基于at89c51单片机的智能仪表设计与实现

Beidou

引言
0 ~8 Z. b) C- D; C) A( O电气仪表有模拟式和数字式两种类型。模拟仪表
! Q- x3 g6 X# e' R历史悠久，其原理及制造工艺均已成熟，该类仪表
, f6 Q. {0 Y& u(带附加装置)可以实现指示、记录、调节、报警等
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
, g5 i* ^: _" l# c1 N表存在固有的局限性，其显示精度受到表盘刻度限
  v) A8 _# ~% o8 T3 [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
  T3 Z6 i# M: b利于信息的进一步处理。特别是在当代电力系统中变
电站综合自动化系统的广泛应用的情况下越来越不适
应工业自动化发展的需求。数字仪表是电子技术、计
8 I" k0 ]7 C$ b. e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
率高(分辩率不受表盘刻度的限制)等优点，还能实
现人机对话。生产的发展对显示记录仪提出了越来越
+ n4 w3 B7 j" M" W/ i3 f高的要求，需要仪表既准确的显示、记录参数大小，
5 @6 \/ y0 z+ Q) P3 a% u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，
  _8 w& O. T7 U9 j" h* w能与电脑有效连接以实现连续记录和数字显示仪表保
% R9 n2 _: H& @1 W护等的优点于一体，对仪表技术的开发和应用都有重
5 W# T% U# f9 t, ^: h$ G) [要探讨价值。
1系统组成及工作原理
! u0 H4 ^9 q. T. w+ a. q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
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。
2 v$ E  J2 p; _4 y7 `2 |1．1硬件构成
4 ~4 o% H" c2 i/ P) k$ R该系统硬件主要包括以下几个模块：AT89C51主控
5 n5 k7 H6 k0 M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
+ Z% r, A3 T, z+ k! O2 h: T$ m$ M) _以及一些运算功能，传感器完成信号的采样功能，
LM324完成将测量交流信号转换成直流信号的功能，
# x7 H# D/ ^1 K  c/ b' iCD4051可以实现仪表的多功能、在回路测量时配合单
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
. y! _/ X$ l2 ?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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单片机可以换一个型号