基于photomos的前置数据采集器的开发

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1、基于PhotoMos的前置数据采集器的开发

2、第1...　［摘　要］　利用AT90S8535单片机开发前置数据采集器，每路信号使用PhotoMos光继电器进行信号隔离，抗干扰能力强。介绍了AT90S8535单片机与计算机之间的串行通信，以及采集器的驱动程序的开发。［关键词］　PhotoMos继电器；抗干扰；前置采集器；单片机；驱动<--关键EN(结束)←-->　　在微机测控系统中，前置数据采集必不可少。由于工业现场环境恶劣，很多设备（比如变频器）都是对数据采集产生很大干扰的干扰源；而且一

3、般的采集器都有多路信号输入，它们地线相连会导致干扰通过地线进入正在采集的信号，使得数据采集不准确。因此数据采集器的抗干扰性设计十分重要，它是整个监控系统正常正确运行的一个关键。笔者设计的数据采集器除了正常的低通滤波、RC滤波外，还用PhotoMos光继电器对每路信号进行隔离，每路信号的地线都独立开来。这样就大大消除了干扰因素，保证了数据的准确性。1　前置数据采集器的结构500)this.style.ouseg(this)">　　如图1—1所示，前置数据采集器共有4个模块：采集模块、显示模块、通讯模

4、块和按键控制模块。其中采集模块负责多路数据采集；显示模块实现数据在数码管上的动态显示；通讯模块实现采集器与上位机之间的通信；按键控制模块则控制数据显示的方式。　　采用ATMEL公司的AT90S8535单片机作为采集器的CPU。AT90S8535具有以下特点：1．1　速度快、功耗低　　AT90S8535是一种增强型RISC结构，内嵌闪存的新型单片机，它运用哈佛概念（具有预取指令功能），即对程序存取和数据存取有不同的总线和存储器，当执行一条指令时，下一条指令预先从程序存取器中取出，所以一条指令可以在一

5、个时钟周期内执行。1．2　功能强　　AT90S8535有串行异步通讯UART，不占用定时器和SPI传输功能，因其高速，故可以工作在一般标准整数频率，而波特率可达576K。而且它自带A／D转换，设计十分方便。1．3　支持C语言编程　　虽然高级语言与汇编语言相比，有产生代码大、执行速度慢的缺点，但是该单片机从一开始就是针对高级语言设计的，但是该单片机从一开始就是针对高级语言设计的，从而潜在的瓶颈得到确认并消除。这样利用C语言编写代码，系统开发周期大大缩短。2　前置数据采集器的硬件设计2．1　采集模块的

6、设计　　　　采集模块硬件如图2—1所示，采集器采集16路输入信号，输入规格为0～20mA。输入信号经过低通滤波、信号采样、RC滤波后，进入光继电器的6、7引脚。当CPU采集某路信号时，对应路的光继电器的控制信号为低，则光继电器的两个二极管发光，导致它的5脚和6脚，7脚和8脚分别导通，这样对应的信号便通过光继电器的第8脚进入放大器，然后进入CPU进行A／D转换。500)this.style.ouseg(this)">　　由上面叙述可知，光继电器使每路信号地线隔离开来，并且外部输入的地线只有在开始采集

7、的时候，才和正在采集的某路信号地线单点相连，极大的避免了干扰进入采集信号，从而保证了数据采集的准确性。　　PhotoMos光继电器还有一个优点：当外部输入由于误操作等原因接入瞬间大电流电压信号时，它可以保护CPU和其它路硬件电路免受损坏。2．2　显示模块和按键控制模块的设计　　采用数码管动态显示采集的数据值。每隔2s显示一路数据，每隔2ms显示一位。按键控制主要控制显示的方式：手动或自动。手动方式下每按一次显示下路数据；而自动方式是自动按顺序显示所有的数据。2．3　通讯模块　　串口通讯基本有2种方

8、式：RS－232和RS－485。RS－232适合近距离传输，一般在15m以内，它只能是点对点通讯。RS－485适合远距离传输，大约1．5km以内，它可以多机通讯。主设备定时按顺序向采集终端（即从设备）广播从设备地址，采集终端则时刻处于监听状态，把接收到的地址与其自身的地址相比较，若相同，就把该采集器采集的最新数据通过485总线传给主设备，若不同，则继续监听。采集器提供两种通讯方式，模块硬件设计如图2—2所示。500)this.style.ouseg(this)">485多机通讯结构如图2—3所示。

9、500)this.style.ouseg(this)">3　软件设计3．1　采集模块　　利用AT90S8535的PA口的第0位。由于AT90S8535自身带有A／D，所以使用非常简单。500)this.style.ouseg(this)">3．2　通讯模块　　AT90S8535单片机的串口使用也非常方便，波特率设置与定时器无关，仅与波特率寄存器UBRR有关，用UDR发送和接收数据。设计的前置数据采集器，波特率为4800，它与上位机通讯协议如下：　　首先，采集器监听广播地址（地址从＃