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。

关键词:单片机:多回路;高速采集巡检
5 _, ]: l, A, ?2 @
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
6 B1 O, C7 E5 g9 D' T5 r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
2 Q8 z- C# p: |2 V- L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
. d% I9 U2 _# W# U2 o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
: F* ^. ?8 J( l( g1 _( c市场前景。
* k5 D# v: W- G% H/ g/ o6 l: d1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:
) h* e1 V; `/ H& T3 k, u(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
& m1 o, f4 y- T; v( ?  \, a量输出);
(3)与标准通信协议(MODBUS/RTU)兼容的通信功能,波特
4 I) C* p1 I, `" N- X& N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。
, D% M8 s1 W, c$ Z此系统需满足功能可扩展,支持多回路交流电流高速采集
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
% k7 h  O5 |1 M0 \# q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
6 F# }$ s3 N7 w) v& X7 A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
; T8 o. @  L9 ~: @2 t; H表技术于- -体的先进的自动化仪表。
2 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
- z4 J# X9 I/ Q7 ?; e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
1 Y) k1 G- w  L9 [能,具备在线编程接口,片内看门狗电路,片内程序Flash, 同步
串行接口SPI等功能。AVR系列单片机在自动控制、智能仪表、
数据采集系统、家用电器等中有广泛的应用。
7 H: C! \) z# R* K) BATmega128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。
+ g9 \7 E, g- w2 H! c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
- h! r" f3 d. M/ O% s1 j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
& @9 @' l" o- }! p3 x; ^* I9 u时/计数器,2个16 位定时/计数器:8通道10位精度的A/D转
1 M7 t3 @7 Z+ C8 K# f4 v换器:34个中断源，独立中断地址:2个USART:内置上电复位
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
8 c4 _& F# w/ ~% J8 {: q' e6 ^: }* A程:工作电压为2.7 ~5.5 V,支持BASIC.C 等高级语言编程。
支持JTAG仿真,保密性能高,工业级8位CPU.
6 R* \% j& X% u( q+ S6 k3采集系统的总体结构与实现
+ ]3 V) S5 L& j  t2 F3.1系统的总 体结构
1 U4 f+ V/ N7 ~, P: _1 H多回路数据采集器系统主要由微处理器、采集部分、参数
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