多路参数巡回检测系统的设计

摘 要：以计算机为中心的现代测控系统，采用数据采集与传感器相结合的方式，能最大限度地完成测试工作的全过程。既能实现对信号的检测，又能对所获信号进行分析处理求得有用信息。现代计算机测试系统能完成对多点、多种随时间变化的被测参量的快速、实时测量，并能排除噪声干扰，进行数据处理、信号分析，由测得的信号求出与研究对象有关的信息的量值或给出其状态的判别。在实际应用中，根据不同的测量对象，选用不同的传感器，不同的传感器具有不同的输出信号。传感器接口电路的选择是根据传感器的输出信号特点和用途确定的，所有传感器接口具有多样性。文章主要研究传感器与微型计算机的常用接口电路。

关键词：测控；传感器；输入通道；接口电路

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）29-0017-02

1 传感器输出信号的检测电路

传感器的接口电路中完成对传感器输出信号预处理的各种接口电路统称为检测电路，经检测电路预处理过的信号，应成为可供测量、控制使用及便于向微型计算机输入的信号形式，下面介绍几种常用的电路。

1.1 阻抗匹配器

1.3 放大电路

传感器的输出信号一般比较微弱，需要放大电路将其输出的直流信号或者交流信号进行放大处理，为检测系统提供高精度的信号。

反相放大器基本电路如图4所示，输入信号通过Ri接到反相器输入端，同相输入端接地。输出信号通过反馈电阻Rf反馈到反相输入端。同相放大器的基本电路如图5所示，输入电压直接接入同相输入端，输出电压通过反馈电阻Rf反馈到反相输入端。

2 传感器与微型计算机的连接

由检测电路预处理过的检测信号在输入微型计算机前还要经过相应的接口电路进行处理，转换成CPU能直接进行运算处理的信号，如模拟信号要转换成数字量，而数字信号也要转换成能被计算机能接受的数字量。不同类型的传感器输出信号不同，进入计算机的接口电路也不同。多路模拟信号输入通道的结构比较复杂。

2.1 多路模拟开关（MUX）

在输入信号有多个时，常用多路模拟开关对它们进行巡回检测，以节省A/D转换器和I/O接口。这种开关的种类很多，但是它们的工作原理基本上是一致的。CD4051/CC4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5～20 V的数字信号可控制峰值到20 V的模拟信号。当INH输入端为“1”时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。

2.2 采样保持器（S/H）

A/D转换芯片完成一次转换需要一定的时间。当被测量变化很快时，为了使A/D转换芯片的输入信号在转换期间保持不变，需要应用采样保持器。采样保持器有两种运行模式——采样模式和保持模式，由模式控制信号控制。开关K受模式控制信号控制，在采样模式下，开关K闭合，A1是高增益放大器，其输出对CH快速充电，使CH上的电压和输出电压Uo快速跟踪Ui的变化，即Av=1。

3 任务实施过程

在电厂和变电站中，电网中的电压和电流由于多种原因常常处于波动的状态，为了给工作人员提供有效的数据，并在超值的范围类采取有效措施，检测电网中电压和电流值是非常必要的。另外，变电站为了能够保持高压线路的畅通，还要检测其他的一些参数。主要采用TLC2543作A/D转换器，把电压和电流等其他参数实时转换成数字信号，A/T89C52作CPU，进行数字信号处理，PS7219作LED显示驱动器，把监测的电压和电流值多参数巡回显示出来。在下图中，可以用多个pt100作温度传感器，用敏感湿敏电容作湿度传感器，用光敏电阻作光强传感器，用微压力传感器感应气压和风力，至于电网由于这些参数变化不是很快，无需保持器。输入通道只由多路模拟开关和A/D转换器组成。A/D转换器选用TLC2543，其为11通道、12为ADC，且内部具有11通道选通模拟开关，因此不需要另加多路模拟开关。如果通道不够，有些参数可以采用数字式传感器直接和单片机的I/O接口相接。有些参数可将其信号转换成脉冲信号来计数，如检测高压的工作频率。系统检测可以按下图连接方式完成。通过LED显示，应能很直观的观察到各个参数的变化情况。改变环境参数看各个信号随着变化。

4 结 语

本次电子技术综合设计以传感器应用为基础，系统设计电路板。计算机测试系统能完成对多点、多种随时间变化的被测参量的快速、实时测量，并能排除噪声干扰，进行数据处理、信号分析，由测得的信号求出与研究对象有关的信息的量值或给出其状态的判别。本文对传感器与计算机接口有实际应用价值。

参考文献：

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