利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多路電壓信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

引言

在下業(yè)生產(chǎn)中，需要將環(huán)境和狀態(tài)的變化由傳感器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再由監(jiān)控設(shè)備完成對(duì)電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。傳感器的信號(hào)處理在監(jiān)測(cè)點(diǎn)完成，處理后的結(jié)果經(jīng)RS485網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)。這樣把監(jiān)控工作分散到各地，而對(duì)監(jiān)控結(jié)果集中管理，所形成的分布式監(jiān)控系統(tǒng)可有效減少因工業(yè)強(qiáng)噪聲干擾和傳輸距離的增加所帶來(lái)的信號(hào)失真。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

本監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)的核心部分為MEGA8單片機(jī)。MEGA8單片機(jī)內(nèi)置lO位的A/D轉(zhuǎn)換器。

故可不用外接A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng)多路電壓信號(hào)由多路轉(zhuǎn)換器（CIM051）進(jìn)入單片機(jī)后，即可對(duì)多路電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理，完成數(shù)據(jù)采集。

可根據(jù)處理的結(jié)果進(jìn)行報(bào)警操作，也可通過(guò)RS485網(wǎng)絡(luò)同監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)控。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。此系統(tǒng)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)程序使用VB開(kāi)發(fā)，單片機(jī)程序使用c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。本文主要討論單片機(jī)如何對(duì)多路電壓信號(hào)進(jìn)行采集，以及采集的數(shù)據(jù)如何由單片機(jī)經(jīng)RS485網(wǎng)絡(luò)傳送給監(jiān)控計(jì)算機(jī)，以及如何編制CheckSum效驗(yàn)碼以實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤檢查。

2 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集工作完全是在下位機(jī)進(jìn)行的，可通過(guò)對(duì)單片機(jī)編寫(xiě)控制程序已完成信號(hào)的采集和處理任務(wù)，主程序流程如圖2所示。

除主程序外，程序中還設(shè)置了實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)巡檢的1 s中斷程序模塊；將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送人單片機(jī)進(jìn)行處理的A/D轉(zhuǎn)換完成中斷程序模塊；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串行傳輸?shù)腢SART中斷程序模塊；以及實(shí)現(xiàn)按鍵報(bào)警，數(shù)據(jù)處理等功能的子程序模塊。

A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，在ADC數(shù)據(jù)寄存器中可以取得轉(zhuǎn)換的結(jié)果，對(duì)于單端輸入的A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換結(jié)果為：

其中，Vin表示選定的輸入引腳上的電壓，Vref表示選定的參考電源的電壓。0x000表示輸入引腳的電壓為模擬地，Ox3FF表示輸入引腳的電壓為參考電壓值減去一個(gè)LSB。