实验设备运行状况监测系统的设计与实现
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2 硬件实现
硬件作为实现系统功能的载体之一，具有重要作用，主要包括控制器、数据采集模块、外围电路、通信接口，硬件框图如图3所示。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/193658.htm
2．1 控制器
电流监测模块的最大特点是性价比高，这源于价格低廉，功能齐全的微控制器-STC12C5A60S2。它提供2路串行通信接口，8路高速的10位A／D，单条指令最快执行速度达4μs，并且兼容传统控制器指令系统。控制器的这些特点不但大大简化了电流监测模块的电路复杂性、增强了监测模块的灵活性，而且提高了其可靠性。控制器管脚及外围电路接口如图4所示。
2．2 数据采集
数据采集是指采集设备用电电流大小。电流互感器将流过设备的大电流变换为5～20 mA小电流后，调节所连接的负载，可转换为0～5 V电压信号。设备在开机、关机状态时，电流不同，每种状态对应特定电压阈值。阈值判断有两种方式：比较器、A／D转换。
1)比较器 比较器为常见的集成运算放大器LM324。同相端连接负载两端的电压信号，反相端连接参考电压，当同相端输入电压大于反相端电压时，运算放大器输出端CMP为高电平，反之输出端CMP为低电平，控制器通过采集运算放大器输出CMP，判断设备工作状况。可以通过调整R1，R2阻值，改变参考电压大小，适应不同设备的工作状态，一般用滑动变阻器代替R1，R2。图5所示为比较器方式下的原理图。
2)A／D转换 A／D转换和比较器方式原理上一样，都是获取转换后的直流电压(转换详见外围电路一节)大小。二者区别在于比较器方式是通过输出的高低电平判断设备工作情况，不需了解确切的电压值，A／D方式则将电压转换为数字量，然后和阈值比较，做出判断。
从上面可以看出，两种方式都可以实现设备工作状态的判断，但比较器方式明显不具备通用性；当更换设备时，根据分压计算R1，R2后，才能调节，而且可调电阻寿命有限；电流波动时，比较器输出电平频繁改变。A／D转换的方式则比较灵活，更换设备后，可重新下载电流阈值(不是整个程序)。因此，系统采用A／D方式采集数据。
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