基于at89c51单片机的智能仪表设计与实现

Beidou

引言
" T6 h" G% R9 ]6 H) v电气仪表有模拟式和数字式两种类型。模拟仪表
% r. J8 Z' A7 [% D历史悠久，其原理及制造工艺均已成熟，该类仪表
7 @: Q9 I/ M2 Q9 P- [+ `(带附加装置)可以实现指示、记录、调节、报警等
) {- M: J6 K! N+ ~' N& O4 C功能，其特点是通过指针的移动，能连续、直观地反
+ I6 d8 J# k, b; h映被测变量(参数)的测量结果及变化过程。模拟仪
表存在固有的局限性，其显示精度受到表盘刻度限
3 p) F7 ~: F  u- @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
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
0 O) @' a  O, I0 n4 ~% g应工业自动化发展的需求。数字仪表是电子技术、计
3 {) f+ r5 r: Y8 X7 H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
; U: X0 O* ~0 J% E率高(分辩率不受表盘刻度的限制)等优点，还能实
9 p; _& d) K- {+ \0 u- i/ t% o4 ^" T现人机对话。生产的发展对显示记录仪提出了越来越
高的要求，需要仪表既准确的显示、记录参数大小，
又能借助电脑连续反映出参数变化的过程和趋势。用
, o8 \9 I9 O2 \% h  S户需要通过测量仪表准确判断设备运行状态从而有效
4 d! w! ^2 o  p, {/ a( r% @分析数据和实现遥测，传统的单圈指示已经不能满足
! q5 x9 J2 A& o7 r8 T9 @要求。因此，这种带有CPU的智能数字式显示记录仪，
能与电脑有效连接以实现连续记录和数字显示仪表保
; ?" C2 E$ I0 o- @护等的优点于一体，对仪表技术的开发和应用都有重
; j) e' r2 E# Q& p$ ^( V6 k4 t要探讨价值。
5 t: p; @. Q. ~  a0 F/ h1系统组成及工作原理
% c" O# p4 C7 N9 i本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成，硬
$ _; j# o0 L& W9 g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
- |( e) y, a9 ~: x等。其工作原理是AT89C51单片机通过道路选择电路
& @' o) Y4 V' WCI)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
$ v0 y% k, I# R/ Y* q) ^1 m: J, t5 n131331(v／F)转换为脉冲信号，AT89C51单片机对输入
9 A, F* t9 Y8 ^1 l( k  ^$ x9 N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。
8 X( g0 K7 e9 o8 M3 M" \1．1硬件构成
! o; V! H4 R. I& N+ z$ z该系统硬件主要包括以下几个模块：AT89C51主控
8 C0 d- }; T3 C' b$ p9 r模块、有源整流电路IM324、道路选择模块0)4051、电
0 S; N2 E5 _# v) @/ @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
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，
CD4051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
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