基于C8051 F020的伺服閥溫度零漂測控系統(tǒng)

溫度的控制是由光電隔離電路、G3NA－220B固體繼電器和水閥繼電器等器件所組成的，分別用來控制油箱的加熱管或水冷散熱器以升溫和降溫。整個電路采取了多種抗干擾措施，其中在輸入和輸出加有WS系列三端口V／V電壓輸入、V／I電流輸出型隔離端子。溫度和壓力變送器的輸出信號為0～5 V。電流輸出為0～±5 mA，恒流特性，在閥繞組阻抗變化范圍內(nèi)，精度達(dá)0．2％。
電源采用紋波較小、EMI較好的模塊式一體化的線性電源。采用嵌入式微型打印機(jī)打印簡單的漢字和數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)采集處理
系統(tǒng)的D／A模擬輸出Vo=5×(D-2 048)／2 048，D值范圍為0～4 096，即為0～±5 V輸出，經(jīng)V／I隔離轉(zhuǎn)換成0～±5 mA的控制電流。隔離器件精度優(yōu)于0．3％。D／A模擬轉(zhuǎn)換電流分辨率=模擬電流值／D=5／2 048≈2．441 4μA
由于閥的遲滯存在，要求加在伺服閥控制繞組上的三角波電流信號的頻率要低，其周期T=20 s。將組成周期三角波形的數(shù)字值放在DA中的4 096個緩存器中。當(dāng)啟動DA自動轉(zhuǎn)換時，由T3定時器控制，每20／4 096=0．004 882 s中斷一次，將緩沖區(qū)的波形值送出。由于采用的是22．118 4 MHz晶振作為時鐘源，C8051F020處理的速度很快，在程序中斷的4．88 ms時間里完成采集和相關(guān)濾波處理計算是綽綽有余的。系統(tǒng)同時對1路油溫、1路室溫、2路壓力信號進(jìn)行采集，采樣頻率20 kHz，連續(xù)循環(huán)采集后，進(jìn)行去除最大和最小值和數(shù)字平均值濾波法對采集信號進(jìn)行濾波。
伺服閥溫度零漂試驗(yàn)的升溫和降溫周期隨外界氣候而變化，大約1個多小時，因?yàn)樵跍囟赛c(diǎn)測試時間相對較短，即該點(diǎn)實(shí)際的溫度變化在約20 s的測試時間里變化不大，故對每個溫度點(diǎn)所采取的溫控相對簡單，根據(jù)實(shí)測外界溫度和油溫，程序在到某個溫度測試點(diǎn)前稍作控制，就能在20 s的時間里使控制精度不大于±2℃。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計
本軟件采用C51進(jìn)行編程。C51是一種專門用于51系列單片機(jī)編程的C語言，繼承了標(biāo)準(zhǔn)C語言的絕大部分的特性，但同時又在51系列的特定的硬件結(jié)構(gòu)上有所擴(kuò)展；具有與c語言一樣的在功能上以及結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上的優(yōu)點(diǎn)，并且生成的目標(biāo)代碼效率非常高。借助集成開發(fā)環(huán)境(IDE)Keil μVision3-C51，在PC機(jī)上先初步進(jìn)行各源程序模塊的創(chuàng)建、編輯、連接后，通過設(shè)斷點(diǎn)等來完成模擬調(diào)試、仿真，并根據(jù)Keil μVision3界面上的各種信息找出程序錯誤，并進(jìn)行修改。最后將已實(shí)施完成好的整個應(yīng)用系統(tǒng)硬件按設(shè)計要求與外部有關(guān)信號和設(shè)備連接好，再通過串口適配器EC3與C8051F020配置的標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口，將生成的HEX目標(biāo)程序下載到芯片的Flash存儲器中，直接在片對其進(jìn)行非侵入式、不占用片內(nèi)資源、全速在線的實(shí)時調(diào)試、修改，直至達(dá)到設(shè)計要求。