毕业设计终期答辩.ppt

远程直流电压电流值采集装置的设计 指导老师 一 课题意义 雷击是造成地行业仪器装备损坏 影响观测数据稳定性和连续率的重要因素 分析论证了二级隔离式的设计原理和实现智能化的方法 采用单片机和以太网技术研制出了可装备使用的整套智能电源装置 包括机柜 硬件电路和上位机软件 该装置实用性强 需求紧迫 对于站点分散 隔离防雷且需要对电源进行远程监测 控制的台站具有很好地实用价值 成果转化和推广应用具有很好的前景 二 课题需要完成的内容 1 防雷隔离设计技术 2 支持供电参数远程监测 数据查询 3 支持远程对接入负载进行上电复位 冷启动 4 出现电源数据异常 通信中断时 会自动发出报警信息 5 采用蓝屏或黄绿屏液晶显示 让工作模式 状态显示更加直观 6 具有快速充电和浮动充电功能 电网适用能力强 兼有过热 短路保护 过充保护 过放保护 让设备充电效率高 空载损耗低 系统运行安全 稳定 可靠 使用寿命长 具有较高性能价格比的新装置 三 设计成果 1 总体方案设计本设计的检测系统采用的是STC12C5A60S2型单片机 它的P1口带10位的A D转换器 因有2路电压电流值 所以一共要占用P1口的4个口 分别是P10 P11 P12和P13口 电压 电流值通过运放电路的处理 送到单片机的P1口 单片机将得到的电压电流值通过串口转以太网模块上传到上位机 实现了电压电流值的检测和显示 2 硬件设计2 1控制模块考虑到检测系统要用到模数转换器 所以必须采用带A D转换器的单片机 STC12C5A60S2单片机指令代码完全兼容传统8051 工作频率范围 0 35MHz ROM容量可达62K 片上集成1280字节RAM 支持ISP IAP 无需专用编程器 集成8路10位高精度A D转换器 转换速度高达每秒25万次足可以满足本设计的要求 再加上其性能可靠 价格便宜 便于本科生入门 所以采用STC12C5A60S2单片机作为系统控制芯片 2 2电压采集原理图 图2 4中网络标号load2 接采集电压端 通过分压电位器获取电压值load2 V送单片机进行模式转换 采样值的标点可以调节电位器的旋钮 测量范围广 并且可以手动调节测量精度 2 3电流采集原理图 使用检测电阻加运放的方式进行电流测量 简化电路图见图2 5 其优点在于成本低 精度较高 体积小 但存在温漂较大 精密电阻的选择较难和无隔离效果的缺点 在高端检测时 电阻与运放的选择要求高 对检测电阻 成本低廉的一般精度较低 温漂大 而如果要选用精度高 温漂小的则需要用到合金电阻 成本将大大提高 运算放大器采用LM358 两路低边电流检测原理图如图2 6 load1 和load2 为负载正端 load1 I和load2 I连接单片机模数转换器端口 测量能力强 2 4电源设计 电源是整个系统的能量来源 它直接关系到系统能否正常运行 本设计中的单片机 运放芯片采用7805芯片稳压后得到 5V电源供电 这样就将舵机的供电系统与单片机的供电隔离开来 抑制了舵机转动的时候对单片机的供电产生的扰动 7805芯片是一个三段正电源稳压芯片 输入电压为 5V 18V 输出电压为 5V 其最大输出电流为1 5A 有热过载保护 短路保护 输出晶体管安全工作区保护功能 在该芯片两端的电容起到滤波作用 使输出电压更加平滑 稳定 总结 本文介绍了一款隔离式电压 电流采集的设计方案 隔离式设计 大大提高了系统的自身防护能力 电压 电流采集单元 结构简单 易于实现 测量范围广 独特的电位器校准功能 大大提高了系统的准确度 实现了一款高性能 低成本的隔离式电压 电流采集的解决方案 方案中步进实现了传统的数据采集系统的一些基本功能 还对其的时代适用性 适用性进行设计 采用工业以太网接口 可远程实现监控 数据回流 系统预警等等功能 论文结构 引言1总体方案设计2硬件设计2 1控制模块2 2电压采