基于ATmega128的多回路数据采集器

ByElmer1

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
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。
4 x# F1 v" ^6 k: j6 E
- @$ [4 f+ u6 L6 W9 L+ g1 o关键词:单片机:多回路;高速采集巡检
5 @* S9 h0 g8 f: t( W
0引言
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
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
/ P1 L) [6 R, A2 S" C) @4 |5 R) k% |" T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
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
! s9 ]7 }' P' M$ r5 j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
1 h8 W" P2 T5 x2 C市场前景。
$ `+ C4 ]& o) m6 y0 i" e3 y1 K1主要技术要求
3 I$ u, Q2 S( H4 h; _新型多路数据采集器的主要技术要求是:
(1)基于AVR的开放式系统，要求系统功能可扩:
: Y8 N0 w. d! I( ~1 H" w(2)八回路交流电流高速采集巡检,电源电压(220土20% )
7 _7 H' v; e# p) nVAC. (每路有1个模拟量输入,2个有源开关量输入,2个开关
. a: ^6 U+ a! D' S+ e0 K量输出);
(3)与标准通信协议(MODBUS/RTU)兼容的通信功能,波特
2 }6 q. \# J" Z. b* e率用户可自行设置(4800/9 600/19 200);
1 l& I* Q! `) g2 k# h; n. O(4)具有状态检测和报警功能。
9 d/ N( l: z% w) b5 F( i此系统需满足功能可扩展,支持多回路交流电流高速采集
& V! P0 U. d* f4 `& V. {& b巡检,并与标准通信协议(MODBUS/RTU)兼容。仪表的波特率
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
! R+ e: W! p8 A5 Z6 s9 @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
表技术于- -体的先进的自动化仪表。
* Z5 H$ q; ?+ m$ {0 L5 C+ A- J2 ATmega128微处理器
AVR系列单片机是RISC 单片机,具备MIPS/MHz( 百万条
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
; @; R$ R! R% V; p* A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
能,具备在线编程接口,片内看门狗电路,片内程序Flash, 同步
7 t# X; K; s" t: D1 B7 K, v% r串行接口SPI等功能。AVR系列单片机在自动控制、智能仪表、
! j0 r) b+ H3 n, N数据采集系统、家用电器等中有广泛的应用。
' x( q# S" N, X, oATmega128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。
1 }1 s$ z! y; @% x9 Q6 b# g* Q0 v片内集成了:128 K字节在系统可编程Flash, 可重复编程10 000
次,4 K字节EEPROM,可重复擦写100 000次,4 K字节SRAM数
& v; H. B1 ]+ _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
/ n7 d$ c+ E  B6 y时/计数器,2个16 位定时/计数器:8通道10位精度的A/D转
5 \3 @( b4 _# F换器:34个中断源，独立中断地址:2个USART:内置上电复位
6 q, I1 R- q6 A0 A: J: U电路和可编程低电压检测BOD复位电路:1个符合IEEE std.
8 [( N$ ?' u7 v( u5 s1149.1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。
* \: g5 a8 e. k8 E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
) ?# s5 |3 _" M! s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