實驗設備運行狀況監測系統的設計與實現

2．1 控制器
電流監測模塊的最大特點是性價比高，這源于價格低廉，功能齊全的微控制器-STC12C5A60S2。它提供2路串行通信接口，8路高速的10位A／D，單條指令最快執行速度達4μs，并且兼容傳統控制器指令系統。控制器的這些特點不但大大簡化了電流監測模塊的電路復雜性、增強了監測模塊的靈活性，而且提高了其可靠性。控制器管腳及外圍電路接口如圖4所示。

2．2 數據采集
數據采集是指采集設備用電電流大小。電流互感器將流過設備的大電流變換為5～20 mA小電流后，調節所連接的負載，可轉換為0～5 V電壓信號。設備在開機、關機狀態時，電流不同，每種狀態對應特定電壓閾值。閾值判斷有兩種方式：比較器、A／D轉換。
1)比較器 比較器為常見的集成運算放大器LM324。同相端連接負載兩端的電壓信號，反相端連接參考電壓，當同相端輸入電壓大于反相端電壓時，運算放大器輸出端CMP為高電平，反之輸出端CMP為低電平，控制器通過采集運算放大器輸出CMP，判斷設備工作狀況。可以通過調整R1，R2阻值，改變參考電壓大小，適應不同設備的工作狀態，一般用滑動變阻器代替R1，R2。圖5所示為比較器方式下的原理圖。

2)A／D轉換 A／D轉換和比較器方式原理上一樣，都是獲取轉換后的直流電壓(轉換詳見外圍電路一節)大小。二者區別在于比較器方式是通過輸出的高低電平判斷設備工作情況，不需了解確切的電壓值，A／D方式則將電壓轉換為數字量，然后和閾值比較，做出判斷。
從上面可以看出，兩種方式都可以實現設備工作狀態的判斷，但比較器方式明顯不具備通用性；當更換設備時，根據分壓計算R1，R2后，才能調節，而且可調電阻壽命有限；電流波動時，比較器輸出電平頻繁改變。A／D轉換的方式則比較靈活，更換設備后，可重新下載電流閾值(不是整個程序)。因此，系統采用A／D方式采集數據。