基于at89c51单片机的智能仪表设计与实现

Beidou

引言
电气仪表有模拟式和数字式两种类型。模拟仪表
. F1 C6 P4 f2 b3 Q  n' V0 q历史悠久，其原理及制造工艺均已成熟，该类仪表
/ p% c4 k1 p' F(带附加装置)可以实现指示、记录、调节、报警等
2 d7 |7 A( P) Y9 K& T功能，其特点是通过指针的移动，能连续、直观地反
映被测变量(参数)的测量结果及变化过程。模拟仪
) U6 f% A% q% V0 w8 Z表存在固有的局限性，其显示精度受到表盘刻度限
" V0 E: q6 x: ^制，精确度提高很困难；读数存在主观误差；模拟显
示的跟随速度不能太快；模拟记录是一种纸制记录，
换纸、换笔既不方便也很浪费；记录结果在纸上，不
9 b/ h4 I& T( V8 ]利于信息的进一步处理。特别是在当代电力系统中变
, }9 E( [) d# c! m. G  y电站综合自动化系统的广泛应用的情况下越来越不适
: [; ?; x% j7 R7 T( ~. p应工业自动化发展的需求。数字仪表是电子技术、计
7 L9 U4 l# ]9 \/ V8 ^5 s) w  n算机技术与精密测量技术结合的产物，已成为仪器仪
表领域中一个独立分支。数字式仪表有响应快、分辨
  E5 E+ v: r3 {/ [率高(分辩率不受表盘刻度的限制)等优点，还能实
$ q2 S& _, A3 G$ L: V现人机对话。生产的发展对显示记录仪提出了越来越
0 v+ ^- M( w; v高的要求，需要仪表既准确的显示、记录参数大小，
又能借助电脑连续反映出参数变化的过程和趋势。用
户需要通过测量仪表准确判断设备运行状态从而有效
分析数据和实现遥测，传统的单圈指示已经不能满足
要求。因此，这种带有CPU的智能数字式显示记录仪，
- p& i( `% x' ^" M+ {/ p能与电脑有效连接以实现连续记录和数字显示仪表保
护等的优点于一体，对仪表技术的开发和应用都有重
要探讨价值。
% `  n" f% \. N3 U+ u. b& i* F1系统组成及工作原理
本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成，硬
件部分主要完成各种电气信号的采集、转换、状态信
! f# _' y  l& E# J$ Z息的显示等。软件主要完成信号的处理及控制功能
等。其工作原理是AT89C51单片机通过道路选择电路
CI)4051依次查询各互感器的输出电气信号，经过
131324有源整流电路进行线形交／直流转换，然后由
131331(v／F)转换为脉冲信号，AT89C51单片机对输入
信号进行相应处理后通过八段数码管输出，同时还可
输出各种通讯信号。
  {: ?% Q( }7 {1．1硬件构成
# Q+ B9 G4 g+ C* p5 o+ B: R) X该系统硬件主要包括以下几个模块：AT89C51主控
: K: q/ m3 i) I* c: e6 x# b& l模块、有源整流电路IM324、道路选择模块0)4051、电
压／频率模块LM331、上下限保护模块、通讯模块等，
如图1所示。其中，AT89C51主要完成外围硬件的控制
以及一些运算功能，传感器完成信号的采样功能，
, D) ^8 y  x: T- Q/ L$ lLM324完成将测量交流信号转换成直流信号的功能，
CD4051可以实现仪表的多功能、在回路测量时配合单
$ {8 t/ y* H1 e+ t片机数据分路分时采集，IM331(V／F)可以将模拟信
号转换成数字脉冲信号，方便单片机信号的采集。八
段数码管实现显示模块完成字符、数字的显示功能。

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