现代测量中，远距离多路测量已成为日益重要的测量技术。该多路测量已广泛应用于粮库、油田、矿井以及饭店等需要同时监控多路温度、湿度、瓦斯含量等的场合。
这里采用双CPU控制，而在数据采集的远程和近端均采用单片机控制。远程完成资料的采集、抽样、平滑、发送；近端完成资料接收、校验、纠错、处理与显示等。采用双CPU可在高速率通讯时，对资料进行校验和纠错以保证资料的正确。两片CPU均采用MCS51系列8031芯片，在近端与远程的通讯中，又采用国际标准的RS485差分方式接口，使通讯速率和传输距离大大优于RS232标准接口方式，并且用线最少（仅用两根非屏蔽双绞线）。由于采用差分传输，可最大程度抑制共模信号’，使抗干扰能力有很大的提高。
本系统可实现高智能化、实用型的远距离数据采集系统。本系统由以下几个模块构成，如下图所示。鉴于系统组成较复杂，这里将主要功能电路——可控的正弦波发生器及F/V变换、A/D采集等主要电路介绍如下。
1．可控的正弦波发生器及F/V变换
本电路如下图所示，它工作在远距离终端，用于模拟待采样的信号源。图中，用可变电阻控制以改变正弦波的振荡频率，其振荡频率在200Hz到2000Hz茫围变化，并达到尽可能好的R/F线性度，从而保证经F/V变换后，使R/V之间具有良好的线性关系。
产生正弦波的方法很多，这里是采用三角波发生器，再经整形将三角波整形为正弦波。三角波的频率与电压成线性关系，而电阻R可简单地变换为与其成正比的电压Vc，用Vc控制三角波发生器就能产生与R成线性关系的频率f。
三角波发生器和正弦整形电路采用单片函数发生器ICL8038构成。该1C电路属于积分型施密特压控多谐振荡器，工作范围0.001Hz~300Hz，完全可以达到设计的要求。
ICL8038的内部原理框图如下图所示，三角波频率f=21/(3VCCC)，可见，频率f正比于I。
IC8038内部有基准电流发生器。f与Vc成线性关系。此外，ICL8038内部具有良好的正弦波整形电路，根据其指标可直接输出失真度<1%的正弦波。
电路中的LM331组成精密的F/V变换器，此集成电路线性度可达0.06％，该IC输出电压V0与输入频率6的关系为Vo∝fi，而设计要求应将200Hz—2000Hz的频率变换为1~5V的电压，其变换式为Vo=0.00222f+0.556V，故应对F/V的结果进行电位平移，图2电路中的电位器P4为零点调节器，可保证频率为200Hz时输出为1V，电位器P3是满度调节，可保证频率为2000Hz时输出为SV。
2．A/D采集
A/D采集工作在远程数据采集端，用于将模拟信号转换为数字信号。
这里采用ADC0809作A/D转换器。ADC0809为CMOS集成电路。属于逐位逼近比较型的转换器，分辨率为8位，转换时间为100μs。数据输出端内部具有三态输出锁存器，可与单片机的数据总线直接连接，而且有8个模拟量，并可程控和选择其中的一个模拟量进行转换。它与单片机的接口简单，使用方便。
ADC0809与8031的连接如下：
(1)0809的时钟CLK信号由8031的地址锁存端ALE信号经二分频后产生。
(2)0809的数据线DO~D7与单片机的数据总线直接连接。
(3)0809的地址选择端ADD-A、ADD-B、ADD-C与8031的数据总线ADO、AD1、AD2相连。
(4)0809的A/D转换结束EOC接8031的P1.7口。
(5)0809地址锁存信号和启动信号START接在一起，并经反相器与8031的写信号WR相连，用写信号WR控制A/D的动作。
对A/D转换结果的读出采用查询方式，即每次通过写信号启动A/D转换后，立即查询。
由于本系统采用半双工传输，在每次需要发送指令或数据时将MC3487选通，一旦发送完毕，立即将MC3487关闭，并打开MC3486，准备接收。
为了增强数据采集的实时性，从机在未收到指令时，轮流对8路模拟信号进行采集变换，并存人缓冲器内存；在收到指令后，可按最快速度将最新的转换结果回送主机。主机对收到的有效数据进行处理，将数值大小为0～255之间的数据转换为0—5V电压值，再进行显示，同时扫描键盘，处理各种功能键，完成用户的通道选择、循环等功能。
作为一种实用的数据采集、控制系统，CPU应对采集的数据进行各种处理，并输出控制信号。本机在设计时，由于采用了键盘／显示控制专用集成电路8279，故可节省CPU大量时间，可实现各种控制功能，如PID等，从而为功能扩展留下了足够的余地。
本系统作为一种实用的远距离监控装置，只需根据用户需要加入相应的传感器（湿度传感器、温度传感器、压力传感器等），就可实现相应的监测要求。
本文关键字：数据采集 传感-检测-采集电路，单元电路 - 传感-检测-采集电路
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