基于单片机的多通道监控系统的设计.pdf

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1、万方数据第25卷第4期增刊仪器仪表学报2004年8月基于单片机的多通道监控系统的设计吕红芳程良鸿(上海理工大学上海200093)摘要介绍了利用单片机Atmagel28设计的多通道监控系统，主要阐述了系统中差分变换模块、通讯模块及显示模块的软硬件的实现，并说明了如何通过SPI及PWM实现数据采集过程中的动态调节以及采用CAN总线实现系统扩展。关键词单片机Atmagel28数据采集动态调节CAN总线Single—chipMicrocomputerBasedMultipassageMonitoringSystemLvHongfangChengLiangho

2、ng(UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，shanghai200093，China)AbstractItintroducesamultipassagemonitoringsystemdesignusingsingle—chipmicrocomputer—Atmage128．Itchieflydiscussesthehardwareandsoftwareofthedifferencemodule，communicationmoduleanddisplaymoduleinthesystem．Italso

3、explainshowtorealizedynamicregulationintheprocessofsampled—datathrouthSPIandPWMandextendthesystembyCANbus．KeywordsAtmage128Sampled--dataDynamicregulationCANbus1引言在实际的生产与生活中，对被控对象的物理参数(温度、流量、压力、电流、电压等)的采集与处理并加以合理的控制，有着很重要的现实意义。这里介绍了利用Atmagel28单片机控制多路模拟开关实现多通道监控系统的设计，系统采用LCD显示，片内

4、ADC进行数据采集，键盘操作，并可对每个通道进行动态调节，采用CANbus进行扩展，使得应用范围更广，功能更强，更好地满足了设计要求。2系统性能介绍本系统主要性能及功能如下：。·输入传感器信号为K、E分度号热电偶、开关量、4～20mA。·数据采集速度<14ms，仪表等级1．0级。．·采集通道数为64路，可通过通讯接口进行扩展。●采用LCD320×240显示，键盘控制。·64路LED输出显示。·8路数字量输入，8路数字量输出。3系统硬件设计3．1系统硬件框图系统硬件框图如图1所示。传感器输入r——，，——_1r—．1嘴j到蒸LJ翼LJ嚣№显不模块l圆L

5、囤1．、．．．．．．．．．．．．．．一CAN通迅模块k—BUS_______________-__●__——SPIPWM0I／00厕‘叫模块——伍丽菘图1系统硬件框图3．2主要模块设计3．2．1差分变换模块传感器输入变换电路部分设计如图2所示，其中传感器输入信号可为开关量、Ptl00热电阻、热电偶、电流和电压信号，各种信号采用差分放大电路，可将Ptl00热电阻、热电偶等的小信号精确放大，使其测量墓万方数据第4期增刊基于单片机的多通道监控系统的设计425的准确度进一步提高。经过测量放大后的信号通过多路模拟开关，进行选择．实现多通道采集。m站0Cm／of

6、f厂『6芝么玉口——呻m4图2传感器输入变换电路图3调解放大电路在图2中，参考电压Ur为10V，对各种不同的传感器输入，在变换后进入多路模拟开关，通过软件实现切换。本设计中信号变换后在满量程时输出为：热电偶1000℃输出41．27mV，Ptl00在100℃输出38．5mV，电流信号在输入20mA时输出200mV，开关量在off时输出500mV，在on时输出9900mV。3．2．2显示模块本系统中显示分为LCD和LED显示，LCD通过Atmagel28控制SEDl335驱动，主要用于显示当前通道实时测量数据、实时报警参数、通道设置参数，并可通过键盘对系

7、统通道的传感器类型、测量范围、量程、报警类型等进行设定；LED显示部分通过Atmagel28的I／o控制，用于指示通道的状态为正常、报警、应答或非应答，如系统通道出现越限或故障状态，LCD将自动显示故障或报警通道的实时测量值、报警时间、状态及相应的设定参数，同时LED显示相应通道的状万方数据426仪器仪表学报第25卷态，Atmagel28将驱动扬声器发出声音报警，在消声消闪并且系统恢复正常后，显示模块恢复为正常显示。3．2．3调节放大模块调节放大电路设计如图3所示。在本系统中，由于传感器信号相差悬殊，从mV级到V级，就At—magel28单片机本身而

8、言，其工作电压为5V，所以其所带的ADC采样电压应为o～5V，为了便于测量，设计中采用电子开关对大信号进行衰