基于RlTOS和ISP功能的数字仪表系统设计与实现

文章摘要：由于本系统涉及多路模拟信号，故选择了AD(20809型通用模／数转换器，它采用逐次逼近方式完成A／D转换过程，其片内带有8路模拟开关，能自动锁存信号，输入电压范围是0V～+5V，因为该器件的输出具有1TrL三态锁存缓冲器结构，所以可以直接连人单片微控制器的I／O口。相关的接口连接如图2所示。需要说明的是，在本系统6路电源信号中只有一路负电源信号符合ADC0809 0V～5v的输入特性，因此必须配备相应的反相电路，则通过LM358型运算放大器来完成。利用LM358还可以扩展监测范围(以降低测量精度为前提)，这对于精度要求不太高的场合是可行的。图2中PC817型光耦用于检测负电压信号，当IN4为低

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由于本系统涉及多路模拟信号，故选择了AD(20809型通用模／数转换器，它采用逐次逼近方式完成A／D转换过程，其片内带有8路模拟开关，能自动锁存信号，输入电压范围是0V～+5V，因为该器件的输出具有1TrL三态锁存缓冲器结构，所以可以直接连人单片微控制器的I／O口。相关的接口连接如图2所示。

需要说明的是，在本系统6路电源信号中只有一路负电源信号符合ADC0809 0V～5v的输入特性，因此必须配备相应的反相电路，则通过LM358型运算放大器来完成。利用LM358还可以扩展监测范围(以降低测量精度为前提)，这对于精度要求不太高的场合是可行的。图2中PC817型光耦用于检测负电压信号，当IN4为低电平信号时对应负电压信号，此时在MSl2232B的相应行位置给出“-”号标志，这不仅解决了正负电压同行显示的兼容性问题，而且减少了软件设计量(由6路简化为3路)，同时使系统实时性相应提升。

2.4温度传感器模块

DSl8820是Dallas公司推出的l—Wire式数字温度传感器，它能实时采集现场环境的温度数据，并将相应的值转换为数字量输出。该温度传感器与AT89S52的连接如图3所示。

2.5语音报警模块

该模块主要实现异常情况下告警信息的输出，只要配电箱电压信号的波动值超出一定的范围，音频告警装置即给出不同的频率信号使蜂鸣器发声，以提示相关操作人员注意。

3 系统软件设计

按RTOS系统的程序结构要求，软件工程主要由如下4部分组成：初始化、数据采集与A／D转换、显示子程序、温度监测与告警模块。

如果将初始化设置为任务0，那么除了要完成相应的硬件配置与变量赋初值外，还必须启动所有其他任务，另外，因为初始化过程只须进行一次，所以Task 0还应当删除其自身。具体的程序代码如下所示：

void Init(void)_task_Intial

{

variable=0；

LcdInitialO；

ClrScreenO；

0s_create_task(AI)C0809I)ata)；

os_create_task(DSl8820Temperate)；

0s_create_task(LCMI)isplay)；

0s_delete_task(Intial)；

}

其中相关的宏定义变量值为：

#define Intial O

#define ADC0809Data 1

#define DSl 8820Temperate 2

#define LCMDisplay 3

在Keil集成开发环境下调试本程序时，除了要包括相应的头文件(rtx51tny．h)外，还必须设置好相应的环境参数值。

3.1数模转换子程序

数据采集与A／I)转换子程序主要对配电箱传来的模拟信号进行采样、量化及返回值处理。软件编程时的电气时序及相关技术要求如图4所示。

在时序图中，上升沿清空量化结果寄存器内的值，下降沿启动，A／D转换；采样启动脉冲的高电平状态至少应维持100μs；EOC变为低电平表示转换过程正在进行，且启动信号的硬件迟滞效应时间至少应为10μs；MSB对应AT89S52并口的：P0.7，LSB对应P0.0。

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