁存在锁存器的输出端。假如Q0=1,则经反相器后变为低电平,光隔导通;反之,光隔不导通,从而实现了开关量的数据输出。

4 MCU模块的设计

4.1 MCU扩展系统

在本设计中,MCU选用89C51,并扩展了片外ROM27512(64KB)和片外RAM6264(8KB),如图4所示。MCU用作液晶显示的数据线;P2口用作高位地址线,其高3位P25、P26、P27同时还作译码器74LS138的输入,该译码器的输出为片外RAM的寻址访问信号。片外锁存器和RAM 6264是统一编址的,即每一片锁存器都有自己的地址。


图4 MCU扩展系统和人机接口示意图

4.2人机接口4.3 MCU与DSP的通讯

在本设计中,键盘包括“0~9”、“。”、“确认”、“上翻”、“下翻”、“取消”、“暂停”等共16个键位,故采用4×4的矩阵式方案。矩阵式键盘由行线和列线组成,按键设置在行、列线的交点上。行、列线分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接到+5V上。无按键动作时,行线处于高电平;而当有键按下时,行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。列线电平如果为低,则行线电平为低;列坚电平为高,则行线电平为高。从而可以识别出按键是否按下。

键盘电路主要由单片机的P0口、八相反相缓冲器74LS240、锁存器74LS273以及一些上拉电阻组成。P0口用作数据线,八相反相缓冲器74LS240缓冲行线的信号,锁存器74LS273锁存从P0口送给列线的信号。对八相反相缓冲器74LS240所缓冲的行线的值的读取是通过译码器74LS138输出的译码信号G5来控制的,其读地址为BFFFH;而对锁存器74LS273的控制则是通过译码器输出的G6来控制的,对列的写地址为DFFFH.

在本设计中选用的液晶显示器是信利公司的MG12232-5.该液晶显示器带背光及温度补偿功能,左右有主、从两个控制器SED1520,上下分4页。汉字显示采用12×12点阵,数字、符号显示采用12×6点阵。每个汉字占24字节,数字、符号占12字节,均烧入程序存储器。

液晶显示电路的工作原理为:由MCU通过P1口向液晶显示器的数据线DB口输出显示数据和控制指令,通过P3口向液晶显示器输出对E1、E2、A0、RST端口的控制字。液晶显示器的E1、E2、A0、RST口信号分别为主控制器读写使能信号、从控制器使能信号、显示或指令选择信号以及复位信号。

使用液晶显示器首先需要进行初始化,其工作在规定的方式中。液晶初始化包括:复位、休闲状态设置、设置占空比、排序设置、设置显示起始行、开显示、自动显示的方向设置等。这些命令在操作中都是作为指令写入控制器的。然后再将要显示的汉字或字符数据送给液晶显示器,液晶显示器即可按控制字的要求进行显示。

该通讯电路由三片缓冲器74LS244(U6001、U6002及U6008、MCU的P0口以及DSP的X_D[0~7]口组成,如图5、图6所示。各缓冲器的控制信号由译码器138的输出G1、G2、G3、G4组成。其中,U6001负责将MCU的数据送到DSP,U6002负责把DSP的数据送到MCU,而U6008则负责发送MCU与DSP之间的通讯请求和确认信号。


图5 MCU与DSP通讯的示意图


图6 两个重要芯片的接口

DSP向MCU发送数据的过程为:DSP将数据通过X_D[0~7]口输出至缓冲器U6002,同时由X_XF发送通讯请求信号至MPU的P00口,MCU检测到该信号后,读取缓冲器U6002的数据,然后通过P02口发给DSP一个确认信号。
MCU向DSP发送数据的过程与上相似。


模拟试验表明,本文介绍的硬件系统可以满足工作要求,为下一步的研究提供了良好的平台。作者试运行了电流有效值的神经网络求解和可控硅模糊控制等自编程序,均获得了良好的预期效果。
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