基于C8051 F020的伺服閥溫度零漂測控系統

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，精度達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打印簡單的漢字和數據。

3 數據采集處理
系統的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V／I隔離轉換成0～±5 mA的控制電流。隔離器件精度優于0．3％。D／A模擬轉換電流分辨率=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字值放在DA中的4 096個緩存器中。當啟動DA自動轉換時，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濾波處理計算是綽綽有余的。系統同時對1路油溫、1路室溫、2路壓力信號進行采集，采樣頻率20 kHz，連續循環采集后，進行去除最大和最小值和數字平均值濾波法對采集信號進行濾波。
伺服閥溫度零漂試驗的升溫和降溫周期隨外界氣候而變化，大約1個多小時，因為在溫度點測試時間相對較短，即該點實際的溫度變化在約20 s的測試時間里變化不大，故對每個溫度點所采取的溫控相對簡單，根據實測外界溫度和油溫，程序在到某個溫度測試點前稍作控制，就能在20 s的時間里使控制精度不大于±2℃。

4 系統軟件設計
本軟件采用C51進行編程。C51是一種專門用于51系列單片機編程的C語言，繼承了標準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構上有所擴展；具有與c語言一樣的在功能上以及結構性、可讀性、可維護性上的優點，并且生成的目標代碼效率非常高。借助集成開發環境(IDE)Keil μVision3-C51，在PC機上先初步進行各源程序模塊的創建、編輯、連接后，通過設斷點等來完成模擬調試、仿真，并根據Keil μVision3界面上的各種信息找出程序錯誤，并進行修改。最后將已實施完成好的整個應用系統硬件按設計要求與外部有關信號和設備連接好，再通過串口適配器EC3與C8051F020配置的標準JTAG接口，將生成的HEX目標程序下載到芯片的Flash存儲器中，直接在片對其進行非侵入式、不占用片內資源、全速在線的實時調試、修改，直至達到設計要求。