嵌入式程控電流電壓源設(shè)備開發(fā)

黑龍江 洪學(xué)銀 姬紅旭

引言

目前自動化系統(tǒng)的調(diào)試還基于實際設(shè)備的實際連接，做不到仿真，特別是傳感器變送器比較多而且分散的情況就更加困難，往往需要很多人配合才能完成，因此，基于現(xiàn)狀，特別需要能全量程模擬傳感器特性的仿真替代品。國外用于自動化系統(tǒng)的調(diào)試是用大型的仿真設(shè)備，比較昂貴，所以研究設(shè)計一款便攜式程控電流電壓源很有必要。

1 產(chǎn)品優(yōu)勢

1.1 同傳統(tǒng)的電流源相比，雖然都能輸出所需要的電流值，但傳統(tǒng)電流源的電流值對應(yīng)傳感器過程值（對應(yīng)物理量的量值）是通過人工計算得到的，而我們的智能型電流電壓源可以直接得到對應(yīng)值，無需計算，而且完全能滿足精度要求，特別是需要不斷變化數(shù)值的場合下顯示出極大的優(yōu)越感。

1.2 同傳統(tǒng)的電壓源相比，雖然都能輸出電壓值，但傳統(tǒng)的電壓源對電壓的輸出調(diào)整很不方便，對應(yīng)的傳感器的過程值也需要計算才能得到。而且體積大，不便于攜帶。而我們的智能型電流電壓源不但可以全量程的的電壓輸出，而且全數(shù)字調(diào)節(jié)，一步到位，非常方便。

1.3 該程控電流電壓源是集電流源、電壓源、傳感器（變送器）于一身的多功能的專業(yè)設(shè)備。

2 便攜式程控電流電壓源應(yīng)用場合

該產(chǎn)品廣泛適用于自動化生產(chǎn)領(lǐng)域及自動控制、自動監(jiān)測領(lǐng)域。完全模擬具有標(biāo)準(zhǔn)信號輸出（4MA～20MA）的各種變送器的特性。主要應(yīng)用對象是自動化設(shè)備的維修人員、自動化設(shè)備的設(shè)計人員、自動化設(shè)備的調(diào)試人員以及自動控制系統(tǒng)及自動測量系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)試仿真。服務(wù)范圍非常廣，有石油、化工、天然氣生產(chǎn)的自動化，電力系統(tǒng)的自動監(jiān)測，煤礦、冶金的自動化生產(chǎn)和管理，環(huán)保領(lǐng)域的自動監(jiān)測，市政供水、供熱系統(tǒng)等自動監(jiān)測。

3 硬件電路及軟件設(shè)計

3.1 各功能模塊

3.1.1 微控制器模塊：采用STC5410AD單片機為核心，接受鍵盤按鍵信息，根據(jù)其數(shù)值的設(shè)定,控制模轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生相應(yīng)的電流或電壓輸出，并在液晶顯示屏上顯示出來。

3.1.2 直流穩(wěn)壓電源模塊：將交流220V電壓變換成直流12V電壓，并向系統(tǒng)各部分供電。

3.1.3 后備電源（電池）：在沒有交流電的情況下，可以用電池供電使用，便于攜帶。

3.1.4 液晶顯示模塊：采用128×64點陣液晶塊，顯示屏幕大，字體清晰。

3.1.5 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊：采用12位的串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換精度高，接口簡單。

3.1.6 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：及時測量負(fù)載電流電壓的大小，并能完成過載保護(hù)。

3.1.7 鍵盤模塊：標(biāo)準(zhǔn)的4×4鍵盤，能直接輸入0～9數(shù)字，以及各種功能鍵，使用特別方便。

3.1.8 電流輸出、電壓輸出：能按屏幕上顯示的數(shù)據(jù)直接輸出電流和電壓，供給外部設(shè)備使用。

3.2 軟件采用C語言編程，用C語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件,會大大縮短開發(fā)周期,且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。

4 主要性能指標(biāo)

4.1 標(biāo)準(zhǔn)電流源：產(chǎn)生0MA～200mA任意恒流值，誤差不超過±1mA，要求負(fù)載電阻不大于500歐姆。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)電壓源：產(chǎn)生0V～8V任意電壓值，誤差不超過±1mV，要求負(fù)載電流不大于500mA。

4.3 模擬變送器：可以模擬壓力、差壓、流量、液位、溫度、電壓、電流等常用物理量的變送，以標(biāo)準(zhǔn)的電流（4mA～20mA）或電壓（1V～5V）輸出。

4.4 使用交流電源：交流180V～220V輸入，內(nèi)有穩(wěn)壓電源，給系統(tǒng)供電及給電池浮充電。

4.5 直流備用電源：本儀器內(nèi)部嵌入6節(jié)5#充電電池，在充滿電的情況下，可連續(xù)正常供電3小時左右。特別注意，切記不要把堿性等一次性非充電電池放入機器內(nèi)使用，以免發(fā)生意外。

5 結(jié)論

本次設(shè)計的便攜式程控電流電壓源適用于電子、電氣、自動化、科研及教學(xué)等諸多領(lǐng)域。它采用單片機控制芯片為核心，高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器及液晶顯示器，4×4薄膜鍵盤，便攜式塑料機殼，備有充電電池，便于攜帶，使用非常方便，是從事與電類有關(guān)行業(yè)必備的、理想的輔助設(shè)備。