《控制系统》课程设计-电量数据采集系统设计汇.doc

《控制系统》课程设计 课题： 电量数据采集仪 系 别： 电气与电子工程系 专 业： 自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 2011 年月日 一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。 二、评分（按下表要求评定） 评分项目 设计报告评分 答辩评分 平时表现评分 合 计 （100分） 任务完成 情 况 （20分） 课程设计 报告质量 （40分） 表达情况 （10分） 回答问题 情 况 （10分） 工作态度与纪律 （10分） 独立工作 能力 （10分） 得分 课程设计成绩评定 一、设计目的 设计一种电量数据采集仪用于实现电压、电流交替显示，如果单独查看电压或电流，可以通过安检控制查看电压或电流。 二、设计要求 1、绘制多电量采集系统结构框图。 2、实现电压、电流的交替显示。 3、若单独查看电压或电流，可以通过安检控制查看电压或电流。 三、系统设计 一、总体设计 系统结构框图 本设计是AT89C51单片机控制的电量检测系统。其工作原理是：先由电量传感器采集数据，启动A／D转换，后将数据读入单片机中进行运算并显示，即由数据采集，数据分析和数据处理三部分完成。 本设计中，控制系统的控制器有单片机AT89C51为核心，系统采用WB1414AS1（交流电流传感器）和WBV1414AS3﹝交流电压传感器﹞对电流和电压进行数据采集，并输出标准电流4mA～20mA，WB1414AS1、WBV1414AS3具有新型电磁隔离，高精度变送等优点。AT89C51单片机控制AD0809进行模数转换，数据经过单片机的运算，输出结果，并把结果在4位8段数码管上显示 采用WBV413AS3﹝交流电压传感器﹞和WB1414AS1﹝交流电流传感器﹞对电流和电压进行数据采集。 WBV141AS3技术指标： 输入规格：10V～1000VAC 输出规格：4mA～20mA 响应时间: 250MS 负载能力：6V 静态功耗：50MW 供电电源：+12或+24 其他指标：（1）线性范围：0～120%标称输入 （2）输入频响：25～5K （3）环境条件：0℃～+50℃ WB1414AS1技术指标： 输入规格：5A～50A 输出规格：4mA～20mA 精度等级：0.5级 响应时间：300ms 负载能力：6V 静态功耗：800mW 供电电源：+12或+24 其他指标：（1）线性范围：0～120%标称输入 （2）输入频响：25Hz～5kHz，特别适合工频至中频 （3）环境条件：0℃～+50℃。A／D转换器的种类繁多，工作原理各异，但逐次比较型A／D转换器是应用较多的类型之一，其原因是该类型的A／D转换器转换速度快、精度高。因此本次设计选用一款逐次比较型A／D转换器ADC0809. 被采样的电压、电流信号分两路进入ADC0809进行模数转换，写信号WR和P2.7控制ADC0809的地址锁存和转换器，即当START上沿时，所有内部寄存器清零；下沿时，开始进行A／D转换，在转换期间，START应保持低电平。EOC通过非门连接到AT89C51的INTO脚，可通过查询方式来检测转换是否完成。当EOC为高电平时，表明转换结束，否表明正在进行A／D转换，即ECO=1时，读信号RD和P2.7控制的ADC0809的OE信号即控制三条锁存器向单片机输出转换得到的数据。 ADC0809引脚图 C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 通道选择表 （3） 键盘输入部分 在此系统中，查看电压、电流只需要两个按键，比较简单，所以就采用独立式按键接口电路。 3、 LED显示部分设计 LED的动态显示方式 在多位LED显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应的并联在一起，有一个8位I/O控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O线控制，实现各位的分时选通。其中段选线占用一个8位I/O口，而位选段占用一个4位I/O口。由于各位的段选线并联，段码的输出对各位来说都是相同的，因此，同一时刻，如果各位位选线都处于选通状态的话，4位LED将显示相同的字符。若要将各位LED能够显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时段选线上输出相应位要显示字节的段码。在确定LED不同位显示的时间间隔，不能太短，因为发光二极管从导通到发光有一定的延迟