基于MCU的智能流量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

4 功能電路

信號的測量只是流量監(jiān)控的前期工作，要實現(xiàn)流量監(jiān)控的智能化就要設(shè)計功能完整的電路，完成數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)化、根據(jù)數(shù)學(xué)模型進行控制處理、參數(shù)設(shè)置及結(jié)果顯示、打印及輸出等。

4.1 系統(tǒng)電源

為了減輕系統(tǒng)硬件重量和體積，同時綜合考慮系統(tǒng)對電源的要求，需要雙5V電源供電。對硬件電路參數(shù)分析，經(jīng)計算選用+5V(1A)， -5V(200mA)非對稱高頻電源模塊HAW6-220D5F。其轉(zhuǎn)換效率典型值為80%;開關(guān)頻率100KHz;具有保護(過壓，過流，過熱，短路保護)和自恢復(fù)功能。

4.2 打印接口和輸出

另外系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計了打印機接口和輸出接口。打印機接口采用RS232協(xié)議，可外接一個微型打印機。變送輸出采用一般的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832，該芯片與微處理器完全兼容，具有8位分辨率。該芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點而應(yīng)用廣泛。采用DAC0832輸出0-l 0mA、4-20mA， 0-5V， 1-5V信號。當(dāng)需要輸出信號為電壓信號時，可將電流短路環(huán)短接。

4.3鍵盤與顯示

在流量監(jiān)控系統(tǒng)中由于要顯示的數(shù)據(jù)位數(shù)較多，而單片機要實時的采集和處理現(xiàn)場數(shù)據(jù)，因此顯示不能占用太多單片機的時間;同時系統(tǒng)的參數(shù)輸入需要通過按鍵來實現(xiàn)，這就要求設(shè)計鍵盤和顯示電路。系統(tǒng)中采用專門的顯示驅(qū)動電路ZLG7289來驅(qū)動共陰極數(shù)碼管，該芯片同時也可以接64個按鍵，如果有鍵按下，那么該芯片會輸出中斷信號，訪問該芯片則會得到一個編碼好的按鍵值，這樣就可以進一步可以節(jié)省單片機查詢按鍵的時間，而且為處理按鍵帶來了極大的方便。

4.4 日歷時鐘電路

為了使系統(tǒng)能夠記錄發(fā)生的意外事件時間和打印當(dāng)前時間下的累積流量和各種補償參數(shù)值，我們設(shè)計了時鐘芯片電路。時鐘芯片采用Philips公司的PCF8583， PCF8583是內(nèi)含I2C總線接口功能的具有極低功耗的多功能日歷/時鐘芯片，該芯片和單片機之間采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)，另外該芯片提供256字節(jié)的RAM單元。

本文作者創(chuàng)新點:

在本系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計中，本著模塊化的設(shè)計思想，設(shè)計了模擬信號采集處理電路，信號A/D轉(zhuǎn)換電路，程序下載升級電路，顯示和鍵盤電路，日歷時鐘電路，打印及輸出電路，各個電路之間自成體系，同時又相互關(guān)聯(lián)。程序下載電路利用單片機的ISP特性，使得系統(tǒng)開發(fā)完全擺脫了編程器，系統(tǒng)開發(fā)效率明顯提高，系統(tǒng)開發(fā)成本降低。