专利名称：一种32回路模拟信号遥测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于智能配电、工业自动化等领域的一种多路模拟 信号遥测装置。通过配接电压或电流互感器、变送器等元件，用于集中采 集电流、电压、功率、温度、湿度、压力、流量等模拟信号，经过本装置 转换成数字信号后经由通讯连接实现与监控系统的数据交换，从而实现远 程遥测的功能。属配电智能化元件技术领域。
背景技术：
目前现有的单路或多路模拟信号采集装置一般使用图1和图2这两种
实现方式
方式一参见图1，使用多路模拟开关切换输入通道；使用全波整流 电路把输入信号转换成直流电压。
方式二参见图2，使用多路模拟开关切换输入通道；使用交流采样 方式；使用多路单功能AD转换芯片。
方式一和方式二各自存在以下不足
方式一电路结构复杂、谐波测量不准确
如图1，用整流方式把交流信号转换为直流信号再进行模数转换处理， 一般都需要先将输入信号经过调理后，再进行半波或全波整流，然后接入低通滤波电路，而低通滤波会造成信号中谐波含量的衰减，导致信号经过 此方式的交流-直流转换后，后级的模数转换芯片己无法准确测量到输入信 号中的谐波分量，从而造成测量误差。
方式二输入信号通道受限、电路结构复杂
如图2，使用交流采样可以很好的避免出现整流方式所存在的谐波测 量不准确地问题，但由于要进行真有效值计算，需要把输入信号先做离散 处理，运算时间长，而真有效值运算的数据量大，输入采集路数过多会直 接影响到系统的反应时间，所以必须要使用高速CPU或DSP来处理。且 如果要实现多路信号的采集，在硬件结构上必须使用多个模数转换芯片和 模拟开关进行信号通道切换，降低了系统可靠性，增加了产品成本及系统 复杂程度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可以简化CPU外围硬件电 路结构、降低了系统成本、提高了系统可靠性的32回路模拟信号遥测装置。
本发明的目的是这样实现的 一种32回路模拟信号遥测装置，包括电 源电路、信号采集电路、信号滤波电路、频率采样电路、第二电压基准、 第一电压基准、485通讯电路和CPU，
所述CPU使用美国Microchip公司生产的带DSP内核高速16位单片 机DSPIC33FJxxxGPxl0作为中央处理单元，其芯片内带DSP内核，具有 多达32路模数转换通道，所述DSPIC33FJxxxGPx10中的xxx是指64、 128、 256;其中的x指2、 3、 5、 6、 7。压基准电路和一个电压缓冲器构成，
所述第一电压基准电路电压输出接到输入信号的公共端，提供给所有32路 输入信号一个直流偏移电压，32路输入信号分别进入独立的信号采集电路 进行采样转换，再分别经过一个信号滤波电路，各自接入CPU的32路模 拟输入端，
所述第二电压基准包括一个电压基准电路，所述第二电压基准的输出 接到CPU的电压基准输入端，
所述CPU的两个串行的通讯口分别经过485通讯电路的一个发送、一 个接收光耦到RS485转换芯片，把CPU输出的数字信号经过光电隔离后 转换成差分信号进行传送。
本发明32回路模拟信号遥测装置，还包括有外部数据存储和看门狗电 路，所述外部数据存储和看门狗电路的外部数据存储器的数据口连接到 CPU的IO 口 ，看门狗复位信号输出端接到CPU的复位信号输入端。
本发明32回路模拟信号遥测装置，还包括有显示电路，所述显示电路 包括显示驱动电路、选通驱动电路、限流电路和32路双色LED灯。所述 显示电路的显示驱动电路的输入端连接到CPU的IO 口，显示驱动电路的 输出端接到限流电路的输入端，限流电路的输出端接到双色LED灯的正 极，所述选通驱动电路的输入端连接到CPU的IO 口，所述选通驱动电路 的输出端接到双色LED灯的公共输出负极。
本发明32回路模拟信号遥测装置，还包括有频率采样电路，频率采样 电路采样某一路输入信号的频率，然后提供给CPU。工作原理
电源电路给整个系统提供电源供给，本系统中使用到两组隔离的电源，
一组(+3.3V、 +5V、 -5V)给CPU及其外围电路供电，另一组(+5V)给 485部分供电；信号采样电路把输入高电压或大电流的信号转换成适合模 数转换电路接受的电压；信号滤波电路把经过采样后的输入信号滤除模数 采样电路无法准确测量到的高频成分，以提高测量的稳定性；频率采样电 路，采样某一路输入信号的频率，然后提供给CPU以实现对被测信号的频 率跟踪，以提高测量精度；第二电压基准电路，提供给模数转换电路一个 参考电压；第一电压基准电路，用于给输入信号提供一个直流偏移，用于 把正弦输入信号的负半周部分抬高到零点位以上，以使模数转换电路可以 测量；485通讯电路分两路， 一路用于和上位机通讯，另一路用于本装置 的校准和特殊功能设定；外部数据存储和看门狗电路提供本装置运行所需 要的校准和设定信息的非易失性保存功能，看门狗电路可以在系统死机的 情况下提供一个额外的外部复位信号发生器功能；显示电路使用双色LED 灯，用于指示输入信号的当前状态；CPU承担着控制模数转换、通讯、显 示、外部存储、外围电路驱动、计算等工作。 本发明的优点为
1、 CPU集成了 32路模数转换通道，可以直接对外部32路输入模拟 电压进行模数转换处理，无需再额外增加外部模数转换元件和模拟开关等 器件进行输入信号的分时切换。大大简化了CPU外围硬件电路结构，降低 了系统成本，提高了系统可靠性。
图1为以往单路或多路模拟信号采集装置方式一电路框图。
图2为以往单路或多路模拟信号采集装置方式二电路框图。
图3为本发明32回路模拟信号遥测装置电路框图。
图中电源电路l、信号采集电路2、信号滤波电路3、频率采样电路 4、第二电压基准电路5、第一电压基准电路6、 485通讯电路7、外部数据 存储和看门狗电路8、显示电路9、 CPUIO。
具体实施例方式
参见图3，本发明涉及的32回路模拟信号遥测装置，主要由电源电路 1、信号采集电路2、信号滤波电路3、频率采样电路4、第二电压基准电 路5、第一电压基准电路6、 485通讯电路7、外部数据存储和看门狗电路 8、显示电路9和CPU10组成。
所述CPU10使用美国Microchip公司生产的带DSP内核高速16位单 片机DSPIC33FJxxxGPxlO作为中央处理单元。其芯片内带DSP内核，具 有多达32路模数转换通道。DSPIC33FJxxxGPx10中的xxx是指64、 128、 256;其中的x指2、 3、 5、 6、 7。
所述第一电压基准电路6由一个电压基准电路A和一个电压缓冲器构 成，第一电压基准电路6电压输出接到输入信号的公共端，提供给所有32 路输入信号一个直流偏移电压，然后32路输入信号分别进入独立的信号采 集电路2进行采样转换，再分别经过一个信号滤波电路3，最后各自接入 CPU10的32路模拟输入端。所述第二电压基准5包括一个电压基准电路B，第二电压基准5的输 出接到CPU10的电压基准输入端。
所述CPU的两个串行的通讯口分别经过485通讯电路7的一个发送、 一个接收光耦到RS485转换芯片，把CPU输出的数字信号经过光电隔离 后转换成差分信号进行传送。
所述外部数据存储和看门狗电路8的外部数据存储器的数据口连接到 CPU10的IO 口，看门狗复位信号输出端接到CPU10的复位信号输入端。
所述显示电路9包括显示驱动电路、选通驱动电路、限流电路和32路 双色LED灯。所述显示电路9的显示驱动电路的输入端连接到CPU10的 IO口，显示驱动电路的输出端接到限流电路的输入端，限流电路的输出端 接到双色LED灯的正极，所述选通驱动电路的输入端连接到CPU10的10 口，所述选通驱动电路的输出端接到双色LED灯的公共输出负极。
权利要求
1、一种32回路模拟信号遥测装置，其特征在于所述装置包括电源电路(1)、信号采集电路(2)、第一电压基准电路(6)、485通讯电路(7)和CPU(10)，所述CPU(10)使用美国Microchip公司生产的带DSP内核高速16位单片机DSPIC33FJxxxGPx10作为中央处理单元，其芯片内带DSP内核，具有多达32路模数转换通道，所述第一电压基准电路(6)由一个电压基准电路(A)和一个电压缓冲器构成，所述第一电压基准电路(6)电压输出接到输入信号的公共端，提供给所有32路输入信号一个直流偏移电压，32路输入信号分别进入独立的信号采集电路(2)进行采样转换，再分别经过一个信号滤波电路(3)，各自接入CPU(10)的32路模拟输入端，所述第二电压基准(5)包括一个电压基准电路(B)，所述第二电压基准(5)的输出接到CPU(10)的电压基准输入端，所述CPU(10)的两个串行通讯口分别经过485通讯电路(7)的一个发送、一个接收光耦到RS485转换芯片，把CPU输出的数字信号经过光电隔离后转换成差分信号进行传送。
2、 根据权利要求1所述的一种32回路模拟信号遥测装置，其特征在 于所述DSPIC33FJxxxGPx10中的xxx是指64、 128、 256;其中的x指2、 3、
3、 根据权利要求1或2所述的一种32回路模拟信号遥测装置，其特征在于所述装置还包括有外部数据存储和看门狗电路(8)，所述外部数据存 储和看门狗电路(8)的外部数据存储器的数据口连接到CPU(10)的10 口，看 门狗复位信号输出端接到CPU(10)的复位信号输入端。
4、 根据权利要求1或2所述的一种32回路模拟信号遥测装置，其特 征在于所述装置还包括有显示电路(9)，所述显示电路(9)包括显示驱动电 路、选通驱动电路、限流电路和32路双色LED灯。所述显示电路(9)的显 示驱动电路的输入端连接到CPU(10)的10 口，显示驱动电路的输出端接到 限流电路的输入端，限流电路的输出端接到双色LED灯的正极，所述选通 驱动电路的输入端连接到CPU(IO)的IO 口，所述选通驱动电路的输出端接 到双色LED灯的公共输出负极。
5、 根据权利要求3所述的一种32回路模拟信号遥测装置，其特征在 于所述装置还包括有显示电路(9)，所述显示电路(9)包括显示驱动电路、选 通驱动电路、限流电路和32路双色LED灯。所述显示电路(9)的显示驱动 电路的输入端连接到CPU(IO)的IO 口，显示驱动电路的输出端接到限流电 路的输入端，限流电路的输出端接到双色LED灯的正极，所述选通驱动电 路的输入端连接到CPU(IO)的IO 口，所述选通驱动电路的输出端接到双色 LED灯的公共输出负极。
6、 根据权利要求1或2所述的一种32回路模拟信号遥测装置，其特 征在于所述装置还包括有频率采样电路(4)，频率采样电路(4)采样某一路输 入信号的频率，提供给CPU。
全文摘要
本发明涉及一种32回路模拟信号遥测装置，包括电源电路(1)、信号采集电路(2)、信号滤波电路(3)、频率采样电路(4)、第二电压基准电路(5)、第一电压基准电路(6)、485通讯电路(7)和CPU(10)，CPU使用美国Microchip公司生产的带DSP内核高速16位单片机DSPIC33FJxxxGPx10作为中央处理单元，第一电压基准电路电压输出接到输入信号的公共端，提供给所有32路输入信号一个直流偏移电压，32路输入信号分别进入独立的信号采集电路进行采样转换，再分别经过一个信号滤波电路，各自接入CPU的32路模拟输入端，CPU的两个串行的通讯口分别经过485通讯电路的一个发送、一个接收光耦到RS485转换芯片。本发明可以大大简化CPU外围硬件电路结构，降低了系统成本，提高了系统可靠性。
文档编号G08C19/02GK101320514SQ200810123009
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月6日 优先权日2008年7月6日
发明者吴建明, 李海全, 汤建军, 磊 蔡 申请人:江苏安科瑞电器制造有限公司