基于PIC16F877多路巡检控制仪的研制

1　多路巡检控制仪的硬件设计
　　硬件电路包括CPU、按键、LED显示器、发光二极管、A／D、D／A、增益可调放大电路、译码电路、RS－232、继电器控制电路、电源等，见图1。
　　电路的工作原理：仪表上电进入16路信号巡回检测状态，同时将检测的结果经过计算送入显示，并经过D／A转换送入模拟信号输出端；当某路信号与设定报警限比较超差时，使输出控制继电器动作；当有按键按下时，产生中断信号通知CPU进入参数设定状态；当PC机通过串行口给多路巡检控制仪发送通讯命令时， 产生中断信号，通知CPU进入解码状态，判断上位机传送的信息，进入不同的通讯程序；在执行完参数设定程序或通讯程序后进入16路信号巡回检测状态。在仪表运行过程中，看门狗一直监视程序的运行状态。

2　多路巡检控制仪的软件设计
　　软件设计采用模块化结构。共分为11个模块，包括以下子程序（初始化、参数设定、按键输入、读写EEPROM、显示、放大倍数设定、读A／D、数据处理、D／A、通讯）。系统主程序设计流程图见图2。

3　RS－232通讯模块的功能
3．1　功能设计
　　功能1：单路信号测量通讯，连续多路信号测量通讯。
　　功能2：实现多路巡检控制仪的参数设定，可替代按键来完成仪表的参数设定。
3 ．2　RS－232通讯模块的硬件设计
　　在设计中，单片机与PC机采用串行通讯方式，将单片机TXD和RXD的信号通过MAX232进行电平转换后与PC机串行口相连。单片机采用6MHz晶振，选择9600bps的波特率。在单片机与PC机通讯中，采用自约定的协议方式。

3．3　RS－232通讯模块的软件设计
　　RS－232通讯模块的软件设计流程图见图3。

4　计算公式
4．1　线性变化
　　对于0～10mA；4～20mA；0～5V；1～5V；0～100mV；0～500mV信号用线性变化计算公式。
　　参考电压VDD
　　送A／D的电压信号V→对应数字量X
　　送A／D的电压信号V0，V1→对应数字量X0，X1

　　由公式（1）计算出各种信号的（X0，X1）
　　测量范围（物理量）E0～E1→对应数字量X0～X1

4．2　非线性变化
　　对于Cu50、Pt100信号用非线性变化计算公式。
　　用曲线拟合公式方法，找出信号Cu50、Pt100的计算公式。

　　其中不同信号有不同的A0、A1、A2、A3。
　　求解Cu50、Pt100的曲线拟合计算公式见下表。
在表中给出了线性插值法和曲线拟合公式法的结果。经实验证明，用曲线拟合公式计算满足测试精度要求。

参考文献

[1]刘和平．PIC16F87X单片机PIC16F877实用软件与接口技术———C语言及编程［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2002．
[2]秦建敏．PC机与单片机串行通信的多种实现方法［J］．微计算机信息，2000，（3）．
[3]张晋东．仪器仪表的网络设计与实现［J］．仪器仪表与传感器，1998，（1）．
[4]扬常松．单片机测控系统干扰分析与抗干扰措施［J］．自动化与仪器仪表，2003，（1）