發布日期：2022-05-25 點擊率：65
遠程監控系統在工業控制領域中有著十分重要的意義。在許多工業場合，尤其是對于一些分散的、無人值守的現場，需要對數據進行定時采集從而進行監控。但隨著儀器儀表的數字化和無線通信技術的發展，現場設備的遠程監控技術可方便實現遠程儀表的測量、執行機構的操作和狀態的監測，非常有利遠程設備的數據抄表、數據管理和設備維護，很大程度上降低了用戶的維護成本，更加有利于生產商的售后服務質量，因此遠程監控終端裝置的研發具有實際意義。因此，提出了一種基于GPRS（General Packet Radio Service）的無線遠程監控系統。通用分組無線數據業務（GPRS）是以端對端的分組傳輸與交換方式為用戶提供的發送和接收高速數據、低速數據以及信令的多種業務集合。
1 系統硬件設計
能夠滿足系統的基本需求，并充分考慮系統的擴展能力，遠程監控終端自動完成儀表模擬信號、數字量、開關量和采集及故障狀態指示，定時采集現場儀表數據和各種狀態并保存記錄。終端設備與遠程服務器的通信可控，方式多樣，終端數據庫本地／遠程實時查詢，充分節約通信成本。
系統的整體框圖如圖1所示。
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1.1 模擬量輸入電路
模擬量輸入電路包括取樣電路、低通濾波、電壓變換、驅動隔離和限幅保護。取樣電路實現將傳感器的4～20 mA的電流信號轉換為電壓信號；電壓變換電路實現取樣電壓的調整滿足微處理器A／D通道輸入電壓的要求；低通濾波則消除模擬通道上的工頻干擾和高頻干擾等；驅動隔離實現輸入通道的阻抗匹配；限幅電路使A／D通道輸入電壓在規定電壓范圍，保護A／D轉換通道。如圖2所示。
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1.2 開關量輸入電路
開關量輸入電路由限流電阻、濾波電容、穩壓管、光耦和輸入緩沖器組成，電路圖如圖3所示。
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1.3 開關量輸出電路
開關量輸出電路由輸出鎖存器、光耦和驅動器（開極電極輸出）組成，電路圖如圖4所示。
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1.4 終端小系統電路
終端小系統電路由復位電路、看門狗電路、振蕩電路和微控制器構成。其中看門狗電路可防止系統運行時的程序死鎖，電源電壓下降時看門狗電路產生硬件復位信號使系統正常復位。微控制器可選用與51兼容的C8051F02x系列單片機，內部資源豐富，具體特性如下：C8051F0 20／1／2／3器件是完全集成的混合信號系統級MCU芯片，具有64個數字I／O引腳（C8051F020／2）或32個數字I／O引腳（C8051F021／3）。下面列出了一些主要特性：
（1）高速、流水線結構的8051兼容的CIP-51內核（可達25 MIPS）；
（2）全速、非侵入式的在系統調試接口（片內）；
（3）真正12位（C8051F020／1）或10位（C8051F022／3）、100 KSPS的8通道ADC，帶PGA和模擬多路開關；
（4）真正8位500 KSPS的ADC，帶PGA和8通道模擬多路開關；
（5）兩個12位DAC，具有可編程數據更新方式；
（6）64 KB可在系統編程的FLASH存儲器；
（7）4352（4 096+256）B的片內RAM；
（8）可尋址64 KB地址空間的外部數據存儲器接口；
（9）硬件實現的SPI，SMBus／I2C和兩個UART串行接口；
（10）5個通用的16位定時器；
（11）具有5個捕捉／比較模塊的可編程計數器／定時器陣列；
（12）片內看門狗定時器、VDD監視器和溫度傳感器。
具有片內VDD監視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的C8051F020／1／2／3是真正能獨立工作的片上系統。所有模擬和數字外設均可由用戶固件使能／禁止和配置。FLASH存儲器還具有在系統重新編程能力，可用于非易失性數據存儲，并允許現場更新8051固件。
片內JTAG調試電路允許使用安裝在最終應用系統上的產品MCU進行非侵入式（不占用片內資源）、全速、在系統調試。該調試系統支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、觀察點、單步及運行和停機命令。在使用JTAG調試時，所有的模擬和數字外設都可全功能運行。
每個MCU都可在工業溫度范圍（-45～+85℃）內用2.7～3.6 V的電壓工作。端口I／O，和JTAG引腳都容許5 V的輸入信號電壓。
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