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技術交流
多功能數顯表的研制
發布日期:2011-04-06 15:46:56
 

摘要:設計了一種用于脈沖信號測量的敦顯表,該表可以通過給微處理器設定不同的參數對

所測的脈沖信號顯示不同的內客,具有線速度顯示、轉速顯示、計長顯示、計數顯示等多種功能。

關鍵詞:數顯袁;微處理器;脈沖

 

0 前言

工業現場的儀表信號通常分為模擬信號和脈沖信號(智能儀表采用通訊方式)兩種。對模擬信號的測量,現在市場上大量的三位半或四位半數顯表就能夠基本滿足需要。而對于脈沖信號的測量,現在市場上的數顯表由于功能單一,轉速表只能顯示轉速,計數表只能計數,計長表只能計長等等,缺乏一種能夠集各種功能于一體的數顯表,因而難以解決脈沖信號的測量顯示問題。

現場儀表傳送過來的脈沖信號,其脈沖頻率包含有所測的信息,要將這些信息顯示出來,就要測量這些脈沖的頻率,并加以不同參數的修正,通過計算顯示所希望顯示的內容。

 

1 脈沖頻率測量的基本方法

11 T法測量

對于低頻信號,可直接按測量一個脈沖的周期算出頻率。例:假設待測脈沖周期為05s,定時器定時50μs,那么定時器在一個周期內就會溢出10000次。測量結果為:周期T=50×10000=500000μs=0.5s,測量誤差為110000=0.1%。同理,20Hz時,測量誤差為1‰。若想提高測量精度,可減小定時器定時或者在軟件計算上將定時器的最后一個定時值也取出并進行計算。T法測量示意圖如圖1所示。

12 M法測量

M法測量的原理比較簡單,如圖2所示,即定時數脈沖數,適用于高頻。例:定時時間為1s,在1s時間內計數脈沖個數為2000個,則脈沖頻率為2kHz,測量誤差為:12000=05‰,足以滿足數顯表測量的精度要求。

13 MT法測量

對于脈沖信號經整形電路74LSl4處理以后可得到整齊的方波信號。MT法測量的原理就是計脈沖信號個數M。,又測量M,個脈沖的時間,測量原理如圖3所示。

Fs=M1*Fp/M2

式中:Fp——定時脈沖頻率,Fs——待測脈沖頻率。

表頭的采樣時間大于等于2s(不定),定時器定時20μs。假設所測量脈沖的頻率為50Hz,則:Ml=50×2=100(由中斷0計數輸人)

定時脈沖個數:T2000000200=10000

測量誤差:I10000=0.0001(約為0.1)

在軟件處理上當時間等于2s時,也許最后一個脈沖周期還未測完,一直要等到最后一個脈沖測完。所以在測量時M1T都不是定值,將測量的M1T加以計算,即可得到頻率值:F=M1/T。該頻率適用于低頻和中頻,因為定時器定時200μs限制,MT法測量頻率不宜過高,最高到5kHz

1200=1(200*0.00001)=5kHz

該表可測量的頻率范圍為低頻(o52kHz)、高頻(225kHz),對于低頻采用MT法,對高頻采用M法。

 

2 系統電路結構及工作原理

該表采用MCS-51系列的單片機AT89S51作微處理器,串行EEPROM 93C46作為參數記憶單元,參數按鍵設定,外形最大尺寸48ram×95mrnXl30mm,具有體積小,重量輕,安裝調試方便,安全可靠等優點。其電路結構如圖4所示。

由外界輸人表頭的脈沖信號經過光電隔離器隔離,集成電路74LSl4信號處理后,輸入單片機AT89S51的中斷0口,經單片機計算后送LED顯示器顯示,段選信號由單片機的PO口輸出,經驅動器2003驅動顯示器的段選信號,位選信號由單片機的P2.0P2.4口輸出,經驅動器2003驅動顯示器的位選信號,按鍵信號的公共端接在單片機的P2.5口,由軟件判斷按鍵是否按下以及是哪個按下,帶掉電保護功能的串行存儲器AT93S46接在單片機的P1.0P13口.用作參數的存儲。

 

3 多功能數顯裹軟件結構及流程

在硬件電路確定的情況下,數顯表的功能通過軟件來實現。表頭的軟件設計是在程序初始化后根據P鍵是否按下來判斷是設置參數還是直接測量。因為參數在設置好后不能隨意更改,在設置參數時加上口令,口令通過方可修改參數,參數設置都通過上升、下降兩鍵來完成,連續按住上升或下降鍵,數字設置越來越快,設置方便。每一參數都有相應代碼,該表現共有5個參數可設,其中CD01數顯表功能代碼、CD02表示每轉脈沖個數、CD03表示減速比、CD04表示輥子周長、CD05備用。數顯表根據需要選用這些參數,側如:

(1)轉速功能需要的參數為:

cD01:設定為1,表示此表是轉速表

CD02:每轉脈沖數CD03:減速機減速比,沒有減速機則設定為1

根據這幾個參數,在輸入脈沖信號時,數顯表顯示轉速。

(2)線速功能需要的參數為:

CD01:設定為2,表示此表是線速表

CD02:每轉脈沖數

CD03:減速機減速比,沒有減速機則設定為l

CD04:輥子周長

表頭其它功能根據需要設定參數表頭自身可以計算顯示,這里不再詳細敘述。

表頭軟件流程如圖5所示。

4 結束語

“多功能數顯表”是在我們原來研制的xQⅢ型車速/轉速顯表的基礎上研制出來的,其硬件使用的是成熟電路,在實驗室烘箱連續運行檢驗,其工作性能穩定,現已有少量投入工業現場使用。通過現場長時間的試驗運行,證明多功能數顯表硬件設計合理,顯示準確直觀,是一種理想的數顯裝置,可以產品化、批量化生產。


 


 


 

 

 
 
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