電流模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
對(duì)于采用微控制器構(gòu)成的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般硬件是骨架，而軟件則是靈魂。只有通過(guò)良好的程序支持，系統(tǒng)才能完成相應(yīng)的功能。本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)出程序運(yùn)行的流程圖，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能分塊進(jìn)行。對(duì)某些關(guān)鍵部分，則還要考慮算法問(wèn)題。在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的軟件部分又可由主程序和各模塊子程序構(gòu)成。這里只對(duì)主程序流程設(shè)計(jì)做介紹。
本系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)的功能是：由鍵盤實(shí)現(xiàn)直流和交流信號(hào)的切換，并通過(guò)按鍵輸入想要產(chǎn)生的直流信號(hào)的幅值或交流信號(hào)的平均值和峰峰值，然后通過(guò)一個(gè)確認(rèn)鍵，使要輸出的信號(hào)通過(guò)單片機(jī)處理后，再由后續(xù)電路處理，最后經(jīng)A／D采集回單片機(jī)，輸入值和輸出值均要實(shí)時(shí)顯示。硬件設(shè)計(jì)時(shí)，也采用一個(gè)鍵作為直流和交流模式的切換，即MODE鍵。并用兩個(gè)鍵分別控制顯示值的上調(diào)和下調(diào)，即UP鍵和DOWN鍵。再用一個(gè)鍵作為確認(rèn)鍵，即SET鍵，即通過(guò)此鍵來(lái)設(shè)置要輸出的值。主程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先初始化各寄存器，并判斷是否有按鍵，如果有，則轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理子程序；如果沒(méi)有，則根據(jù)SET鍵和MODE鍵標(biāo)志位的情況轉(zhuǎn)到直流或交流部分處理。直流和交流部分涉及到D／A和A／D的子程序設(shè)計(jì)。按鍵部分涉及到D／A和A／D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的處理和顯示數(shù)據(jù)的處理。根據(jù)以上詳細(xì)分析設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)的主流程如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/179310.htm
3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試及分析
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)試可采用仿真在線測(cè)試的方法。數(shù)據(jù)測(cè)試分為直流測(cè)試和交流測(cè)試兩部分，直流測(cè)試可采用不同的反饋電阻Rf進(jìn)行測(cè)試，表1所列是Rf=10 kΩ，RL=1Ω時(shí)的測(cè)試結(jié)果，圖4是直流輸入輸出值與實(shí)測(cè)值的比值曲線。
從測(cè)試結(jié)果可以看出，其實(shí)際偏差被控制在3％以內(nèi)，故可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)使系統(tǒng)在輸入為4 A的情況下連續(xù)工作15分鐘，結(jié)果證明：其輸出始終穩(wěn)定在4．03 A。
交流測(cè)試可采用輸出方波調(diào)試。輸出結(jié)果是占空比為1：1的51 Hz的方波。其結(jié)果如圖5所示。
4 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試和測(cè)試結(jié)果分析證明，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)交流、直流電流信號(hào)的產(chǎn)生。其中直流電流發(fā)生范圍可從0～4 A，步進(jìn)值為0．01A；交流目前只能產(chǎn)生方波，其平均值和峰峰值均可調(diào)節(jié)，頻率為51 Hz；直流信號(hào)可以實(shí)時(shí)顯示，顯示偏差小于1％，顯示結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的偏差在3％以內(nèi)；也可以將必要的數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳給上位機(jī)。盡管系統(tǒng)仍然存在不足，但已可模擬高壓電流環(huán)境，從而完成對(duì)光纖電流傳感系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
本系統(tǒng)還可增加頻率可調(diào)功能。實(shí)際應(yīng)用中的光纖電流傳感器不會(huì)僅僅局限于50 Hz的交流電測(cè)量，還需要用高頻電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。而要作為一個(gè)終端設(shè)備，它不應(yīng)當(dāng)僅僅能夠?qū)⑺钄?shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，還要能實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析并反過(guò)來(lái)控制終端。因此，對(duì)此系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)應(yīng)的虛擬儀器，是其今后革新的方向。
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評(píng)論