基于单片机的监测分站IF转换板的技术改进.doc

基于单片机的监测分站I/F转换板的技术改进 张宏1，2王绍武2 1郑州轻工业学院 2平顶山工业职业技术学院 摘要：监测系统分站输入的传感器信号有电流型也可以是频率型，由于早期的I/F转换板采用分离器件制作，其功耗大，电流转换为频率的误差大，转化速度慢，这给监测分站的电源、测量精度及快速测量等要求带来一系列问题。为了减小其功耗，提高转换精度本论文采用单片机技术对监测分站I/F转换板的技术进行研究。 关键词：分离器件、转换、快速测量、调节方便 引言 目前国内矿井的监测系统大部分是采用北京瑞赛公司的KJ2000N监测系统，而监测系统配接的传感器型号很多，不同厂家生产的传感器输出信号也不相同，有频率型和电流型两种，因此，监测分站要先将输入的电流型信号变换成频率型后送给监测分站的单片机进行数据转换处理。 由于早期的I/F转换板采用分离器件制作，其功耗大，电流转换为频率的误差大，转化速度慢，这给监测分站的电源、测量精度及快速测量等要求带来一系列问题。本论文采用单片机及数字集成电路代替分离器件，将会使该电路的功能加强、体积更小、功耗降低、转化速度加快、误差更小、使用调节更方便。 1设计框图 图1 原理框图 2硬件电路 电源电路 I/F转换电路的电源是将监测分站的+12V电源，经过三端稳压器LM7805后输出+5V电源。 图2 电源电路 （2）单片机选择 单片机选择MSP430F4250功耗低的微处理器I/V转换电路 采用LM358集成运算放大器作为I/V转换电路。第一级集成运放为I/V转换电路，R8为高精度电阻其输出电压 ,第二级集成运放输出电压调节当输出电压没有达到设定值时，调节VR2电位器使输出电压达到要求。 图3 I/V 转换电路 （4）输出接口电路 由于单片机输出的为电压信号而传感器输出的要求为200HZ～1000HZ的频率型信号，故要将电压型转换为频率型为了简化电路提高输出信号的稳定性，故采用集成芯片来实现V/F转换。由运算放大器和555 时基电路组成的V / F 转换转换器，如图4所示。在图中，为输入电压，F为输出信号的频率。运算放大器与、共同组成双向积分电路，555 时基电路与、 共同组成单稳态电路。 图4 输出接口电路 3程序设计 图5主程序流程图 图6采样子程序流程图 4结束语 本设计由于硬件高度集成，零部件数量大大减少，部分功能用软件来实现所以具有较高的可靠性而其输出信号准确，同时单片机采用超低功耗的MSP430F4250降低了供电电源的功率输出提高了数据的转化速度、误差更小、使用调节更方便。