通用數(shù)據(jù)采集和通訊儀的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

0 引言

　　單片機(jī)自動完成賦予它的任務(wù)的過程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設(shè)計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機(jī)能識別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　本文設(shè)計的通用數(shù)據(jù)采集和通訊儀能夠?qū)Ω鞣N現(xiàn)場設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號進(jìn)行采集，包括傳感器輸出的0-5V／4-20mA模擬信號；開關(guān)量信號；頻率量信號；此外系統(tǒng)還具有RS-485接口，以便能夠與現(xiàn)場具有485接口的智能儀表相連接。為了實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互，系統(tǒng)擴(kuò)展了鍵盤輸入，液晶顯示，實(shí)時時鐘以及現(xiàn)場故障報警指示電路等模塊。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

　　1.1 電源模塊電路設(shè)計

　　在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，電源的設(shè)計是非常關(guān)鍵的。本儀表設(shè)計采用電網(wǎng)和充電電池雙電源供電。電源設(shè)計如圖2所示。

　　當(dāng)電網(wǎng)電壓正常時，220V交流電經(jīng)過24V穩(wěn)壓電源，電解電容器C1濾波后的電壓經(jīng)二極管D1后分成兩路，一路通過三極管Q1到7805三端穩(wěn)壓芯片，完成穩(wěn)壓輸出+5V電壓，供單片機(jī)W77E58等芯片所需的電源；另一路通過電阻R1對鎳鎘電池9V進(jìn)行充電，充電電流選擇約40mA。如果電網(wǎng)停電， C1放電為0V，這時，電池通過D2、Q1到7805向電路供電，使輸出端仍有+5V電壓，從而完成電網(wǎng)短時停電時，單片機(jī)后備電源的功能。

　　二極管D1起隔離作用，使得當(dāng)電網(wǎng)偶爾停電時，能夠阻止電池電流流向24V穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓管D3（5.6V）的作用，是防止電池（+9V）過放電，即當(dāng)電池放電下降到約6V時，因D3作用，三極管Q1截止，電池放電停止，此時單片機(jī)將停電。