电气毕业设计_电动机设备运行参数远程监控系统设计

1、电气毕业设计电动机设备运行参数远程监 控系统设计电气毕业设计电动机设备运行参数远程监控系统设计 毕业设计（论文）题 目 电动机设备运行参数远程监控系统设计 学 院 计算机与控制工程学院专业班级 学生姓名指导教师成绩2013年6月16日II摘要随着工业 技术的快速发展，电气设备远距离监控也越来越具有广泛的 应用和发展前景。对于电动机，作为自动控制装置中不可缺少的动力执行部 分，必须时时刻刻知 道其是否正常工作，是否正常运行，以避免产生不必要的损失。由于工业现场的恶劣条 件，为了提高工作效率，使得电 机性能的远程精确测量显得更为重要。本文根据电动 机的运行特点，采集电动机的电压、电流、 转速和温度

2、四个基本参数数据，用以观察电动机是否在正常工作状态中，如果由现工作异常，可以及时发现，并及时 停机提示处理。该系统先将采集的实时参数显示在现场液晶上，并将数据 通过GPRS传送到互 联网上，即传入计算机中进行处理和 操作以便观察和保存。实现了用户不在现场也能知道现场情况。在设计方面，单片机编程是采用C语言设计，其中单片机之间的通信 采用Modbus协议与 RS-485接口，使得子单片机与主单片机直接的通信变得更加稳定可靠。PC机中上位机是在LabWindows/CVI开发平台中用C语言设计，其中包括每个电机是否正常运行的显示、单个电机参数的图形显示、增添删减电气设备、历史数据 保存 和数据的保

3、存。软件的界面友好，显示直观，操作简单。关键词：单片机；参数采集；GPRS; LabWindows/CVI III Abstract With the development of science and technology industry, remote monitoring device is also increasingly wide range of applications.For the motor, automatic control device as an indispensable part of the dynamic execution must always k

4、now that it is working, whether the normal operation, in order to avoid unnecessary losses.Because of the harsh conditions of industrial field, in order to improve work efficiency, making precise measurements of the remote motor performance is even more important.Based on the characteristics of the

5、motor running, collecting the motor voltage, current, speed and temperature four basic parameters of the data, to observe whether the motor in normal working condition, if there is not working properly, you can discover and promptly shut downprompt treatment.First acquisition time of the system para

6、meters are displayed on the LCD field, and data transmitted to the Internet by GPRS, which are processed into the computer and operate in order to observe and saved.Achieve the user off-site, to know the situation. In terms of design, microcontroller programming using C language design, in which com

7、munication between the microcontroller using Modbus protocol and RS-485 interface, so that the sub MCU and host microcontroller direct communication becomes more stable and reliable.PC, position machine is in the LabWindows / CVI development platform using C language design, including whether the no

8、rmal operation of each motor show, a single graphical display of motor parameters, historical dataretention and datapreservation.Software is user-friendly, intuitive display, easy to operate. Keyword :MCU; Parameter collection ; GPRS; LabWindows/CVI IV 目 录摘要摘要I AbstractII第第1 1章章绪论绪论1 1.1课 题研究的背景和意义1

9、 1.2本系统的发展现状与趋势1 1.3本系统实现目标2第第2 2章章总体框架的设计总体框架 的设计4 2.1电机监控系统结构设计 4 2.1.1主控制器设计4 2.1.2检测模块方案设计6 2.2数据通信方案设计9第第3 3章章 硬件电路设计硬件电路设计.12 3.1核心控制系统的设计.12 3.1.1 STC12C5A60S2 单片机简介 12 3.1.2 STC12C5A60S2单片机的最小系统设计12 3.2系统供电电源设计.13 3.3光电隔离模块.15 3.4参数采集模块.16 3.4.1 电压检测采集模块.16 3.4.2电流检测采集模块.16 3.4.3温 度检测采集模块.17

10、 3.4.4转速检测采集模块.17 3.5 GPRS 通信设计18 3.6 LED12864显示部分18第第4 4章章 参 数监测系统的程序设计参数监测系统的程序设计.20 4.1主控制器程序设计.20 4.2参数采集模块程序设计.21 4.2.1电 压检测程序设计.21 4.2.2脉冲检测程序设计.21 4.3数据传 输协议程序设计.22 4.3.1 RS485网络.22 4.3.2 CRC 校验.23第第5 5章章上位机程序设计及实验效果上位机 程序设计及实验效果.24 5.1 LABWINDOWS/CVI 简介24V 5.2 WINDOWS 窗体设计及操作说明.24 5.3上位机程序设

11、计.28 5.4实验效果显示图.29结论结论.32参考文献参考 文献.33附录附录1 1主控制器参考程序代码主控制器参 考程序代码34附录附录2 2测量模块程序代码测量模块程 序代码46附录附录 3 3上位机程序代码上位机程序代码 53致谢致谢.67 1第1章绪论1.1课题研究的背景和意 义 随着工业技术的发展，自动控制装置具有越来越深入各 种应用领域。由于电能环 保方便等优点，使电机的应用领域非常众多,覆盖人们生产生活的各个方面，人们对电机的依赖也越来越大，电机已是当今社会生产生活中最主要的原始动力装 置。因此，由于原始动力装置的故障、损坏所影响人们的生 活问题甚至导致工厂停工所造成的经济损

12、失非常巨大。尽可能的减少电机故障所造成经济损失，提高经济效益，所以对电 机现场的一些参数进行监控是非常必要的。在生产实践中，要得到需要的数据，通常将由传感器产 生输生的模拟电压信号或者电流信号通过相关处理后转换为数字信号，再通过相关应用的系统进行相应的处理过程称为数据采集。数据采集装置已经在众多领域得到广泛的运用，目前己进 入到了 现代化工厂、地质勘测、医药检测器械、电子信息 通信、载人航空航天等各个行业，给人类提供了获得各种各样信息的便利条件。原始的数据采集系统虽然稳定但应用的范围比较窄，对于各种各样需求，数据采集系统需要重新改造设计，浪费了 大量人力物力和时间。而且对数据采集的精度要求也越

13、来越高，在各种各样的领 域都需要运用到高精度的数据采集系统。所以设计一种适用强应用范围广高精度远程传输的数据 采集系统是显得尤为重要的随着科学技术的快速发展，被测量对象的位置分散，现 场环境恶劣，要求测试测 量和处理分析的信息也越来越大， 越来越多，而且测量的任务繁杂，测试测量的系统巨大，测量的单元众多，各个测量单元与主控器的数据交换量也越 来越大。而且由于 工业现场的环境条件恶劣，同时为了有效提高 工作效率，所以远距离监控非常重要。因此数据采集系统的网络化和远距离化越来越重要。综上而言，研究一套适用性强、运用范围广的高精度的远距离传输的数据采集系统是非常必要的，也是迫在眉睫 的，它不仅可以有

14、效节省人力物力的投入和提高工业生产 的自动化水平，还对于提高我国实现现代化水平和推动社会经济快速发展具有非常深刻的意义。1.2 本系统的发展现状与趋势电动机测量技术的发展与工业的发展是息息相关的，电动机的测量从最开始采用 原 始的测量方法（即使用指针式仪表进行手工测量）到现在的 微型计算机自动化测量。从而使测量的工作简单化、高效化和准确化，而且能够 完成原始的测量无法完成的测量和实验工作。2对于目前的仪器仪表来说，微处理器的引用也使它们 的结构体积和性能都有很大的提升，使仪器仪表更偏向智能化，在精度、性能与功能上都有了很大的进步，而目 前仪器仪表中经常用的微处理器大部分是单片机，因为单片机发展

15、非常快，从普通的51型单片机到avr到后来的增强型8051单片机，运算速度越来越快，功能越来越多，外配电路越来越少，操作也越来越简单方便了，解决了原始的仪器 仪表不能解决的问题。但是这只是在仪器仪表方面的发展，只是提高了仪器仪表的精确度和更加方便使 用，没有实现高度自动化。在硬件方面，纳米技术的高速发展和应用，也使得硬件集 成电路更新迅猛，集成电路芯片的功能也日益强大，应用领 域也越来越广泛，开发新产品时间也越来越短，更新越来越快。随着科学技术的迅猛发展，要求测试测量和处理分析的 信息量越来越大，对电动机设备自动化测量程度也越来越局。本系统可以远程监控，无需人员在现场监护，大 量减少 人力物力

16、的投入，而且在上位机上可以同时对多个电动机设 备进行操作，大大 提高了工作效率。使人们的生活更加智能化，更加简单美好。1.3 本系统实现目标 电动机设备运行参数远程监控系统 的总体设计目标是研究一个远程的能够较为精确的测量电机运行中的电压、电流、转速和温度等参数的功能，并能即 时的可靠的远 程数据传输的测试方法和实现途径。本课题设计的电机监测系统要求能够较精确的测量电机运行中的电压、电流、转速和温度等参数，能够实现可靠的即时的远程数据传输，并能够在监测到电机奥参数异常时能即时发生停机信号或者给由提示信息。同时，既要降低用户的操作程序，又 要能对多个电机同 时进行监测，实行高度自动化、智能化。该

17、监测系统所需要实现的指标要求如下：(1)该监测系统能够实现对电机电压、电流、转速、温度的 采集，并能够时时保存 数据。(2)能够同时实现至少 12个电机的参数采集，并能够实 现远距离数据传输。只需 在电脑旁，便可知所有电机运行参数和工作状态。(3)该系统的电压测量范围为 0到450V,电流测量范围 为0到50A,转速测量范 围为0到2000转/分，温度测 量范围为0 c至U 200 C。测量精度为0.1%。(4)当监测到电机参数异常时， 能发生停止信号或者提示 信息。(5)该系统电源在电机正常工作的时候是用电机的电源 通过整流得到的，在电机非正常工作时候，电源要保证该电机系统模块能继续运行一段

18、时间。(6)实现将该系统的参数数据发送到互联网上，工作人员在任何地方都可以观察工3业现场电机是否运行正常。(7)在计算机上建立个基于Windows系统下的数据显示平台，能简单明了的看由问题所在。(8)在计算机上，能查看所有电动机设备的运行参数图 像，而且能够对电动机进行实时简单控制。4第2章总体框架的设计 2.1电机监控系统结构设计 本系统的工作过程是由电机的各个参数采集模块采集数据， 再通过RS-485协议将数据发送给主控制器，主控制器将 各个参数数据通过LCD12864显示并组合打包成一个数据串，通过 RS-232发送给 GPRS无线模块，GPRS无线 模块又将数据串和本身的地址数据组合打

19、包一起发送到互联网，然后PC机通过互联网接受各个GPRS无线模块 发送的数据并进行处理和显示。如果莫个电机由现故障，PC机可以向各个通信节点发送命令后根据命令再向参数采集模块或执行模块发送停机命 令，总体结构图如下图 2- 1。PC机 收集数据与绘制参数曲线电机电压 采集模块电机电流采集模块电机温度采集模块电机转速采集模 块 主控制器 1用来中转与显示数据GPRS无线模块 1电机电压采集模块。 Oo o电机转速 采集模块 主控制器 2用来中转与显示数据 GPRS无线模块n图2-1总体结构图 2.1.1主控制器设计 主控制器作用是通过 RS-485接收电机参数采集模块的发 上采集数据，校验确保数

20、据正确后，在将采集数据现场显示由来并按照规定协议组合打包，再通过 RS-232发送给 GPRS无线发送模块。要实现这些功能要用到两个串口通信，其中一个是接收电 机 参数采集模块发送的数据的485串口，另一个是将数据打包发送给 GPRS无线发送模块的232串口；接收到采 集模块的数据后能在LCD12864实现现场显示并且能给电机发送指令。为了满足上述要求，所选控制核心芯片的引脚必须在24管脚以上，拥有两 5个通信串口。主控制器功能图如下图2-2:主控制器单片机测量参数模块 LED12864实现现场显示 测量参数模块 RS-485 RS-485 RS-232 GPRS无线数 据收发 模块 图2-2

21、主控器 要实现以上功能，主控器用普通的增强 版51单片机就能实现。目前生产的普通单片机是集成在一个芯片上的微型计算机，是将微型的中央处理器CPU,数据储存器，程序储存器和并行I/O 口等电路高度集成在一个小芯片上构成的。因此向单片机内写 入相应的程序和正确的外配电路相结 合，便可以设计由由单片机为主控制芯片的系统，实现所想实现的功能。在大学期间主要使用的单片机是8051系列的单片机，常用的 51系列单片机有ATMEL公司生产的 AT89S/C系列的单片机和台湾宏晶公司的STC89C52单片机。台 湾宏晶公司的 STC12C5A60S2（如图 2-3）单片机是基 于MCS-51内核的基础开发的，

22、最 大的特点就是 STC具 有串口下载功能ISP和ASP,大大降低单片机的开发难度。图2-3 STC12C5A60S2单片机 STC单片机内部有集成 模数转换功能的10位AD转换器，在采集模拟信号时可以 不用外配 AD ,大大的简化电路，节约成本。6 2.1.2检测模块方案设计 通过学习和实验采集，本系统 将采集电机的电压、电流、转速、温度四个基本参数，可以分为电压检测模块，电流检测模块，转速检测模块和温度 检测模块。1.测量电压的方案设计电压检测目前查到两种通常测量方法，第一种最普遍简单的方法是直接用电阻分压，把高电压分压成低电压，再整流测量，通常万用表就是用的这 种方法。第二种方 法是采用

23、霍尔电压传感器，霍尔电压传感器运用了霍尔效应，感应由相应电动势，这样电压便被采集到了，这种方法的精确度比前两种方法的精确度高由不少，所 以本 设计采用利用霍尔电压传感器采集电压的模块（如图2-4）作为在线电压采集的元件。图2-4霍尔电压传感器 2.测量电流的方案设计 在测量 电流时，主要分为直接测量电流和非直接测量电流两种方 法，主要是从安 全方面去考虑，当测量电流比较大时，大 都会选择非接触式电流检测法。对于非接触 式电流检测，电流越大它周边的磁场就越强， 根据这一原理，霍尔电流检测法通过霍尔元件把磁场的强度转换成电压信号，线圈检测法是通过线圈吧磁场强度的变 化量转 换成小的电流信号，再把小

24、电流转换成电压信号。根据检测精度的要求，本设计选择了霍尔电流检测方法，HBA50-TSAD（如图2-5所示）用来作为电流信号的采集元件。7图2-5 HBA50-TSAD 3 .测量转速的方案设计 测量转 速通常选用两种传感器进行测量，一种为光电传感器，一种 为霍尔传感器。光电传感器通常需要配合光电码盘，码盘上有小孔，也 可以是用自制的黑白相间的圈，每转一圈记一个数。但是由于做实验过程中电机的变频磁场干扰强，使测量误 差很大。霍尔传感器的方法需要的是金属，这就要比采用光电传 感器时的外围方便许多。在霍尔传感器检测到金属后便计数一次，这样就可实现 转速的测量，误差相对较小。根据记脉冲个数来测量转速

25、有以下三种方法：（1）在单位的时间里去测量传感器所产生的脉冲个数来计算由速度，称为 M法测速；（2）测量两个相邻脉冲的时间来 测量速度，称为T法测速；（3）同时测量检测时间和在此时 间内传感器产生的脉冲个数来测量速度，称为M/T法测速。比较以上三中测量方法，M法可以测量速度比较大的，因为速度慢了，在单位时间内可能没有脉冲；T法可以用于测量速度较低的，如果速度快了，检测的时间很小误差也变得比较大了；而 M/T法可以适用于检测高速和低速的 电机。本设计中电机的 转速比较高，所以选择的是 M法，如下 图2-6所示。8图2-6霍尔传感器与三相交流电机4.测量温度的方案设计 非接触式测温技术，这种技术测

26、温理念超前，又是 非接触式。虽然安全方面非常 可靠，但是，其制作成本较高，在本 设计中没有采用。接触式的测温方法就比较通用，而且应用比较广泛，一般分为两种。一种是埋置检温计法，就是把热电阻或者热电偶放进电机内部测量温度，这种方法测量在工业应用最为广泛，对于 大型电机，这种方 法可以测由量多点的准确温度。最后一种是数字是温度传感器DS18B20,在芯片内部 直接将温度转换成数字信号，单片机直接按照特定协议读取就 行，但是抗干扰能力差，容易由现误差，数据变化大。本设计采用的是埋置检温计法，选择的是Pt100粕电阻的温度变送器（如图2-7所示），这样可以有效的排由电动机 产生的磁场对测温的干扰。图2

27、-7温度变送器 9 2.2数据通信方案设计 设备之间 的数据通信是产品设计中常见的要求，数据通信的实现方法 较多，总体归纳为无线和有线两种。无线通信主要有红外、 蓝牙、ZigBee等，有线通信主要有 RS-232、USB、M_BUS、CAN 等。在本系统中有两个地方需要运用到数据通信，参数检测模块与主控制器之间的通信和主控单片机与上位机之间的通信。参数检测模块与主控单片机通信可以说是现场数据通 信，及现场总线。选择现场 总线，有几个有名的现场总线值得提一提，首先就是基金会现场总线，它的英文名称是:Fieldbus Foundation ,简称：FF。他的体系的结构式参照了ISO/OSI模型。他

28、用到 了此模型的应用层、数据连接层和物理层，并且 在此基础上还专门为用户添加了用户层。最后一种总线是中国中小型工业企业用户最多，并且在 全球最早用于工业现场的总线协议。它最大的特点是 Free,它的名字叫 Modbus。Modbus已经成为中国国家标 准 GB/T19582-2008 ,他可 以支持多种电气接口，可 硬用双绞线、光纤、无线等多 种 传输介质。通信接 口( communication interface ) 是指中央处理器和 标准通信子系统之间的接口。常用的串行通信接口有：RS-232 :串行数据通信接口的标准，RS是英文 推荐标准”的缩写，232为标识号，最初都是由电子工业协会

29、( EIA)制订并 发布的，RS-232在1962年发布，命名为 EIA-232-E ,作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补 RS-232之不 足而提由的。RS-232是为点对点（即 只用一对收、发设备）通讯而设 计的，其驱动器负载为 37kQ。所以RS-232适 合本地设备之间的通信。RS-232标准规定，制做的驱动器可以添加2500pF的电容，但是数据传输的距离将受到此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆线 时，最大传输距离为 15m；若将每 米电缆线的电容量减小，数据传输的距离可以 大大增加。RS232接口如下图 2-8所示。

30、10 图 2-8 RS232 接口 RS-485:远距离传输时具有抑制共模干扰的能力，在要求数据传输距离为几 十米到一千多米时，广泛运用的是RS-485串行总线标准。RS-485最大的通信距 离约为1219m,最大传输速率为 10Mbps。RS-485的工作方式是半双工，所以在通信时，必须要控 制485芯片（如图2-9所示）的使能端，AB线路上至多只能 有一个通信节点为发送信号状态，平时几乎所有的通信节点都处于接收状态。由于RS-485传输距离长，操作简单，工作新能稳定，人们多用RS-485来多点互联。图2-9 MAX485 芯片 GPRS-GPS模块具有两个 RS232 接口，UART0为模

31、块主接口，UART2为 GPS输 由接口。模块可工作在自动定位模式和Modem模式。模块工作自动定位模式下时，模块上电后将自动连接GPRS网络，并定时向 GPRS网络传送 GPS定位信息， UART0为透明数据接口，用户通过此串口可以向网络发送 数据；模块工作在 Modem 模式下时，11 UART0 为 GPRS 模块接口，用户可以通过此接口与GPRS模块（MC37I）通信，模块 默认工作模式为自动定位模式。在本系统中共用到一台 PC机，两个GPRS无线模块与 三个单片机，PC机面向用户，其中一个单片机和 GPRS无 线模块作为数据中转站，剩下的两个单片机作为检测模块来设计。PC机与数据中转

32、站通信是总体的通信，并且通信距离大 于10m,通过GPRS无线实现。GPRS无线模块与单片机之间的通信接口是选择全双工 的 RS-232-C 接口。数据中转站与参数检测节点之间因为是多点相互连接，且 通信距离在实际应用时可能会较长，所以选择RS-485接口比较合适。12第3章 硬件电路设计3.1核心控制系统的设计3.1.1 STC12C5A60S2 单片机简介 STC12C5A60 系列单片 机是台湾宏晶公司生产单片机，是一款具有非常快的计算 速度并且抗干扰能力不错的单片机系列。他的指令与引脚都符合51单片机的标准，在 普通51单片机的标准上，它增加了一个十位的高速A/D转换器，转换器拥有八个

33、通道，复用的是单片机的P1弓I脚，内部集成了典型复位电路，还有两路可以调速的PWM输 出,除此之外，他还增加了两个可编程计数器阵列和根据型号不 同大小也不同的几个EEPROM扇区，每一个扇区可以重复擦鞋一万次。此系列了的单片机计算速度是普通51单片机计算速度的8-12倍，所以在做信号处理上也有很大的优势。3.1.2 STC12C5A60S2 单片机的最小系统设计 STC12C5A60S2单片机与普通的51单片机最小系统的电路基本相同，需要+5V供 电，一个复位电路（如图3-2所示） 和时钟电路（如图3-1所示）构成了一个单片机最小系统（如图3-3所示）。时钟电路相当于单片机的心脏，给单片机运行

34、提供时钟， 它的电路 由一个外部铁壳晶振和两个瓷片电容构成如图3-1;单片机复位电路由一个按键，一个10uF和一个1K电阻组成，当按键 S1按下，单片机软件复位。本设计中，通信传输波 特率为9600bps,为了使通信方便 外部晶振为11.0592MHz,设置波特率误差比较小。图 3-1时钟电路图 3-2复位电路 13图 3-3 STC12C5260S2单片机最小系统 3.2系统供电电源设计 系 统供电电源有现场测量和上位机两部分。现场测量部分电压传感器和电流互感器需要24V供电，温度传感器 Pt100需要12V供电，测速接近开关需要5V供电；主 控芯片和显示需要 5V供电；上位机为 PC机。在

35、现场它们的电源来自变频柜，由变频柜引由接线端子，再由开关电源（如图3-4所示）稳压成24V电源与12V电 源。有提供24V的电源，只需将 24V转换成5VO而传统的7805稳压芯片要求输入电压在6V到12V,无法满足要求，所以选择了LM2576系列开关稳压集成器件。14图3-4 12V与24V开关电源 随着科技的发展， LM2576开关稳压积尘电路系列，将慢慢替代三端稳压器件 （如78xx系列三端集成电路），LM2576系列具有较高的工 作性能和能输由较大工作的电流。从而为MCU的可靠、稳定工作提供了强有力的保证。LM2576系列能输由 3A电流的 降压稳压电路，它内部 含稳定晶振振荡器（52

36、kHz）和基本标准稳压芯片（1.23V）,并 具有相当完善的电路保护。LM2576系列（如图3-5所示）包括LM2576（最高输入电 压40V）及LM2576HV（最高输入电压 60V）二个系列，各系 列产品均提供有 3.3V（-3.3）、5V（-5.0）、 12V（-12）、15V（-15） 及可调（-ADJ）等多个电压档次产品。LM2576 的外配电路如图 3-6。图3-5 LM2576 15图3-6 LM2576 外配电路 3.3光电 隔离模块电动机设备运行参数远程监控系统是研究一个远 程的能够较为精确的测量电机运行中的电压、电流、转速和温度等参数并能即时的可靠的远程数据传输的。电动机设

37、 备运行环境中存在着很多不为人知的变化脉冲，这些变化脉冲很有可能直接改变了传输的数据，数据传输错误严重导致误操作，更有甚者损坏与之相连设备。为了实现数据稳定准确无误的传输，本系统设计必须要对这些干扰进行消除，使用光电隔离来维持数据的完整性并保护与之相连设备。必须保证该系统的抗干扰能力强，数据可靠和性能稳定。不能因为电机开启运行停止由现故障时产生的强磁或者对电源电压影响从 而影响数据正确传输，所以在 485数据通信时加了光电隔离模块使受影响的部分不会传递给另一部分。从而可以保证区部或主要部分能正常工作。光电隔离的作用从设备装置中把容易受到影响的部分跟干扰源从电气上分离开，使测量控制设备与现场设备

38、只保持光信号的联系，而不直接通过电器的联系。这种隔 离的本质是把引进影响部分设备的电气通道切断，从而使测量控制设备从现场的干扰中隔离开。另外，在布线上也应该注意隔离。件和受光元件封本系统中用到了光电耦合器即将发光元装在一起，通过电-光-电这种模式转换，本设计所以的光耦 外配电路如 图3-7所示也是利用这个原理，充分利用光”这个非带电子粒子，完成设备间的隔离功能，从而使输入信号和输由信号在电气上是完全隔离开的。根据受光元件的不同可分为晶体管输由型和晶闸管输由型两类。A 1 K 2 A 3 K 4 C 5 E 6 C 7 E 8 U6 光光 2 VC CVC C 2 R 3 1K R 6 1K R

39、 4 1K R 7 1K 图 3-7 光耦电路 16 3.4 参数 采集模块3.4.1电压检测采集模块电压检测模块电路（如图3-8所示）的霍尔电压传感器模块所采集的是三项电机的线 电压，它的采集量程为 0-380V,转换由0-5V的标准电压 信号。这个电压标准信号被 单片机的P1_2引脚连接，此引脚 是单片机内置十位 AD转换器的第三路通道。图3-8检测电压电流模块电路 3.4.2电流检测采集模块 电流检测模块电路中的霍尔电流检测模块的量程是0-10A ,对应的电压输由信号 是0-5V,由单片机内置 AD转换器 转换成数字信号再发送给通信节点。在图3-12中， 电源线是从电路图右侧引由，为 5

40、V电源，电流检测霍尔传感器是由24V供电，当电 机的线电流流过，传感器会将电流等比转换成0-5V的电压信号。使用说明：(1)当待测电流从变送器穿过，即可在输由端测得电流大 小。(汪息：错误的接线 可能导致变送器损坏)；(2 )变送器的输由加 幅度可根据用户需要进行适当调节；(3 )可按用户需求定制不同额定输入电流和输由电压的变送器。3.4.3温度检测采集模块金属粕具有电阻温度系数大，感应灵敏；电阻率高，元件尺寸小；电阻值随温度 变化而 变化基本呈线性关系。利用粕此种特有性质制成的传感器称为粕电阻温度传感器,通常使用的粕电阻温度传感器有PT100,应用温度范围广，最常用的一种温度检测器。17温度

41、检测采集模块所用的传感器元件是温度变送器 与粕电阻pt100,温度变送器的 量程是-50250摄氏度，对 应输由0-5V的电压信号，以便单片机直接采集，温度变送 器与pt100都需要12V电源供电。采集的温度信号由10位AD转换器转换可精确到 0.01摄氏度，其电路图如图3-9所示。图3-9测速温度测量模块 3.4.4转速检测采集模块本系统中电动机的额定转速在1400转/min左右，平均每秒二三十转。而且电动机的磁场干扰强，所以转速检测采集模块所用 的传感器元件是霍尔传感器，又叫霍尔开关，接近开关。在电机转子上有用来固定的金属元件，当霍尔传靠近金属 元件，会改 变霍尔开关的输由电平，通过计算电

42、平变换的 次数来计算电机的转速。本设计的转速 测量方式原理为 M/T法。Tc为给定时间间隔，m为Tc时间内电机主轴旋转产生 的脉冲个数。则转速为：n=60m/Tc式中m, Tc越大整量化误差越小， 使得测量精度 越局O3.5 GPRS通信设计 GPRS模块（如图3-10所示）具有两 个 RS232接口，UART0 为模块主接口，UART2为 GPS输 由接口。模块可工作在自动定位模式和Modem模式。模块工作自动定位模式下时，模块上电后将自动连接GPRS网络，并定时向 GPRS网络传送 GPS数据信息， UART0为透明数据接口，用户通过此串口可以向网络发送 数据；模块工作在 Modem 模式

43、下时，UART0为GPRS模 块接口，用户可以通过此接口与GPRS模块（MC37I ） 通信，模块默认工作模式为自动收发模式。本系统将 GPRS模块设置为自动收发模式， 通过RS-232收发数据。18图3-10 GPRS 无线模块 3.6 LED12864显示部分 在 本课题中，需要显示参数、参数名称和参数的符号，这是最 基本的显示要求，而LED数码管并不能达到本课题的要求，所以采用能够显示汉子与字符的LCM作为 显示电路元件。LCM显示模组：LCM (LCD Module)即液晶模块，是将 LCD器件配 置一 个专门的控制器，再根据控制器组装上接口电路，用户就可 以按照接口要求进行 操作来控制LCD正确显示了。LCD可以比较方便地与各种微控制器连接，所以下图3-1