《控制系统》课程设计-电量数据采集系统设计

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1、《控制系统》课程设计课题：电量数据采集仪系别：电气与电子工程系专业：自动化姓名：学号：指导教师：2011年1月7日成绩评定·一、指导教师评语12（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。二、评分（按下表要求评定）评分项目设计报告评分答辩评分平时表现评分合计（100分）任务完成情况（20分）课程设计报告质量（40分）表达情况（10分）回答问题情况（10分）工作态度与纪律（10分）独立工作能力（10分）得分课程设计成绩评定班级姓名学号成绩：分（折合等级）指导教师签字年月日一、设计目的设计一种电量数据采集仪用于实现电压、电流12交替显示，

2、如果单独查看电压或电流，可以通过安检控制查看电压或电流。二、设计要求1、绘制多电量采集系统结构框图。2、实现电压、电流的交替显示。3、若单独查看电压或电流，可以通过安检控制查看电压或电流。三、系统设计一、总体设计系统结构框图本设计是AT89C51单片机控制的电量检测系统。其工作原理是：先由电量传感器采集数据，启动A／D转换，后将数据读入单片机中进行运算并显示，即由数据采集，数据分析和数据处理三部分完成。本设计中，控制系统的控制器有单片机AT89C51为核心，系统采用WB1414AS1（交流电流传感器）和WBV1414AS3﹝交流电压传感器﹞对电流

3、和电压进行数据采集，并输出标准电流4mA～20mA，WB1414AS1、WBV1414AS3具有新型电磁隔离，高精度变送等优点。AT89C51单片机控制AD0809进行模数转换，数据经过单片机的运算，输出结果，并把结果在4位8段数码管上显示。二、硬件电路设计1、WB系列交流电量传感器12传感器型号及技术指标采用WBV413AS3﹝交流电压传感器﹞和WB1414AS1﹝交流电流传感器﹞对电流和电压进行数据采集。WBV141AS3技术指标：输入规格：10V～1000VAC输出规格：4mA～20mA响应时间:250MS负载能力：6V静态功耗：50MW供

4、电电源：+12或+24其他指标：（1）线性范围：0～120%标称输入（2）输入频响：25～5K（3）环境条件：0℃～+50℃WB1414AS1技术指标：输入规格：5A～50A输出规格：4mA～20mA精度等级：0.5级响应时间：300ms负载能力：6V静态功耗：800mW供电电源：+12或+24其他指标：（1）线性范围：0～120%标称输入（2）输入频响：25Hz～5kHz，特别适合工频至中频（3）环境条件：0℃～+50℃。2、控制电路的设计（1）单片机的选择本设计选用AT89C51单片机.AT89C51的极限参数：工作温度:-55℃to+125

5、℃；储藏温度：-60℃to+150℃；任一引脚对地电压：-1.0℃to+7.0℃；最高工作电压：6.6V；直流输出电压：15.0mA。12（2）模数转换部分的设计A／D转换器的种类繁多，工作原理各异，但逐次比较型A／D转换器是应用较多的类型之一，其原因是该类型的A／D转换器转换速度快、精度高。因此本次设计选用一款逐次比较型A／D转换器ADC0809.被采样的电压、电流信号分两路进入ADC0809进行模数转换，写信号WR和P2.7控制ADC0809的地址锁存和转换器，即当START上升沿时，所有内部寄存器清零；下降沿时，开始进行A／D转换，在转换期

6、间，START应保持低电平。EOC通过非门连接到AT89C51的INTO脚，可通过查询方式来检测转换是否完成。当EOC为高电平时，表明转换结束，否则表明正在进行A／D转换，即ECO=1时，读信号RD和P2.7控制的ADC0809的OE信号即控制三条锁存器向单片机输出转换得到的数据。ADC0809引脚图CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7通道选择表（3）键盘输入部分12在此系统中，查看电压、电流只需要两个按键，比较简单，所以就采用独立式按键接口电路。3、LED显示部分设计L

7、ED的动态显示方式在多位LED显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应的并联在一起，有一个8位I/O控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O线控制，实现各位的分时选通。其中段选线占用一个8位I/O口，而位选段占用一个4位I/O口。由于各位的段选线并联，段码的输出对各位来说都是相同的，因此，同一时刻，如果各位位选线都处于选通状态的话，4位LED将显示相同的字符。若要将各位LED能够显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时段选线

8、上输出相应位要显示字节的段码。在确定LED不同位显示的时间间隔，不能太短，因为发光二极管从导通到发光有一定的延迟，导通时间太短，发光太弱