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
- G6 ~8 x; E  b' o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。
  {" F0 z# H! t5 }( \7 Y' T& c
& P4 p8 `/ Q/ X/ Q% O7 s关键词:单片机:多回路;高速采集巡检
' F9 k7 l# v5 F2 W, y( Q
" s" _6 G5 y( J' V0 v0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
. y0 w# w( M  Y2 M: F6 d2 k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
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
3 f/ x' U, j  e5 ?9 ]6 g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
6 Y0 E; B0 B7 f7 n0 V& ]市场前景。
1主要技术要求
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:
(2)八回路交流电流高速采集巡检,电源电压(220土20% )
VAC. (每路有1个模拟量输入,2个有源开关量输入,2个开关
量输出);
(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);
(4)具有状态检测和报警功能。
7 C2 w& f9 g7 C! ?/ X此系统需满足功能可扩展,支持多回路交流电流高速采集
7 p7 I6 X( z) p+ J- N8 C; f4 w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
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
8 e( g, Q. [: d+ Y4 K" u表技术于- -体的先进的自动化仪表。
; b! h2 G) |. j( v$ t8 k" u2 ATmega128微处理器
1 o0 d% Y; \+ o2 h# XAVR系列单片机是RISC 单片机,具备MIPS/MHz( 百万条
! h5 }' O9 P9 Y5 C& E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
3 W8 N$ c' f* r1 A* p6 n& V* E! @能,具备在线编程接口,片内看门狗电路,片内程序Flash, 同步
6 ?, R, J( ~( \. `5 u串行接口SPI等功能。AVR系列单片机在自动控制、智能仪表、
- S# U) }- k+ e0 Y) y6 J" t1 H1 N数据采集系统、家用电器等中有广泛的应用。
ATmega128单片机是目前AVR系列单片机中功能最强的
* W  H: t3 |3 s6 H2 Y$ }0 e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
6 z' w; f2 }2 ?: ~2 g& u* y' Y次,4 K字节EEPROM,可重复擦写100 000次,4 K字节SRAM数
, F5 C* Z+ n! H+ @; U3 v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
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
9 {6 [5 W  J+ k' R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
& x3 W5 w, ]1 P4 P* z. N& @程:工作电压为2.7 ~5.5 V,支持BASIC.C 等高级语言编程。
9 M* _" r+ H" i: {1 m. d1 P+ E支持JTAG仿真,保密性能高,工业级8位CPU.
% i. f, f& @( f3采集系统的总体结构与实现
, Q+ F! i8 h) p! e3.1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
- G5 n6 Q( p+ y" t2 G: p设置、输出单元、LED显示和通讯接口等功能模块组成。系统
2 M& H5 O; y4 v$ k% F

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AVR系列单片机是RISC 单片机