基于RS－485總線(xiàn)的數據采集系統

1 硬件設計

　　系統整體框圖系統實(shí)質(zhì)上是一個(gè)集散控制系統，更準確地說(shuō)是一個(gè)遠程數據采集系統，系統概念設計圖如圖1 所示，系統整體框架圖如圖2 所示。

　　1.1 系統模塊設計

　　1.1.1 信號獲取模塊

　　系統采集大壩壩內各個(gè)方位的形變，這種形變反映出各個(gè)方位的壓力值。選用NZS - 25 系列差阻式應變計，它是一種大量程大應變計，適用于大壩及其他混凝土建筑物內部、鋼結構等的應變量測量。它與一般壓力傳感器的結構不同，是通過(guò)測量比值而得到壓力值，其基本結構如圖3 所示。

　　圖3 中， R1 、R2為敏感電阻，其基準電阻值為40 Ω ,在其沒(méi)有受壓時(shí)，2 個(gè)電阻的阻值都不會(huì )發(fā)生變化，但是當受到外界作用的壓力時(shí)， R1的電阻值會(huì )隨著(zhù)受到壓力的不同而發(fā)生變化阻值保持不變，這樣R1和R2上的壓降不同，通過(guò)2 次測量分別得到R1 、R2上的壓降， 再通過(guò)程序計算出它們的比值，就可以反映壓力的變化。

　　1.1.2 信號放大模塊

　　系統采用的壓力傳感器輸出的電壓信號為mV 級，電壓信號過(guò)小，不能直接進(jìn)行A/ D 轉換，因此要對其進(jìn)行放大，以達到轉換器的要求。選用專(zhuān)用儀表放大器AD620 芯片。此芯片內部采用差動(dòng)輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡(jiǎn)單。AD620 放大器向A/ D 轉換器提供的模擬輸入電壓為- 2～2 V ,滿(mǎn)足A/ D 轉換器的要求。

　　1.1.3 A/ D 轉換模塊

　　轉換模塊選用ICL7135 芯片，其典型配置如圖4 所示。

　　ICL7135的時(shí)鐘由下位單片機的ALE 端提供，因為下位機在P0、P2 口沒(méi)有擴展外圍程序存儲器和數據存儲器，因此端提供的時(shí)鐘頻率為系統時(shí)鐘頻率的1/ 12 ;此外，由于前級放大部分采用AD620 ,它是雙電源供電，所以ICL7135 也是雙電源供電，且他們的電源要求相同。ICL7135 和下位單片機的連接采用串行連接，如圖5 所示。

　　1.1.4 電源模塊

　　由于系統下位機位于大壩現場(chǎng)，電源無(wú)法從現場(chǎng)取得，必須由上位機提供，因此電源解決方案如圖6 所示。

　　在主節點(diǎn)部分，通過(guò)總電源處理模塊，將交流220 V 轉換為直流12 V ,上位機的電源由自身的5 V 穩壓模塊提供，通過(guò)總電源線(xiàn)將12 V 直流輸送到下位機，下位機及其外圍器件所需的電源都由下位機的電源模塊提供，個(gè)別器件所需的特殊電壓，由專(zhuān)用模塊獲得。