翁盛煜

【摘要】目前在實(shí)際生活中，有許多種的物理信號(hào)是要進(jìn)行深層次的檢測(cè)，這樣就可以實(shí)施計(jì)量以及掌控。本文在保持元硬件的前提下，采取一種全新的設(shè)計(jì)理念、方法，運(yùn)用相關(guān)軟件來實(shí)施一些簡(jiǎn)潔的設(shè)定，透過單片機(jī)來完成對(duì)光繼電器的控制及數(shù)字電位器的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同信號(hào)的采集的功能。

【關(guān)鍵詞】信號(hào)采集；單片機(jī)；信號(hào)調(diào)理電路

1.硬件設(shè)計(jì)

LTC1043CN是通過電容完成電壓的傳輸，使電壓由差分輸入變?yōu)閱味溯斎?，并起到了很好的信?hào)隔離作無線機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)是用無線信道方式代替軌道電路，傳輸行車信息的新型鐵路信號(hào)系統(tǒng)。它實(shí)現(xiàn)了列車與地面之間的雙向通信，列車可將其位置、速度等信息傳給車站，同時(shí)車站也可將行車信號(hào)和命令傳給列車，實(shí)現(xiàn)了對(duì)列車的閉環(huán)控制，不間斷地跟蹤、監(jiān)控列車運(yùn)行，提高了列車運(yùn)行的安全性。無線機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)可分為2種類型：①列車從一個(gè)車站到另一個(gè)車站的整個(gè)運(yùn)行過程中都有機(jī)車信號(hào)顯示，稱為連續(xù)式無線機(jī)車信號(hào)，用GSM-R無線傳輸方式實(shí)現(xiàn)；②列車從一個(gè)車站到另一個(gè)車站運(yùn)行時(shí)，只有在臨近車站地區(qū)才有機(jī)車信號(hào)，稱為接近連續(xù)式無線機(jī)車信號(hào)，用普通數(shù)傳電臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)。青藏鐵路就采用了接近連續(xù)式無線機(jī)車信號(hào)。用在本設(shè)計(jì)中雙電容的巧妙接法解決了熱電阻的三線制輸入問題。

放大電路由運(yùn)放LT1013和數(shù)字電位器X9241M組成，放大增益由數(shù)字電位器X9241中三個(gè)數(shù)字電位器決定，使輸入信號(hào)經(jīng)過放大后均變?yōu)?～500mV的電壓信號(hào)，滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器允許的電壓輸入范圍。本部分電路僅完成信號(hào)輸入，是我們研制網(wǎng)絡(luò)化智能儀表的一部分，對(duì)于輸入信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、顯示則由其它模塊完成。S4、S5、S6是控制一路輸入的光繼電器，采集該路信號(hào)時(shí)同時(shí)合上，其他電路是所有通道信號(hào)輸入的公共電路，只是根據(jù)輸入信號(hào)的不同，單片機(jī)改變其余光繼電器的狀態(tài)，形成不同的輸入電路。具體可分為以下幾種情況：

（1）采集1～5V電壓信號(hào)時(shí)：繼電器CH合上，P11、SI、P37斷開，通過電阻R2、R4實(shí)現(xiàn)分壓后變?yōu)?.25～1.25V的電壓信號(hào)加在數(shù)字電位器X9241的0號(hào)電位器V0的兩端，經(jīng)過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)該電位器的調(diào)節(jié)，令其滑動(dòng)端的數(shù)值為25，按25J63（電位器內(nèi)共有63個(gè)電阻單元組成的陣列）這樣比例繼續(xù)分壓變?yōu)榧s100～500mV信號(hào)，加LTC1043CN的電容CS上，此時(shí)數(shù)字電位器X9241的其它3個(gè)電位器形成的放大倍數(shù)應(yīng)為1，才能保證在運(yùn)放LT1013的輸出端最大電壓不超過500mV；具體如何設(shè)置這3個(gè)電位器滑動(dòng)端的數(shù)值見后面軟件部分。

２．軟件設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)中，電壓、電流、熱電偶、熱電阻等多種類型的輸入信號(hào)，完成了對(duì)各種輸入信號(hào)以及多種輸入范圍的高精度測(cè)量。設(shè)計(jì)中器件傳輸信號(hào)的線性度與信號(hào)高、低端的測(cè)量是關(guān)鍵，它們影響著測(cè)量的精度，在小信號(hào)測(cè)量時(shí)注意提升電位，大信號(hào)測(cè)量時(shí)注意電源的供給要留有余量。通過選擇精密的元器件，在軟件上做一些算法修正，這個(gè)信號(hào)調(diào)理電路的線性度很好，而且通過自校正算法克服了零漂。[科]

【參考文獻(xiàn)】

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