國家新聞出版廣電總局七二三臺　梁　戈

100KW短波發(fā)射機過荷取樣數(shù)字化升級

國家新聞出版廣電總局七二三臺梁戈

本文使用模數(shù)轉換芯片MAX187，8路模擬量選擇芯片CD4051和8951單片機，設計一套多路模擬信號采集、模數(shù)轉換及顯示系統(tǒng)，以便對發(fā)射機的過荷取樣進校數(shù)字化升級。

模數(shù)轉換；過荷取樣；單片機

1.緒論

我臺機房運行100KW短波發(fā)射機，在日常維護中，其末前過荷，高末簾柵過荷及高末陰流過荷是危害性很大的三種故障，嚴重時會造成元器件的損壞?；诖耍救嗽O計此方案，對上述3信號進行數(shù)字化監(jiān)控，在發(fā)生過荷時，將過荷電流值定量地抓捕，顯示出來，為故障處理的分析判斷提供依據(jù)。

2.硬件電路設計

本方案所使用的硬件設備主要有電流互感器，差分放大電路，模數(shù)轉換芯片MAX187，8路模擬量選擇芯片CD4051，8951單片機，LCM1602等等。電流互感器使用561臺自動化自帶的電流互感器。

2.1差分放大電路

從電流互感器送來的電信號是一組差分信號，其2條信號線容易受到發(fā)射機內(nèi)部高頻高壓信號以及環(huán)境溫度的影響造成失真。這些影響對2條信號線的影響是相同的，所以可以使用差分電路將干擾信號一并刪除。此電路分2級，第一級是差動放大器，第二是增益放大器。電流互感器輸出的模擬信號是0-5伏，經(jīng)本電路處理后，輸出的模擬信號即圖2中IOUTX信號的范圍是0-5伏。

2.2多通路模擬信號選擇芯片CD4051

因為本方案要監(jiān)測3個過荷電流信號，所以后續(xù)電路中AD芯片MAX187要對著3個信號分別進行模數(shù)轉換，MAX187在每一時刻只能對一路模擬量進行轉換，而現(xiàn)在有3路模擬量，如果每一路都配備一個MAX187，將使得成本上升。為此本方案選擇多通路模擬信號選擇芯片CD4051，對3路模擬信號進行循環(huán)選取，這樣就保證了每路模擬信號都可以被檢測到，而且每一時刻僅有一路被選中。CD4051與單片機的接口電路如圖1所示。

圖1　CD4051與單片機的接口電路

2.3模數(shù)轉換

信號由CD4051芯片送到MAX187模數(shù)轉換器，進行AD轉換，將模擬量變成數(shù)字量。與單片機的接口電路如圖1所示。MAX187的引腳1是電源接口，外接5伏電源，同時通過一個陶瓷電容和電解電容接地，起到穩(wěn)壓濾波的效果。引腳2作為模擬量的輸入口， 與CD4051的輸出腳相連，引腳3接地保證芯片正常工作，引腳4是電壓參考端通過一個電解電容接地，當接通電源20ms后電解電容充電完畢，可以進行正常的模數(shù)轉換，引腳5接地，引腳6是MAX187的輸出端，與單片機的P34腳相連，引腳7是片選信號與單片機的P32腳相連，引腳8是時鐘信號與單片機的P33腳相連。

3.軟件設計

本方案中的軟件設計主要包括以下部分：MAX187模數(shù)轉換器的驅動程序，LCM1602液晶顯示器的驅動程序，過荷信號的處理程序。下面列出這些程序的關鍵代碼并解釋。

3.1MAX187驅動程序

此程序是MAX187的驅動程序，完成模數(shù)轉換，作為子函數(shù)被主函數(shù)調用，每調用一回就進行一次轉換。

#include＜reg52.h＞

#include＜intrins.h＞

sbit bCS=P3^2；//設P32腳為片選信號

sbit bCLK=P3^3；//設P33腳為時鐘信號

sbit bOUT=P3^4；//設P34腳為數(shù)字輸出信號

unsigned int ReceiveData （）

｛ unsigned char i； unsigned int RecData=0；

bSCLK=0； bCS=0； OutDelay（35）； bSCLK=1； //時鐘上升沿，芯片開始模數(shù)轉換

for（i=0；i＜13；i++） ｛ RecData＜＜=1；

if（Clock（）） RecData+=1； ｝//將MAX187的12位數(shù)據(jù)寄存器存滿

bSCLK=1； OutDelay（1）； bSCLK=0； OutDelay（1）； bSCLK=1；

OutDelay（5）； bCS=1； OutDelay（5）；

bCS=1； bSCLK=1； bDOUT=1；//結束此次模數(shù)轉換

return（RecData）；｝//將轉換結果送到上級調用函數(shù)

3.2LCM1602驅動程序

下面的程序是液晶屏的程序，包含驅動程序和顯示程序，分為幾個小函數(shù)。

void write_com（uchar com）//發(fā)送控制字的子程序

｛P2=com；//將單片機的P2口作為發(fā)送數(shù)據(jù)的端口

rs=0；lcden=0；delay（10）；//rs位置0，表示此次傳輸控制字給LCM

lcden=1；delay（10）；lcden=0；｝//lcden產(chǎn)生上升沿，使得P2口的數(shù)據(jù)傳給LCM

void write_date（uchar date） //發(fā)送待顯示數(shù)據(jù)的子程序

｛P2=date； //將單片機的P2口作為發(fā)送數(shù)據(jù)的端口

rs=1；lcden=0；delay（10）； //rs位置1，表示此次傳輸待顯示數(shù)據(jù)給LCM

lcden=1；delay（10）；lcden=0；｝ //lcden產(chǎn)生上升沿，使得待顯示的數(shù)據(jù)傳給LCM

void init（）//LCM的初始化程序，該函數(shù)會在主函數(shù)中被調用

｛write_com（0x38）；delay（20）；

write_com（0x0f）；delay（20）；

write_com（0x06）；delay（20）；

write_com（0x01）；delay（20）；｝

3.3CD4051的地址選擇程序

void add（int i）//i表示要選擇的通道，可以從1-8

｛ int a，b，c；//定義a，b，c3個臨時變量用于對i編碼

add2=i/4； a=（int）（add2）*4； b=（int）（a）*2； c=（int）（i-a）*2；對i進行編碼

add1=（int）c/4； add0=（i+2）%2；｝//對地址位進行賦值

4.結語

本設計方案可以將瞬間過荷值有效抓捕，且測量結果精確到千分之一安培，誤差比模擬采集系統(tǒng)降低1-2個數(shù)量級，為維護人員檢查處理故障提供了可靠的數(shù)據(jù)，同時為今后抑制瞬間過荷值做出前期準備。