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)對生產(chǎn)管理的自動化提出了更高的要求，人們生活對各種服務(wù)設(shè)施和美化環(huán)境的實施也提出了更高的要求，老式的以繼電器和簡單電子電路(包括分立元件或普通集成電路)組成的控制設(shè)備，無論從功能方面和使用方便性方面，都無法滿足生產(chǎn)和人民生活的需要了，這種矛盾越來越明顯。先進的大型工業(yè)企業(yè)，現(xiàn)在都普遍采用系統(tǒng)計算機管理和控制，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)機器能夠協(xié)調(diào)地正常運行，這成了大工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。為了更好地適應(yīng)工業(yè)控制的需要，人們又開發(fā)了專門用于生產(chǎn)控制的計算機-工控機和程序控制器(Programmable Controller，簡稱PC機)，它有比系統(tǒng)計算機更高的抗干擾能力，可以直接代替各種復(fù)雜的繼電器網(wǎng)絡(luò)。但無論是系統(tǒng)計算機或者是PC機，都存在這樣的問題雖功能完善，神通廣大，但實際應(yīng)用的功能卻僅僅是其功能的一小部分，而多功能帶來構(gòu)造復(fù)雜，造成成本較高，少則數(shù)千，多則數(shù)萬，而且由于構(gòu)造復(fù)雜還帶來使用維護技術(shù)高，不易管，不易修，不易用，一般人員不經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，很難用好這種電腦設(shè)備，PC機還要配專門編程器，才能對它進行編程。因此，對于中小企業(yè)，特別是中國和一些發(fā)展中國家的企業(yè)，由于資金有限，工人素質(zhì)有限，使用計算機控制就往往無法實現(xiàn)，勉強實現(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)，它們的自動化項目不多，功能簡單，在這些場合，采用系統(tǒng)計算機控制也是不適宜的。
單片機機可以開發(fā)出多種的簡易項目的控制儀器，可以填補上述系統(tǒng)計算機控制的不足。然而，單片機的設(shè)計開發(fā)與控制內(nèi)容是“單配”的，即一個新項目、一種儀器進行一次開發(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低，而且使用簡單方便、功能可滿足單項專用或不多的若干項控制要求的控制設(shè)備，以填補系統(tǒng)計算機控制和簡單繼電器控制之間的空白，尋求一種適合國情，適合中、小型企業(yè)的電腦控制設(shè)備。
本發(fā)明的目的是這樣來實現(xiàn)的在同一片單片機芯片里或在同一個單片機最小系統(tǒng)里，寫進不同用途的許多套程序，例如在本發(fā)明實施例中寫進了時鐘顯示裝置的軟件，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，例如計時程序、顯示子程序、延時子程序……等等，(由于這些軟件的寫法屬公知技術(shù)，許多教科書和報刊里有報導(dǎo)，此處不詳論)，這些程序不必重復(fù)設(shè)置，只保留一個做共用就可了，還有一部份程序“大同小異”，可以進行改寫，求同存異，相異處用跳轉(zhuǎn)指令或散轉(zhuǎn)指令讓程序分開即可。這樣，合并的總程序長度比各套程序長總和要小得多。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的軟件多少。
在芯片或系統(tǒng)的存貯器中，留出1-2個字節(jié)(ADF)來存“功能識別碼”例如“時鐘”的功能識別碼為01，“溫度控制”的功能識別碼為02在程序執(zhí)行到分岔處時，根據(jù)“功能識別碼”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“功能識別碼”，就可在不同場合，在不同用戶面前就表現(xiàn)出不同的功能了。
當(dāng)然，上述“功能識別碼”不是一個固定的數(shù)，一套功能，一個“功能識別碼”，怎樣根據(jù)用戶的需要在“功能識別碼”存貯單元中寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)問題，好像是一個讓計算機具有“智能”以識別工作環(huán)境，進而選定一套工作程序以實現(xiàn)某一套功能問題。其基本構(gòu)思是在與單片計算機相連的硬件環(huán)境里設(shè)下特征標(biāo)志，讓計算機識別例如1.可讓工作中沒有用的某些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€空閑的I/O腳用作功能識別不會太困難的。當(dāng)然，如果有條件，整個口拿來作“功能識別”也可以，例如讓8051的P1口來作功能識別(附

圖1)，則只要將該單片機的P1口各腳根據(jù)識別碼要求分別接高電平(VDD)或低電平(VSS)，(上例中，用作時鐘時，P1.0接VDD，其余各腳接VSS，用作溫度控制時，P1.1接VDD，其余各腳接VSS)，并在監(jiān)控指令中加入二個簡單程序即可MOV P1＃OFFHMOV ADF P1(ADF為功能識別碼寄存器地址)2.如果設(shè)計要求片芯(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作擴展輸入口，將該口用作功能識別即可，即讓該373的輸入腳根據(jù)“功能識別碼”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地址寫入“功能識別碼”，也可達到上述目標(biāo)、其指令亦與上款所述相仿。
以上舉例中，我們設(shè)時鐘的功能識別碼為01，溫度控制儀的識別碼為02，這樣的編碼本身顯得簡單，但因?qū)嶋H程序的復(fù)雜性，這種簡單的編碼將造成跳轉(zhuǎn)、散轉(zhuǎn)指令很繁瑣，也容易出錯，為此，應(yīng)該選用可以進行位操作的單元來存貯“功能識別碼”，例如選用8051的20H單元來存貯“功能識別碼”，而且，讓“功能識別碼”的每一位代表一定的基本性能類別，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溫控制，1表示要測溫，0表示不測溫;四位……，這樣，就一種功能儀器而言，它的功能識別碼不是簡單的數(shù)字，而是一串二進制數(shù)字的組合，例如上例中，時鐘的功能識別碼為3BH，溫度控制儀的識別碼為0110 0101＝65H。這種碼制使“功能識別碼”變得稍復(fù)雜一些，卻使整個軟件程序簡單得多了，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)就解決問題。
自動控制的一個重要方面，是對現(xiàn)場數(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)場數(shù)據(jù)是溫度，壓力，電壓等模擬量，為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，簡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，一般單片機儀器中解決這個問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)明中采用了一個變通的辦法，采用電壓-脈沖寬度變換器。這個變換器用一個便宜的普通四運放即可完成，其原理按線圖見圖3，各主要節(jié)點波形變化情況見圖4。
單片機通過輸出腳P.12定時輸出一個負矩形波，放大器F1接成一個積分輸入式放大器，由于受積分電容影響，放大器F1負輸入端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，F(xiàn)1輸出端01的電位開始升高，并通過電容C反饋到F1b，幾乎補償了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電位上升的過程中，改變F2、F3二個放大器(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，F(xiàn)4的負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輸出一個正脈沖，見圖4(6)。F3正輸入端作為模擬信號電壓輸入端，故F3輸出電位跳變的時間也是輸入信號的函數(shù)，進一步使04輸出脈沖寬度變成輸入信號電壓的函數(shù)了，單片機測量這個脈寬，就算出輸入信號電壓的數(shù)字量了(其測算方法屬單片機的公知技術(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潛能，解決了用戶專用儀器使用方便、廉價要求與生產(chǎn)廠家批量生產(chǎn)通用性要求的矛盾，把功能不同的儀器，納進一個系列(使用同一個芯片或最小系統(tǒng))，使生產(chǎn)廠家能較大規(guī)模地生產(chǎn)不同功能的單片機儀器，特別在需要委托單片機芯片生產(chǎn)廠家批量燒寫芯片情況下，本方法能獲得良好的經(jīng)濟效益，使單片機控制技術(shù)更快地推廣到各應(yīng)用部門。
權(quán)利要求
1.一種單片機顯示和控制設(shè)備，由單片機芯片(或最小系統(tǒng))加外圍電路構(gòu)成，本發(fā)明特征在于(1)寫進了可分別執(zhí)行的不同功用的多套程序；(2)在單片機硬件電路里設(shè)置表示單片機功能的特征數(shù)據(jù)-“功能識別碼”，或在單片機的非易失性存貯器里予先寫進“功能識能碼”；(3)單片機根據(jù)“功能識別碼”，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“功能識別碼”寫在串行電可擦存貯器中。
4.一種單片機顯示和程序控制設(shè)備，其特征在于單片機對模擬量的處理，是通過模擬量一脈寬轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種單片機程序控制設(shè)備，本設(shè)備利用在單片機的硬件電路或非易失性存貯器中寫入功能識別碼等方法，使單片機的開發(fā)生產(chǎn)系列化，芯片具有通用性；而用戶使用時又顯出專用程控儀器的便宜、易用的優(yōu)點。
文檔編號G05B19/04GK1104346SQ9312117
公開日1995年6月28日 申請日期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 申請人:龍巖智電科技開發(fā)聯(lián)營公司