專利名稱：Spc多功能—專用程序控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及程序控制設(shè)備。
隨著生產(chǎn)的發(fā)展，人民生活的提高，各工礦企業(yè)對(duì)生產(chǎn)管理的自動(dòng)化提出了更高的要求，人們生活對(duì)各種服務(wù)設(shè)施和美化環(huán)境的實(shí)施也提出了更高的要求，老式的以繼電器和簡(jiǎn)單電子電路(包括分立元件或普通集成電路)組成的控制設(shè)備，無(wú)論從功能方面和使用方便性方面，都無(wú)法滿足生產(chǎn)和人民生活的需要了，這種矛盾越來(lái)越明顯。先進(jìn)的大型工業(yè)企業(yè)，現(xiàn)在都普遍采用系統(tǒng)計(jì)算機(jī)管理和控制，這可以克服上述矛盾，也給今天各種各樣產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)提供技術(shù)保障，使龐大的生產(chǎn)機(jī)器能夠協(xié)調(diào)地正常運(yùn)行，這成了大工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。為了更好地適應(yīng)工業(yè)控制的需要，人們又開(kāi)發(fā)了專門(mén)用于生產(chǎn)控制的計(jì)算機(jī)-工控機(jī)和程序控制器(Programmable Controller，簡(jiǎn)稱PC機(jī))，它有比系統(tǒng)計(jì)算機(jī)更高的抗干擾能力，可以直接代替各種復(fù)雜的繼電器網(wǎng)絡(luò)。但無(wú)論是系統(tǒng)計(jì)算機(jī)或者是PC機(jī)，都存在這樣的問(wèn)題雖功能完善，神通廣大，但實(shí)際應(yīng)用的功能卻僅僅是其功能的一小部分，而多功能帶來(lái)構(gòu)造復(fù)雜，造成成本較高，少則數(shù)千，多則數(shù)萬(wàn)，而且由于構(gòu)造復(fù)雜還帶來(lái)使用維護(hù)技術(shù)高，不易管，不易修，不易用，一般人員不經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，很難用好這種電腦設(shè)備，PC機(jī)還要配專門(mén)編程器，才能對(duì)它進(jìn)行編程。因此，對(duì)于中小企業(yè)，特別是中國(guó)和一些發(fā)展中國(guó)家的企業(yè)，由于資金有限，工人素質(zhì)有限，使用計(jì)算機(jī)控制就往往無(wú)法實(shí)現(xiàn)，勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)也往往得不償失。即使在大工業(yè)內(nèi)部，也存在不少分散的、與主生產(chǎn)線隔離的生產(chǎn)環(huán)節(jié)或生活管理環(huán)節(jié)，它們的自動(dòng)化項(xiàng)目不多，功能簡(jiǎn)單，在這些場(chǎng)合，采用系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制也是不適宜的。
單片機(jī)機(jī)可以開(kāi)發(fā)出多種的簡(jiǎn)易項(xiàng)目的控制儀器，可以填補(bǔ)上述系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制的不足。然而，單片機(jī)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與控制內(nèi)容是“單配”的，即一個(gè)新項(xiàng)目、一種儀器進(jìn)行一次開(kāi)發(fā)，由于生產(chǎn)控制和生活設(shè)施控制的多樣性，工廠就難以進(jìn)行批量化生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的，就在于尋求一種便于批量制造從而造價(jià)低，而且使用簡(jiǎn)單方便、功能可滿足單項(xiàng)專用或不多的若干項(xiàng)控制要求的控制設(shè)備，以填補(bǔ)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制和簡(jiǎn)單繼電器控制之間的空白，尋求一種適合國(guó)情，適合中、小型企業(yè)的電腦控制設(shè)備。
本發(fā)明的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的在同一片單片機(jī)芯片里或在同一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)里，寫(xiě)進(jìn)不同用途的許多套程序，例如在本發(fā)明實(shí)施例中寫(xiě)進(jìn)了時(shí)鐘顯示裝置的軟件，學(xué)校打鈴儀軟件，溫度控制軟件，工廠程序控制軟件。當(dāng)然，在這么多套軟件中，有不少程序是相同的，例如計(jì)時(shí)程序、顯示子程序、延時(shí)子程序……等等，(由于這些軟件的寫(xiě)法屬公知技術(shù)，許多教科書(shū)和報(bào)刊里有報(bào)導(dǎo)，此處不詳論)，這些程序不必重復(fù)設(shè)置，只保留一個(gè)做共用就可了，還有一部份程序“大同小異”，可以進(jìn)行改寫(xiě)，求同存異，相異處用跳轉(zhuǎn)指令或散轉(zhuǎn)指令讓程序分開(kāi)即可。這樣，合并的總程序長(zhǎng)度比各套程序長(zhǎng)總和要小得多。一片8051就可容入相當(dāng)多套程序，使儀器芯片(或最小系統(tǒng))具有多功能，其功能多少取決裝進(jìn)的軟件多少。
在芯片或系統(tǒng)的存貯器中，留出1-2個(gè)字節(jié)(ADF)來(lái)存“功能識(shí)別碼”例如“時(shí)鐘”的功能識(shí)別碼為01，“溫度控制”的功能識(shí)別碼為02在程序執(zhí)行到分岔處時(shí)，根據(jù)“功能識(shí)別碼”跳轉(zhuǎn)到適合該使用功能的一套指令去執(zhí)行了，這樣，這種芯片(系統(tǒng))只要讀到不同的“功能識(shí)別碼”，就可在不同場(chǎng)合，在不同用戶面前就表現(xiàn)出不同的功能了。
當(dāng)然，上述“功能識(shí)別碼”不是一個(gè)固定的數(shù)，一套功能，一個(gè)“功能識(shí)別碼”，怎樣根據(jù)用戶的需要在“功能識(shí)別碼”存貯單元中寫(xiě)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)問(wèn)題，好像是一個(gè)讓計(jì)算機(jī)具有“智能”以識(shí)別工作環(huán)境，進(jìn)而選定一套工作程序以實(shí)現(xiàn)某一套功能問(wèn)題。其基本構(gòu)思是在與單片計(jì)算機(jī)相連的硬件環(huán)境里設(shè)下特征標(biāo)志，讓計(jì)算機(jī)識(shí)別例如1.可讓工作中沒(méi)有用的某些I/O腳的接高電平VDD或接低電平VSS作為標(biāo)志，一般在功能不太多情況下，找?guī)讉€(gè)空閑的I/O腳用作功能識(shí)別不會(huì)太困難的。當(dāng)然，如果有條件，整個(gè)口拿來(lái)作“功能識(shí)別”也可以，例如讓8051的P1口來(lái)作功能識(shí)別(附

圖1)，則只要將該單片機(jī)的P1口各腳根據(jù)識(shí)別碼要求分別接高電平(VDD)或低電平(VSS)，(上例中，用作時(shí)鐘時(shí)，P1.0接VDD，其余各腳接VSS，用作溫度控制時(shí)，P1.1接VDD，其余各腳接VSS)，并在監(jiān)控指令中加入二個(gè)簡(jiǎn)單程序即可MOV P1＃OFFHMOV ADF P1(ADF為功能識(shí)別碼寄存器地址)2.如果設(shè)計(jì)要求片芯(或系統(tǒng))功能較多，而可用的I/O腳不夠，那么，可以采用輸入口擴(kuò)展的辦法，例如在8031的P0總線中增加一塊八D鎖存器74LS373作擴(kuò)展輸入口，將該口用作功能識(shí)別即可，即讓該373的輸入腳根據(jù)“功能識(shí)別碼”要求分別接低電平(VSS)或高電平(VDD)即可(附圖2)本例中監(jiān)控程序加入如下程序即可MOV DPTR ＃ADF0;ADF0為該74LS373的地址MOVX A＠DPTRMOV ADF A3.在單片機(jī)電路中有非易失性存貯器(PROM、EPROM、或E2PROM)等情況下，在這些存貯器的某個(gè)地址寫(xiě)入“功能識(shí)別碼”，也可達(dá)到上述目標(biāo)、其指令亦與上款所述相仿。
以上舉例中，我們?cè)O(shè)時(shí)鐘的功能識(shí)別碼為01，溫度控制儀的識(shí)別碼為02，這樣的編碼本身顯得簡(jiǎn)單，但因?qū)嶋H程序的復(fù)雜性，這種簡(jiǎn)單的編碼將造成跳轉(zhuǎn)、散轉(zhuǎn)指令很繁瑣，也容易出錯(cuò)，為此，應(yīng)該選用可以進(jìn)行位操作的單元來(lái)存貯“功能識(shí)別碼”，例如選用8051的20H單元來(lái)存貯“功能識(shí)別碼”，而且，讓“功能識(shí)別碼”的每一位代表一定的基本性能類(lèi)別，例如第一位為顯示方式選擇，1表示靜態(tài)顯示，0表示掃描顯示，第二位為顯示位數(shù)選擇，0表示四位數(shù)，1表示大于四位數(shù)，第三位表示是否要處理測(cè)溫控制，1表示要測(cè)溫，0表示不測(cè)溫;四位……，這樣，就一種功能儀器而言，它的功能識(shí)別碼不是簡(jiǎn)單的數(shù)字，而是一串二進(jìn)制數(shù)字的組合，例如上例中，時(shí)鐘的功能識(shí)別碼為3BH，溫度控制儀的識(shí)別碼為0110 0101＝65H。這種碼制使“功能識(shí)別碼”變得稍復(fù)雜一些，卻使整個(gè)軟件程序簡(jiǎn)單得多了，在大多數(shù)程序分岔處，只要使用跳轉(zhuǎn)指令即可，不必用散轉(zhuǎn)指令，如上例中在選用靜態(tài)或掃描顯示的分岔口，不必考慮哪幾種儀器用靜態(tài)顯示。哪幾種儀器用掃描顯示，只查一下20H單元的第一位00H是1或0即可，用二條簡(jiǎn)單指令JB 20H ADP;(ADP為靜態(tài)顯示子程序入口)AJ ADS;(ADS為掃描顯示子程序入口)就解決問(wèn)題。
自動(dòng)控制的一個(gè)重要方面，是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集，分析，然后作出判斷發(fā)出相應(yīng)的控制指令，其中許多現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是溫度，壓力，電壓等模擬量，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，簡(jiǎn)化采集模擬量的方法，降低這部分的硬件成本也是甚為重要的，一般單片機(jī)儀器中解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是采用模一數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)或電壓頻率轉(zhuǎn)換器(V/F)，但這二種器件一般都很貴，少則數(shù)十元，多則數(shù)百元。本發(fā)明中采用了一個(gè)變通的辦法，采用電壓-脈沖寬度變換器。這個(gè)變換器用一個(gè)便宜的普通四運(yùn)放即可完成，其原理按線圖見(jiàn)圖3，各主要節(jié)點(diǎn)波形變化情況見(jiàn)圖4。
單片機(jī)通過(guò)輸出腳P.12定時(shí)輸出一個(gè)負(fù)矩形波，放大器F1接成一個(gè)積分輸入式放大器，由于受積分電容影響，放大器F1負(fù)輸入端F1b電位只能緩慢下降，當(dāng)其電位下降到等于正輸入端F1a電位時(shí)，F(xiàn)1輸出端01的電位開(kāi)始升高，并通過(guò)電容C反饋到F1b，幾乎補(bǔ)償了F1b端的電位降落，使其電位幾乎穩(wěn)定一條水平線上。在這階段中，01電位不斷上升，其上升速度(斜率)取決于積分常數(shù)R0·C。01電位上升的過(guò)程中，改變F2、F3二個(gè)放大器(接成比較器)的輸入電位狀況，導(dǎo)致了F2、F3的輸出端02及03的電位發(fā)生了如圖4(4)、4(5)所示的跳變。如圖3所示，F(xiàn)4接成一個(gè)介于加法器和比較器之間的比較器電路，只有當(dāng)F2和F3的輸出端均為低電平時(shí)，F(xiàn)4的負(fù)輸入端電平才低于正輸入端，其輸出端04才為高電平，這樣，由于02、03電位的先后跳變，使F4輸出一個(gè)正脈沖，見(jiàn)圖4(6)。F3正輸入端作為模擬信號(hào)電壓輸入端，故F3輸出電位跳變的時(shí)間也是輸入信號(hào)的函數(shù)，進(jìn)一步使04輸出脈沖寬度變成輸入信號(hào)電壓的函數(shù)了，單片機(jī)測(cè)量這個(gè)脈寬，就算出輸入信號(hào)電壓的數(shù)字量了(其測(cè)算方法屬單片機(jī)的公知技術(shù)，此不贅述)。
由于采取以上措施，本發(fā)明充份挖掘了單片機(jī)潛能，解決了用戶專用儀器使用方便、廉價(jià)要求與生產(chǎn)廠家批量生產(chǎn)通用性要求的矛盾，把功能不同的儀器，納進(jìn)一個(gè)系列(使用同一個(gè)芯片或最小系統(tǒng))，使生產(chǎn)廠家能較大規(guī)模地生產(chǎn)不同功能的單片機(jī)儀器，特別在需要委托單片機(jī)芯片生產(chǎn)廠家批量燒寫(xiě)芯片情況下，本方法能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，使單片機(jī)控制技術(shù)更快地推廣到各應(yīng)用部門(mén)。
權(quán)利要求
1.一種單片機(jī)顯示和控制設(shè)備，由單片機(jī)芯片(或最小系統(tǒng))加外圍電路構(gòu)成，本發(fā)明特征在于(1)寫(xiě)進(jìn)了可分別執(zhí)行的不同功用的多套程序；(2)在單片機(jī)硬件電路里設(shè)置表示單片機(jī)功能的特征數(shù)據(jù)-“功能識(shí)別碼”，或在單片機(jī)的非易失性存貯器里予先寫(xiě)進(jìn)“功能識(shí)能碼”；(3)單片機(jī)根據(jù)“功能識(shí)別碼”，確定應(yīng)執(zhí)行哪一套指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于“功能識(shí)別碼”存在可以位操作的存貯器單元中，其每一位代表一種基本性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于“功能識(shí)別碼”寫(xiě)在串行電可擦存貯器中。
4.一種單片機(jī)顯示和程序控制設(shè)備，其特征在于單片機(jī)對(duì)模擬量的處理，是通過(guò)模擬量一脈寬轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種單片機(jī)程序控制設(shè)備，本設(shè)備利用在單片機(jī)的硬件電路或非易失性存貯器中寫(xiě)入功能識(shí)別碼等方法，使單片機(jī)的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)系列化，芯片具有通用性；而用戶使用時(shí)又顯出專用程控儀器的便宜、易用的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/04GK1104346SQ9312117
公開(kāi)日1995年6月28日 申請(qǐng)日期1993年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月25日
發(fā)明者徐日沾 申請(qǐng)人:龍巖智電科技開(kāi)發(fā)聯(lián)營(yíng)公司