智能仪表原理与应用技术
9.2.4 硬件总体方案设计
更新于2009-06-16 14:58:28

(1)硬件功能模块设计

按照需求分析说明,系统的硬件应包含以下模块,模块之间的关系如图9-2-3所示。


图9-2-3 模块关系图



(1)微处理器模块;
(2)温度测量模块;
(3)模拟量输出模块;
(4)继电器控制模块;
(5)显示模块;
(6)按键模块;
(7)电源模块;
(8)存储模块;
(9)看门狗模块。

(2) 硬件模块连接说明

1)温度测量模块中包含传感器、信号变换与放大电路、滤波电路、AD转换电路等部分。传感器选择Pt100铠装铂电阻,其优点是测量精度高,稳定性好,置换性好,调试与维护简单。铂电阻信号经变换电路变换为与温度信号相对应的电压信号,滤波采用低通电路,再经过AD转换电路,变换成数字信号传送到微处理器模块。选择10位串行AD转换芯片来实现温度信号的模数转换,测量分辨率可达到1/1024。

2)显示模块包括驱动和显示器件部分。微处理器将数字信号传送到驱动部分,驱动电路点亮显示器件,显示器件选用3位LED数码管和7个发光二极管。其中:5个发光二极管显示当前测量温度与五个温度设置点的位置关系;2个发光管指示2个控制继电器的状态;

3)模拟量输出模块包括10位串行DA转换电路和电压/电流转换电路。微处理器将控制输出信号(0~1023)送到DA转换电路,变换为模拟电压信号,经转换电路变换为4~20mA电流信号输出。

4)继电器控制模块包括开关量输出接口电路,驱动电路和继电器,继电器包括加热、冷却和报警共3个继电器。微处理器输出开关量控制信号到接口电路,再经过驱动电路控制继电器。

5)按键模块就是按键信号转换电路,把按键的触点信号变换为开关量信号,连接到微处理器。共采用3个按键,分别为SET、ADC和DEC键,以实现参数设置状态转换、移位、数码加、减及数据读写等操作功能。

6)存储模块就是存储器电路,采用掉电不丢失数据的EEPROM存储器,与微处理器直接相连。选择I2C总线器件可减少微处理器的硬件接口开销。

7)看门狗模块可采用商品化的看门狗器件构成,与微处理器直接相连。

8)电源模块宜采用开关电路将外部的24V直流电源变换为微处理器所需要的+5V电源,可大大提高其转换效率。电源模块的输出连接到其它的所有模块。
 

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