基于ColdFire MCF52223和AD5420的闸门开度仪设计

2.5 其他模块

模拟信号调理模块采用高性能仪表放大器AD620作为核心器件，AD620是基于改进型三运放结构的单片集成仪用放大器，具有极高的输人阻抗和共模抑制比、功耗低(最大工作电流仅1.3 mA)、精度高，其最大非线性度40 ppm，最大零漂电压50 μV，最大温漂电压值0.6 ?滋V/度，非常适合用于荷重检测等精度要求较高的系统。

显示模块采用三片TM1620驱动12只共阴8段数码管和10只LED指示灯。TM1620是一款国产的数码管驱动控制专用芯片，内部集成有MCU 数字接口、数据锁存器、LED高压驱动、键盘扫描等电路，性价比较高，比常用的74HC595使用方便，而且比CH451便宜很多。

3 软件设计

软件设计包括下位机软件和上位机监控软件两部分。下位机软件主要完成按键中断处理、格雷码转换、预设报警值、数码管扫描显示、控制继电器动作和定时上传闸门运行数据等功能。上位机监控软件采用LabVIEW+Access数据库编写，包括控制面板、状态显示、参数设置、单闸控制、多闸控制、密码服务等界面，可以实时监控各孔闸门的运行情况、远程设置运行参数、定时保存各闸门的运行记录。

闸门运行状态显示界面如图6所示，通过此界面可以实时监测各孔闸门的左右钢丝绳荷重值、当前开度值、开度上下限值、运行状态和报警状态，并可以保存闸门的运行记录。按下参数设置按钮可以进入参数设置界面对各闸门的运行参数重新进行设置。

闸门参数设置界面如图7所示，通过此界面可以重新设置闸门的开度上下限值、左右荷重预警及报警值、设置手动操作功能、报警状态及显示方式等，参数设置完成后，参数值将自动保存到ACCESS数据库的对应表中，闸门将按照新的运行参数运行。另外，在此界面中还可以对单个闸门的运行状态进行监视和控制。

另外，控制面板界面负责显示所有的子界面跳转按钮及菜单，方便操作人员快速选择需要的子界面（操作时也可以用子界面上已有的一些快捷按钮在常用子界面间快速切换）；单闸控制界面和多闸控制界面负责闸门群的运动控制；密码服务界面可以设置系统登录密码和参数修改密码。

按照项目实施方案的要求，设计了一种基于ColdFire MCF52223和AD5420的闸门开度仪，并开发了相应的上位机监控软件。通过在现场安装使用后表明，该仪表具备较强的信息处理能力和抗干扰能力、控制精度高、接口丰富、通用性好，满足了设计要求。在今后的设计中，还可以考虑为该仪表增加水位传感器和流速传感器接口，以获得更多的水文信息，从而更加精确地控制闸门运行，在水利基础设施建设中发挥更大的作用。