PIC32單片機(jī)在氣相色譜儀中應(yīng)用方案，軟硬件協(xié)同

1 主要內(nèi)容

1.1課題的目的及意義

氣相色譜儀是一個精密儀器，其用途非常廣泛。他廣泛用于石油、化工、農(nóng)藥、公安、白酒、環(huán)境檢測、衛(wèi)生防疫以及高等院校、科研部門。自1952年世界上第一次創(chuàng)建實(shí)用氣液色譜法以來，在短短幾十年間，氣相色譜儀作為現(xiàn)代分析檢測儀器的代表，已發(fā)展成為一個有相當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)， 并形成了具有相當(dāng)豐富的檢測技術(shù)知識的學(xué)科。通過研究氣相色譜儀的發(fā)展規(guī)律，能給使用者有益的啟迪，為有關(guān)專業(yè)人員的工作帶來一定的幫助。

1.2國內(nèi)的外研究現(xiàn)狀

雖然我國的氣相色譜儀在短短的二、三十年間得到了長足的發(fā)展，但是這個市場的大部分配額還是長期被歐美和日本占據(jù)，主要是因為我國的技術(shù)指標(biāo)還沒有達(dá)到一流國家的水平，還有很多空白等待填充。

1.3本文主要的研究工作

設(shè)計一種基于Microchip 的PIC32系列單片機(jī)，通過移植ucos嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計一個控溫、恒溫、線性升溫等指標(biāo)能達(dá)到國外先進(jìn)產(chǎn)品水平的氣相色譜儀方案。使該氣相色譜儀能實(shí)現(xiàn)了8階以上線性控溫，升溫曲線上沖小，小于200攝氏度時誤差可低于+_0.1°C之內(nèi)，大于200攝氏度時誤差可在+_0.1°C范圍內(nèi)。該氣相色譜儀控制系統(tǒng)采用PIC32處理器制，實(shí)現(xiàn)對按鍵的處理，液晶的顯示及與上位機(jī)的通信，溫度及各功能板的控制。

2 氣相色譜儀控制系統(tǒng)概述

2.1系統(tǒng)各模塊簡介

本系統(tǒng)需要595串轉(zhuǎn)并、直流電機(jī)、電磁繼電器、壓力流量傳感器、AD轉(zhuǎn)換芯片、上位機(jī)通信、鍵盤掃描芯片、EEPROM掉電保護(hù)及液晶字庫存儲、液晶顯示、穩(wěn)壓芯片等進(jìn)行驅(qū)動或控制，在此，簡單對這些設(shè)備進(jìn)行介紹：

2.1.1 74HC595串轉(zhuǎn)并

74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件， 兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標(biāo)準(zhǔn)。 74HC595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。 移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。 數(shù)據(jù)在SCHcp的上升沿輸入，在STcp的上升沿進(jìn)入的存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。 移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds），和一個串行輸出（Q7’）,和一個異步的低電平復(fù)位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。

2.1.2 直流電機(jī)

直流電機(jī)在穩(wěn)定性方面比交流電機(jī)更具優(yōu)勢，因為其電流是穩(wěn)定的，能夠很平穩(wěn)地調(diào)整轉(zhuǎn)速，故多數(shù)精密儀器都是用直流電機(jī)的，同時直流電機(jī)還可用于測速。在本系統(tǒng)中采用四相直流步進(jìn)電機(jī)，可以對后門的閉合進(jìn)行精確的控制。

2.1.3 電磁繼電器

本系統(tǒng)是將單片機(jī)用于控制系統(tǒng)，而所控制的設(shè)備多是大功率器件。但是，單片機(jī)是一個弱電器件，一般情況下工作在電壓為5V甚至更低，驅(qū)動電流在mA級以下。而要把它用于一些大功率場合，就要有一個“功率驅(qū)動”環(huán)節(jié)來銜接，常用的功率驅(qū)動有晶體管驅(qū)動、繼電器驅(qū)動等。其中繼電器驅(qū)動就是一個典型的、簡單的功率驅(qū)動環(huán)節(jié)。繼電器驅(qū)動含有兩層含義：一是對繼電器進(jìn)行驅(qū)動，因為繼電器本身對于單片機(jī)來說就是一個功率器件；還有就是繼電器去驅(qū)動中間繼電器、接觸器、電動機(jī)等其他負(fù)載。所以，繼電器驅(qū)動是單片機(jī)與其他大功率負(fù)載的接口。

2.1.4 壓力流量傳感器

兩路流量表模擬信號輸入：流量1：（氮?dú)?氫氣）；流量2：（氮?dú)?氫氣）；

兩路傳感器采用霍尼韋爾AWM3100V，3PIN，工作電壓10V，無氣體輸入時 Output voltage=1.00_+0.5VDC，輸出電壓和輸入氣體流量成線性正比例變化，氮?dú)?氫氣比例不同需要修正，空氣=氮?dú)?1.0；氫氣=0.7；

兩路壓力表：霍尼韋爾26PCF，4PIN，工作電壓10V，可測量壓力范圍0-100psi和輸入氣體流量成線性正比例變化，滿量程是輸出100mv,靈敏度1mv/psi。

2.1.5 AD轉(zhuǎn)換芯片

AD轉(zhuǎn)換芯片采用ADS1248 TI 公司的ADS1246, ADS1247和ADS1248是高度集成的24位精密ADC,自帶參考電壓、可編程恒流源、內(nèi)部晶振、內(nèi)部模擬開關(guān)切換、集成了低噪音可編程增益放大器(PGA),帶單周期設(shè)定數(shù)字濾波器的精密Delta-Sigma ADC以及振蕩器,組成了完整的溫度/橋式傳感器應(yīng)用包括熱耦合,電熱調(diào)節(jié)器,RTD和應(yīng)力測量的前端解決方案.

2.1.6 上位機(jī)通信

使用LabView做了一個操作界面，通過串口連接到電腦，使氣相色譜儀系統(tǒng)的控制不僅可以通過真實(shí)的按鍵，也可通過電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，方便用戶。

2.1.7 鍵盤掃描芯片

由于氣相色譜儀的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，按鍵較多，為節(jié)省CPU的IO口，使用了一個按鍵掃描芯片來ZLG7289接受按鍵值，ZLG7289B是廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司自行設(shè)計的，具有SPI串行接口功能的可同時驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管(或64只獨(dú)立LED)的智能顯示驅(qū)動芯片，該芯片同時還可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示﹑鍵盤接口的全部功能。ZLG7289B內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受BCD碼或16進(jìn)制碼，并同時具有2種譯碼方式，此外，還具有多種控制指令，如消隱﹑閃爍﹑左移﹑右移﹑段尋址等。ZLG7289B具有片選信號，可方便地實(shí)現(xiàn)多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口。典型應(yīng)用：儀器儀表，工業(yè)控制器，條形顯示器，控制面板等。

2.1.8 EEPROM掉電保護(hù)及液晶字庫存儲

EEPROM模塊分為兩部分：

第一部分是液晶字庫的存儲，因為試用的液晶為320*240的大液晶，使用PIC自帶的RAM肯定不夠，因此在外圍加了一個AT24C512 64K的EEROM存放字庫，該AT24C512提供524,288位的串行電可擦除和可編程只讀存儲器（EEPROM）該器件的級聯(lián)功能允許多達(dá)4個設(shè)備共享一個共同的兩線總線。該器件適合用于必要用途在許多工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用需要低功耗和低電壓操作。這些器件采用節(jié)省空間的8引腳PDIP，8引腳的SOIC EIAJ的8引腳JEDEC的SOIC封裝，8引腳TSSOP封裝，8引腳無鉛陣列和8引腳封裝的SAP。此外，整個家庭是利用，能夠在2.7（2.7至5.5V）和1.8V（1.8V至3.6V）版本。

第二部分是掉電保護(hù)部分，采用PIC單片機(jī)內(nèi)部自帶的EEROM，來實(shí)現(xiàn)密碼，溫度設(shè)定值，檢測參數(shù)等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)EEPROM非易失性內(nèi)存是一個數(shù)組，從數(shù)據(jù)存儲器具有獨(dú)立的RAM和程序，即數(shù)據(jù)用于長期項目的長期儲存。無論是在映射的寄存器文件和程序存儲空間，都是通過寄存器間接地解決特殊功能寄存器該EEPROM是在正常操作可讀可寫在整個VDD的范圍

2.1.9 液晶顯示

使用金鵬的OCM240*320液晶，它適用于中等規(guī)模的點(diǎn)陣液晶顯示器。它能夠提供液晶顯示驅(qū)動器及外部顯示存儲器所需的全部控制信號，并且它還有一個內(nèi)置的字符庫，因此只需極少的外部器件就可以獲得一個組織靈活的低功耗顯示系統(tǒng)。

2.1.10 穩(wěn)壓芯片

氣相色譜儀對電壓的穩(wěn)定性要求較高，因此采用了兩款穩(wěn)壓芯片TL431提供10V穩(wěn)壓及AS1117提供3.3V穩(wěn)壓。

德州儀器公司（TI）生產(chǎn)的TL431是一是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref（2.5V）到36V范圍內(nèi)的任何值（如圖2）。該器件的典型動態(tài)阻抗為0.2Ω,在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管,例如,數(shù)字電壓表,運(yùn)放電路、可調(diào)壓電源,開關(guān)電源等等。

AS1117是一款低壓差的線性穩(wěn)壓器，當(dāng)輸出1A電流時，輸入輸出的電壓差典型值僅為1.2V。AS1117除了提供多種固定電壓版本外（輸出可以為1.8V，2,。5V，3.3.V，5V），還提供可調(diào)端輸出版本，該版本能提供的輸出電壓范圍為1.25V-13.8V。

2.2系統(tǒng)總體框架

該系統(tǒng)是為滿足氣相色譜儀控制的要求，并充分考慮其經(jīng)濟(jì)性和可靠性，能真正實(shí)現(xiàn)氣相色譜儀控制的要求來確定的。根據(jù)系統(tǒng)要達(dá)到的總體功能，系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)按鍵的檢測，液晶的顯示及與上位機(jī)的通信；控制各個功能模塊的工作，溫度的采集計算和控制，壓力流量的采集等。

1、液晶，蜂鳴器，氣閥由CPU的IO口直接控制

2、鍵盤值由芯片ZLG7289B來采集。這款芯片最多能識別64個按鍵

3、電路擴(kuò)展了一個串口，用于上位機(jī)控制，電平轉(zhuǎn)化芯片用max232.

4、擴(kuò)展了一片EEPROM，每片容量為64K，由CUP的IO口控制，用了IIC總線控制

5、CPU芯片通過通過74HC595芯片，來擴(kuò)展IO口，用74HC595擴(kuò)展的IO口來控制FID，ECD，TCD；

6、采溫部分，用PT100作為溫度傳感器，用PT100組成橋式電路，把溫度轉(zhuǎn)化為電壓，在經(jīng)過LM324放大，送給CPU的模擬輸入口。Pt100的恒壓電路有TL432組成；

7、壓力模擬量經(jīng)過LM324放大后，傳給CPU模擬口。流量的模擬量直接送給CPU的IO口，這兩部分的恒壓電路用TL431組成；

8、電機(jī)部分用TL521光耦芯片來隔離CPU的IO口和步進(jìn)電機(jī)的接口，未用CPU的IO口直接控制步進(jìn)電機(jī)接口，這樣就起到了安全和抗干擾的作用。用ULN2803芯片來反相驅(qū)動電機(jī)；

3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案

本章分節(jié)介紹了各個控制模塊的硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)方案，系統(tǒng)硬件按功能劃分為以下幾個功能模塊： 595串轉(zhuǎn)并模塊、直流電機(jī)模塊、電磁繼電器模塊、壓力流量傳感器模塊、AD轉(zhuǎn)換芯片模塊、上位機(jī)通信模塊、鍵盤掃描芯片模塊、EEPROM掉電保護(hù)及液晶字庫存儲模塊、液晶顯示模塊、穩(wěn)壓芯片模塊。在各個模塊設(shè)計中詳細(xì)敘述了其工作原理、設(shè)計思想以及實(shí)現(xiàn)方法。

3.1單片機(jī)模塊設(shè)計

單片機(jī)作為系統(tǒng)的微處理器，其性能對整個系統(tǒng)來說非常關(guān)鍵?，F(xiàn)在，全球有很多公司能夠生產(chǎn)單片機(jī)，隨著超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，單片機(jī)的功能也日漸強(qiáng)大，運(yùn)算速度日益提高，相繼出現(xiàn)了32位和64位單片機(jī)，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性價比，本系統(tǒng)選用microsoft公司生產(chǎn)的32位單片機(jī)PIC32F460F作為系統(tǒng)的控制芯片。Microchip公司的PIC32MX4系列是高性能通用和USB的32位閃存微控制器(MCU),下面介紹下它們的主要功能^[3]：

• 帶5級流水線的MIPS32® M4K™ 32位內(nèi)核

• 最高80 MHz的頻率

• 零等待狀態(tài)閃存訪問時性能為 1.56 DMIPS/MHz（Dhrystone 2.1）

• 單周期乘法單元和高性能除法單元

• MIPS16e™模式可使代碼壓縮最多40%

• 兩組各32個32位內(nèi)核文件寄存器，可減少中斷延時

• 預(yù)取高速緩存模塊可加速從閃存的執(zhí)行速度

• 工作電壓范圍為2.3V至3.6V

• 32 KB至512 KB的閃存（附加一個12 KB的引導(dǎo)閃存）

• 8 KB至32 KB的SRAM存儲器

• 引腳與大部分PIC24/dsPIC® 器件兼容

• 多種功耗管理模式

• 多個具有獨(dú)立可編程優(yōu)先級的中斷向量

• 故障保護(hù)時鐘監(jiān)視器模式

• 帶有片內(nèi)低功耗RC振蕩器的可配置看門狗定時器，確保器件可靠工作

• 2個編程和調(diào)試接口：

- 雙線接口，可與應(yīng)用程序進(jìn)行非搶占式訪問和

實(shí)時數(shù)據(jù)交換

-4線 MIPS® 標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)型JTAG 接口

• 基于硬件的非搶占式指令跟蹤

• 符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.2（JTAG）的邊界掃描特性

• 最多16路通道的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器：

- 轉(zhuǎn)換速率為1000 ksps

- 可在休眠和空閑模式下進(jìn)行轉(zhuǎn)換

PIC32MX460F引腳圖如下：

3.2 595串轉(zhuǎn)并模塊控制模塊設(shè)計

3.2.1 595串轉(zhuǎn)并模塊原理及作用

在本系統(tǒng)中，由于控制模塊較多，單單三個檢測模塊（FID、ECD、TCD）就需要超過72個控制口，因此使用74HC595來進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，節(jié)省IO口的資源。使用一個IO口連續(xù)送出24位，由三個74HC595級聯(lián)后控制各模塊。

3.2.2 模塊設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

圖2 74HC595控制模塊電路圖

如圖所示，此為三個檢測模塊中的一部分，由三個595級聯(lián)而成，單片機(jī)只提供三個IO引腳，就可以控制24位來完成FID模塊的功能。

74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件， 兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標(biāo)準(zhǔn)。 74HC595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。 移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。 數(shù)據(jù)在SCHcp的上升沿輸入，在STcp的上升沿進(jìn)入的存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。 移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds），和一個串行輸出（Q7’）,和一個異步的低電平復(fù)位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。3.3電磁閥控制模塊設(shè)計

3.3.1電磁閥原理及其作用

電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。電磁閥是用電磁效應(yīng)進(jìn)行控制，主要的控制方式由三極管、繼電器控制。這樣，電磁閥可以配合不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。

電磁閥從原理上分為三大類：直動式、分步直動式和先導(dǎo)式。本設(shè)計要控制的電磁閥為直動式電磁閥其原理如圖2-4所示：通電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。

圖3 單電控直動式電磁閥動作原理圖

1-電磁鐵；2-閥芯

3.3.2模塊設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)需要控制多個電磁閥，作為氣相色譜儀靈敏度，極性，粗條細(xì)調(diào)等等一系列功能的實(shí)現(xiàn)。本模塊的設(shè)計如圖2-5所示，通過三極管共射放大電路放大驅(qū)動信號，共四路分別驅(qū)動四個電磁閥。本設(shè)計只需要定時控制電磁閥的開關(guān)，三極管驅(qū)動已經(jīng)可以達(dá)到系統(tǒng)要求，故不必用繼電器電路來控制。有電磁閥控制部分的電路圖可以看出電磁閥的供電方式為正極為VCC2，但通過流經(jīng)三極管后負(fù)極為GND，故不能形成回路，為了解決這一問題在GND和GND2之間加一個大電流二極管，如圖2-6所示，這樣既能使電磁閥正常工作，又保證了電磁閥工作對單片機(jī)系統(tǒng)供電的干擾。

圖4 電磁閥控制電路圖

圖5 回路二極管電路圖

3.4電機(jī)控制模塊設(shè)計

3.4.1直流電機(jī)原理及其控制方式

直流電動機(jī)的工作原理^[8]如下：如圖2-7（a）所示，則有直流電流從電刷 A 流入，經(jīng)過線圈abcd，從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如圖2-7（b）所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷 B 流出。此時載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。

圖6 直流電動機(jī)的原理圖

外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。通電線圈在磁場中受力的作用而轉(zhuǎn)動，在越過平衡位置時換向器改變線圈中電流的方向從而使其能連續(xù)的轉(zhuǎn)動下去。實(shí)際中的直流電動機(jī)轉(zhuǎn)子上的繞組不是由一個線圈構(gòu)成，而是由多個線圈連接而成，以減少電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的波動。

直流電機(jī)的控制一般采用繼電器、晶閘管等控制，此處需要控制電機(jī)的啟動、停止和正反轉(zhuǎn)，但控制頻率不高，且不要求調(diào)速，故選用繼電器控制。每個電機(jī)采用兩個直流12V繼電器分別控制雙相電源，使其啟動、停止和正反轉(zhuǎn)。

3.4.2模塊設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

在本控制模塊中直流電機(jī)用于控制按摩椅后背的前后移動和腿部的上下移動，需要較為平穩(wěn)的運(yùn)動，故采用24V直流電機(jī)。由于系統(tǒng)不需要調(diào)速，只需控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，故采用繼電器控制電源即可滿足要求。電機(jī)正反轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)是通過電源反接實(shí)現(xiàn)的，所以直流電機(jī)的兩根電源線都要有接電源正負(fù)的機(jī)會，每個電機(jī)需要兩個繼電器來控制兩根電源線，只有這樣才能有效地控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

圖7 電機(jī)控制電路圖

如圖2-8所示，接通過繼電器K1閉合接通電源，K2斷開接地，電機(jī)1正轉(zhuǎn)，繼電器K1斷開接地，K2閉合接通電源，電機(jī)1反轉(zhuǎn)，其他狀態(tài)電機(jī)停止；同理，K3、K4控制電機(jī)2正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。電機(jī)控制電路中并聯(lián)電容是為了讓電機(jī)產(chǎn)生一個啟動力矩，這樣電機(jī)通電后能夠確保自動轉(zhuǎn)起來。另外，直流電機(jī)在旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子的電流是經(jīng)電刷和整流子接觸，供給轉(zhuǎn)子繞組，在工作時，接觸點(diǎn)有火花，并產(chǎn)生電磁波，并聯(lián)電容也可以消除或減小電磁干擾。

3.5其他模塊設(shè)計

3.5.1壓力流量傳感器模塊設(shè)計模塊設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

兩路流量表模擬信號輸入：流量1：（氮?dú)?氫氣）；流量2：（氮?dú)?氫氣）；

兩路傳感器采用霍尼韋爾AWM3100V，3PIN，工作電壓10V，無氣體輸入時 Output voltage=1.00_+0.5VDC，輸出電壓和輸入氣體流量成線性正比例變化，注意氮?dú)?氫氣比例不同需要修正，空氣=氮?dú)?1.0；氫氣=0.7

兩路壓力表（霍尼韋爾26PCF，4PIN，工作電壓10V，可測量壓力范圍0-100psi和輸入氣體流量成線性正比例變化，滿量程是輸出100mv,靈敏度1mv/psi）

圖8 壓力流量控制電路圖

3.5.2按鍵電路設(shè)計

本系統(tǒng)共采用31個按鍵，按鍵較多，故采用掃描芯片節(jié)約IO資源，同時在主控板上留有線控器接口，可以在必要時進(jìn)行功能擴(kuò)展，可隨時改為矩陣式鍵盤。提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可升級性。

3.5.3蜂鳴器電路設(shè)計

蜂鳴器電路是用來報警或提示用的，蜂鳴器采用5V直流蜂鳴器，采用三極管驅(qū)動，控制電路圖如下

圖9 蜂鳴器電路圖

3．5.4 EEPROM模塊電路設(shè)計

采用AT24C512來存儲液晶字庫，使用IIC總線。

3.6 本章小結(jié)

在硬件電路設(shè)計過程中，盡量采用典型電路，典型電路的資料比較好搜集，并且電路的正確性和可靠性都得到了保證，也縮短了硬件的調(diào)試時間。但是在采用典型電路的同時，也要結(jié)合本設(shè)計的實(shí)際情況將電路進(jìn)行改動。因為本論文是方案設(shè)計，故只列舉了簡單的原理圖，下一步將在畢業(yè)設(shè)計中具體的實(shí)施。

4調(diào)試與總結(jié)

系統(tǒng)采用Microchip 的PIC32系列單片機(jī)作為微處理芯片，根據(jù)檢測到的的按鍵狀態(tài)控制相應(yīng)的功能模塊，來進(jìn)行FID，ECD，TCD等檢測。本設(shè)計的重點(diǎn)在于用單片機(jī)Microchip 的PIC32系列單片機(jī)來完成整個系統(tǒng)的控制。包括按鍵、電機(jī)、串并轉(zhuǎn)換；液晶顯示；EEPROM的存儲（包括液晶字庫和掉電保護(hù)）；溫度的設(shè)定、LabView回顯；氣壓流量的測量及回顯；各模塊的控制（包括FID，ECD，TCD）。

儀器采用PIC32系列單片機(jī)作為微處理芯片，用PT100作為溫度傳感器，采用簡單的兩線結(jié)構(gòu)，再通過24位高精度AD-ADS1248組成的差分電路，把溫度量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量。用單片機(jī)控制可控硅的通斷來控制電熱絲的加熱和停止。硬件上實(shí)現(xiàn)了控溫精度做到誤差低于+_0.1°C，在軟件設(shè)計中實(shí)時與上位機(jī)通信，使用LabView做了一個操作界面，通過串口連接到電腦，使氣相色譜儀系統(tǒng)的控制不僅可以通過真實(shí)的按鍵，也可通過電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，方便用戶。通過移植ucos操作系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)的支持下采用模糊PID算法，可以實(shí)現(xiàn)對PID算法的比例、積分和微分參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整，保證控溫精度誤差低于+_0.1°C，這種精度在國內(nèi)是比較先進(jìn)的。

使該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

1.可靠性：系統(tǒng)的可靠性是第一位的。在設(shè)計中必須充分考慮系統(tǒng)的可靠性。該監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的隔離性能，控制電路電源和設(shè)備工作電源隔離；

2.通用性：控制系統(tǒng)控制的電機(jī)、電磁閥等都為自動化設(shè)備中較常用元件，可以通過軟件升級的方式成為其他設(shè)備的控制板；

3.經(jīng)濟(jì)性：該系統(tǒng)采用實(shí)用的技術(shù)和設(shè)備達(dá)到了降低整體工程造價的目標(biāo)，使該系統(tǒng)具有很好性價比；

4.實(shí)用性：采用通用控制手段，進(jìn)行智能化設(shè)計，盡量減少系統(tǒng)操作的復(fù)雜性，并做到系統(tǒng)工作穩(wěn)定，維護(hù)簡單。