基于PSoC单片机的燃气变频输配与精确计量实现

D转换器作键盘输入识别以减少对I／O口的占用；

(4)存储关键性数据，采用串行E2PROM；外界通信采用异步串行接口UART,并以此实现在系统串行编程ISSP；

(5)使用乘加器加速CPU速度；使用看门狗保证程序正常运行；使用实时时钟记录流量或故障统计的时刻；使用定时器产生所需工／变频切换时间和流量累计时间；使用OSC振荡器产生系统时钟等。

上述方案，选用Cypress PSoC系列单片机，图2中虚线部分均可由一片单片机实现，这里选用CY8C26443(28Pin Dual inline)；否则，采用普通单板机／单片机，则各个模块均要设法构造，还要考虑把它们设计连成一体。

3．2 键盘输入电路的设计

键盘输入，通过一I／O口，由一6位A／D转换器识别。这里选用8个按键，用以实现参数输入、时间核对、记录查询、通信等功能，电路如图3所示。图3所示各个电阻值，据A／D转换特点和常用电阻规格系列确定。

3．3 一器多控变频电路的设计

该部分电路用以实现“手动／自动变频”和“工频／变频状态的切换”。这里选用日本富士FRN75P11S-4CX风机专用变频器，切换电路采用传统的接触器—继电器控制。变频加／减速，手动控制通过一个1-5kll的可调电阻器实现；自动控制通过0～5V的DC变化输入实现。构成如图4所示。

3．4 信号的输入与输出

设计系统应用在燃气行业，安全防护十分重要。压力、温度、差压信号的采集，现场的一次仪表全部采用一体化防曝类型，现场引入的信号采用隔离型安全栅。输出信号全部采用继电器控制，与现场控制器件隔离。

4 PSoC单片机测控系统的设计

4．1 PSoC单片机的资源使用与配置

11位A／D转换器，选用DelSigll用户模块(△—∑型A／D)，占用一PSoC模拟模块、一PSoC数字模块和专用的采样抽取器，为增强实时性与精度而取其最大采样率7．8ksps(即每次采样需128．2μs)。

6位A／D转换器，选用SAR6用户模块(逐次逼近型A／D)，转换时间25μs，占用一PSoC模拟模块。

8位D／A转换器，选用DAC8用户模块(电压输出型D／A)，其时钟更新率为125kHz(即每次变换需31μs)。

A／D与D／A的参考电压设定：AGnd=0V，AVdd=5V。

切换控制输出I／O口，选定内部上拉电阻输出，以得到大的驱动能力。取工／变频切换控制为5个。

LCD模块接口，选定LCD用户模块，该模块使用标准HD44780LCD显示驱动协议，占用7个I／O口，驱动显示2x16个8x8点阵字符。

E2ROM，选用E2PROM用户模块。这是使用内部Flash memory模拟的E2ROM，不限容量大小，取为2KB。

串行通信口， 选用UART用户模块(8位通用UART)，占用2个PSoC数字模块和2个I／O口，设定其初始值为96-N-8-1，为将来扩展连接Modem预留一个I／O口。

定时器，选用Timer8用户模块(8位减计数型)，占用一PSoC数字模块；一定时器周期设定为变频器“工／变频切换”的时间值；一定时器周期取最大值，以用于流量累计。

OSC振荡器全部选定用内部模块，外围不再配备晶体。启用内部看门狗和实时时钟(RTC)功能。

确定采用4个中断：压力转换中断(11AD_ISR)、键盘操作中断(6AD—ISR)、工／变频切换中断(Tliner8—ISR)、串行接收中断(Uart_ISR)。 中断优先级编排如下：11AD_ISR、Timer8_ISR、6AD_ISR、Uart_ISR。

打开PSoC Designer IDE应用软件，选用CY8C26443器件，指定编程语言(汇编或C语言)，创建项目工程；在软件的器件编辑器窗口中，按上述选择，配置各个用户模块。本设计共使用8个PSoC数字模块、5个PSoC模拟模块、24个I／O口。器件编辑器的使用，大多是图形和文本选择操作，十分简易直观，这里不再赘述。

用户模块配置完成后，在IDE环境中，点击“GenerateApplication Files”按钮，产生boot．sam和PSoCconfig．asm文件，并生成应用程序接口函数(APl)与中断服务程序、主程序框架文件，以便填写应用代码、编制用户程序。

boot．sam和PSoCconfig．asm文件，是所有程序的基础，boot．sam文件定义了系统启动和执行的次序，PSoCconfig．asm文件包含了进入系统的配置。

4．2 软件设计的整体构思

主程序完成初始化设置并循环采样温度、压力、差压，选择适当量程计算流量并累计、存储与显示。

压力转换中断程序(11AD_ISR)据压力实测值与要求值，确定变频加／减速和工／变频转换中断的启停。

键盘操作中断(6AD_ISR)，识别操作的按钮，进行参数预置、状态显示、记录查看等。

工／变频切换中断(Timer8a_ISR)，完成指定端口的工频与变频的切换，并设置相关标记。

串行接收中断(Uart_ISR)，连接PC或做远程通信。

在PSoC Designer IDE环境的应用程序编辑器窗口