基于RS－485總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1 硬件設(shè)計

　　系統(tǒng)整體框圖系統(tǒng)實質(zhì)上是一個集散控制系統(tǒng)，更準(zhǔn)確地說是一個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)概念設(shè)計圖如圖1 所示，系統(tǒng)整體框架圖如圖2 所示。

　　1.1 系統(tǒng)模塊設(shè)計

　　1.1.1 信號獲取模塊

　　系統(tǒng)采集大壩壩內(nèi)各個方位的形變，這種形變反映出各個方位的壓力值。選用NZS - 25 系列差阻式應(yīng)變計，它是一種大量程大應(yīng)變計，適用于大壩及其他混凝土建筑物內(nèi)部、鋼結(jié)構(gòu)等的應(yīng)變量測量。它與一般壓力傳感器的結(jié)構(gòu)不同，是通過測量比值而得到壓力值，其基本結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

　　圖3 中， R1 、R2為敏感電阻，其基準(zhǔn)電阻值為40 Ω ,在其沒有受壓時，2 個電阻的阻值都不會發(fā)生變化，但是當(dāng)受到外界作用的壓力時， R1的電阻值會隨著受到壓力的不同而發(fā)生變化阻值保持不變，這樣R1和R2上的壓降不同，通過2 次測量分別得到R1 、R2上的壓降， 再通過程序計算出它們的比值，就可以反映壓力的變化。

　　1.1.2 信號放大模塊

　　系統(tǒng)采用的壓力傳感器輸出的電壓信號為mV 級，電壓信號過小，不能直接進行A/ D 轉(zhuǎn)換，因此要對其進行放大，以達到轉(zhuǎn)換器的要求。選用專用儀表放大器AD620 芯片。此芯片內(nèi)部采用差動輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡單。AD620 放大器向A/ D 轉(zhuǎn)換器提供的模擬輸入電壓為- 2～2 V ,滿足A/ D 轉(zhuǎn)換器的要求。

　　1.1.3 A/ D 轉(zhuǎn)換模塊

　　轉(zhuǎn)換模塊選用ICL7135 芯片，其典型配置如圖4 所示。

　　ICL7135的時鐘由下位單片機的ALE 端提供，因為下位機在P0、P2 口沒有擴展外圍程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，因此端提供的時鐘頻率為系統(tǒng)時鐘頻率的1/ 12 ;此外，由于前級放大部分采用AD620 ,它是雙電源供電，所以ICL7135 也是雙電源供電，且他們的電源要求相同。ICL7135 和下位單片機的連接采用串行連接，如圖5 所示。

　　1.1.4 電源模塊

　　由于系統(tǒng)下位機位于大壩現(xiàn)場，電源無法從現(xiàn)場取得，必須由上位機提供，因此電源解決方案如圖6 所示。

　　在主節(jié)點部分，通過總電源處理模塊，將交流220 V 轉(zhuǎn)換為直流12 V ,上位機的電源由自身的5 V 穩(wěn)壓模塊提供，通過總電源線將12 V 直流輸送到下位機，下位機及其外圍器件所需的電源都由下位機的電源模塊提供，個別器件所需的特殊電壓，由專用模塊獲得。