通用數據采集和通訊儀的設計與實(shí)現

0 引言

　　單片機自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過(guò)程，也就是單片機執行程序的過(guò)程，即一條條執行的指令的過(guò)程，所謂指令就是把要求單片機執行的各種操作用的命令的形式寫(xiě)下來(lái)，這是在設計人員賦予它的指令系統所決定的，一條指令對應著(zhù)一種基本操作；單片機所能執行的全部指令，就是該單片機的指令系統，不同種類(lèi)的單片機，其指令系統亦不同。為使單片機能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問(wèn)題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機能識別和執行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號一樣，每一個(gè)存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱(chēng)為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執行。

　　1 系統硬件設計

　　本文設計的通用數據采集和通訊儀能夠對各種現場(chǎng)設備的標準輸出信號進(jìn)行采集，包括傳感器輸出的0-5V／4-20mA模擬信號；開(kāi)關(guān)量信號；頻率量信號；此外系統還具有RS-485接口，以便能夠與現場(chǎng)具有485接口的智能儀表相連接。為了實(shí)現良好的人機交互，系統擴展了鍵盤(pán)輸入，液晶顯示，實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及現場(chǎng)故障報警指示電路等模塊。系統總體框圖如圖1所示。

　　1.1 電源模塊電路設計

　　在單片機數據采集系統中，電源的設計是非常關(guān)鍵的。本儀表設計采用電網(wǎng)和充電電池雙電源供電。電源設計如圖2所示。

　　當電網(wǎng)電壓正常時(shí)，220V交流電經(jīng)過(guò)24V穩壓電源，電解電容器C1濾波后的電壓經(jīng)二極管D1后分成兩路，一路通過(guò)三極管Q1到7805三端穩壓芯片，完成穩壓輸出+5V電壓，供單片機W77E58等芯片所需的電源；另一路通過(guò)電阻R1對鎳鎘電池9V進(jìn)行充電，充電電流選擇約40mA。如果電網(wǎng)停電， C1放電為0V，這時(shí)，電池通過(guò)D2、Q1到7805向電路供電，使輸出端仍有+5V電壓，從而完成電網(wǎng)短時(shí)停電時(shí)，單片機后備電源的功能。

　　二極管D1起隔離作用，使得當電網(wǎng)偶爾停電時(shí)，能夠阻止電池電流流向24V穩壓電源。穩壓管D3（5.6V）的作用，是防止電池（+9V）過(guò)放電，即當電池放電下降到約6V時(shí)，因D3作用，三極管Q1截止，電池放電停止，此時(shí)單片機將停電。