利用單片機實現(xiàn)多路電壓信號采集系統(tǒng)的設計

引言

在下業(yè)生產(chǎn)中，需要將環(huán)境和狀態(tài)的變化由傳感器轉換為電壓信號，再由監(jiān)控設備完成對電壓信號的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。傳感器的信號處理在監(jiān)測點完成，處理后的結果經(jīng)RS485網(wǎng)絡傳送到監(jiān)控計算機。這樣把監(jiān)控工作分散到各地，而對監(jiān)控結果集中管理，所形成的分布式監(jiān)控系統(tǒng)可有效減少因工業(yè)強噪聲干擾和傳輸距離的增加所帶來的信號失真。

1 系統(tǒng)構成

本監(jiān)控系統(tǒng)下位機的核心部分為MEGA8單片機。MEGA8單片機內置lO位的A/D轉換器。

故可不用外接A/D轉換器。當多路電壓信號由多路轉換器（CIM051）進入單片機后，即可對多路電壓信號進行A/D轉換和數(shù)據(jù)處理，完成數(shù)據(jù)采集。

可根據(jù)處理的結果進行報警操作，也可通過RS485網(wǎng)絡同監(jiān)控計算機進行通信，以實現(xiàn)分布式監(jiān)控。

系統(tǒng)結構如圖1所示。此系統(tǒng)的監(jiān)控計算機程序使用VB開發(fā)，單片機程序使用c語言開發(fā)。本文主要討論單片機如何對多路電壓信號進行采集，以及采集的數(shù)據(jù)如何由單片機經(jīng)RS485網(wǎng)絡傳送給監(jiān)控計算機，以及如何編制CheckSum效驗碼以實現(xiàn)錯誤檢查。

2 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集工作完全是在下位機進行的，可通過對單片機編寫控制程序已完成信號的采集和處理任務，主程序流程如圖2所示。

除主程序外，程序中還設置了實現(xiàn)多路信號巡檢的1 s中斷程序模塊；將A/D轉換結果送人單片機進行處理的A/D轉換完成中斷程序模塊；實現(xiàn)數(shù)據(jù)串行傳輸?shù)腢SART中斷程序模塊；以及實現(xiàn)按鍵報警，數(shù)據(jù)處理等功能的子程序模塊。

A/D轉換結束后，在ADC數(shù)據(jù)寄存器中可以取得轉換的結果，對于單端輸入的A/D轉換，其轉換結果為：

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LSB。