基于ATmega128的多回路数据采集器

ByElmer1

' q9 J  a% C9 ?5 Y$ b摘要:针对目前国内工业电力监控行业中多用户数据采集的需求,提出了一种以ATmega128为核心器的多回路、高精
6 C( B- x1 p8 e' U8 X, r度、快速数据采集器的设计方案,并给出了系统设计的硬件组成,各部分功能实现以及有关软件设计流程。样机已通过测
试和现场运行试验,投入批量生产。
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关键词:单片机:多回路;高速采集巡检
- v+ D2 [8 W+ S4 b9 z1 i! h
1 F* c2 p  T/ I0引言
: j# j$ V  L! x5 G7 E, O) h" U在电力行业中,为了满足低压或者高压电力系统中电气监
控的要求，需采用电力参数测量仪,在高端市场，往往还需具备
# F7 c7 v: a. [+ Y( d8 T远程监控能力。国内电力行业开始引进.开发和应用各种先进
1 G1 }& y# z4 v% K技术,逐步取代传统的机械仪表和普通的电子仪表,实现电力
- h$ I& `  h( G0 J; `: m( Q系统管理的实时化和自动化。在工业电力监控中[1]很多场合
主要是监测电流、报警、状态信息,再根据这些信息形成反馈控
制信息。为此开发了将电流测量和报警、状态信息监测以及反
馈控制有机结合在一起、具备远程操作能力的多回路(8路)系
统的仪表,大大减少了成本,不仅可以用于新的电力监控系统
中,而且可以方便的取代原有网络系统中的设备,具有广阔的
市场前景。
8 r) D' E+ P: j/ l# s6 G" `! C1主要技术要求
新型多路数据采集器的主要技术要求是:
9 |3 Z$ k( S8 \8 N(1)基于AVR的开放式系统，要求系统功能可扩:
(2)八回路交流电流高速采集巡检,电源电压(220土20% )
# p, O/ {- Y; ?! v9 v. K4 z3 zVAC. (每路有1个模拟量输入,2个有源开关量输入,2个开关
' u$ d8 N- m: c* o6 h& J& _量输出);
! c. g6 V5 }, x* \8 [0 U(3)与标准通信协议(MODBUS/RTU)兼容的通信功能,波特
率用户可自行设置(4800/9 600/19 200);
, }9 A4 m. A% }2 h8 `4 d- {(4)具有状态检测和报警功能。
此系统需满足功能可扩展,支持多回路交流电流高速采集
+ t) U- }0 O: O  K/ Z* M8 r巡检,并与标准通信协议(MODBUS/RTU)兼容。仪表的波特率
2 L; i" M5 C6 C. \0 K2 j& Q. f可以自行设置,以满足多种不同的功能要求。同时将电流测量
和报警、状态信息监测以及反馈控制有机结合在一起、具备远
程操作能力,它是一种集计算机技术、自动控制技术和仪器仪
' R- b/ r$ w5 x# a% {表技术于- -体的先进的自动化仪表。
2 ATmega128微处理器
7 U8 X" g3 X# g1 u- D' x$ K3 UAVR系列单片机是RISC 单片机,具备MIPS/MHz( 百万条
/ H$ ^( L" _4 |2 `6 L! N指令每s/MHz)的高速处理能力:采用Harvard总线结构,程序存
储器和数据存储器分离，可对具有相同地址的程序存储器和数
据存储器进行独立寻址的功能:AVR单片机具有良好的集成性
; `8 u: {/ _# {( l, V能,具备在线编程接口,片内看门狗电路,片内程序Flash, 同步
9 N% ?) l9 Q# d3 s5 D串行接口SPI等功能。AVR系列单片机在自动控制、智能仪表、
数据采集系统、家用电器等中有广泛的应用。
% }% {* b6 ]6 ?: l: e! B/ pATmega128单片机是目前AVR系列单片机中功能最强的
一个型号,最高工作频率可达16 MHz,具有高速运行处理能力。
片内集成了:128 K字节在系统可编程Flash, 可重复编程10 000
  n: ^3 d5 y! L8 ~7 b次,4 K字节EEPROM,可重复擦写100 000次,4 K字节SRAM数
' s$ [8 D" N7 [* }' A! |/ \据存储器,32个通用工作寄存器:53个通用I/0口:2个8位定
. u: M$ E8 P' ~2 J时/计数器,2个16 位定时/计数器:8通道10位精度的A/D转
换器:34个中断源，独立中断地址:2个USART:内置上电复位
电路和可编程低电压检测BOD复位电路:1个符合IEEE std.
1149.1标准的JTAG测试接口,可用于访问片内Debug系统和编
程:工作电压为2.7 ~5.5 V,支持BASIC.C 等高级语言编程。
支持JTAG仿真,保密性能高,工业级8位CPU.
3采集系统的总体结构与实现
3.1系统的总 体结构
多回路数据采集器系统主要由微处理器、采集部分、参数
. x$ r- O" t8 J0 ~$ t) W* o设置、输出单元、LED显示和通讯接口等功能模块组成。系统
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AVR系列单片机是RISC 单片机