摘? 要: 利用PIC16C76單片機和Modem芯片MSM7512B開發(fā)數(shù)據(jù)采集" title="數(shù)據(jù)采集">數(shù)據(jù)采集儀，通過電話網(wǎng)傳送給遠程計算機。計算機處理遠程采集的信號并顯示處理結(jié)果，用戶可在現(xiàn)有軟件平臺" title="軟件平臺">軟件平臺上，開發(fā)適合機電產(chǎn)品" title="機電產(chǎn)品">機電產(chǎn)品的遠程維護系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

　　關(guān)鍵詞: 單片機? 遠程數(shù)據(jù)采集? 遠程維護? 機電產(chǎn)品

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　　伴隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，遠程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和故障診斷" title="故障診斷">故障診斷的研究得到了有識之士的廣泛注意，如大型火電機組和大型復(fù)雜設(shè)備的遠程故障診斷^[1][2]、遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)^[3]。

　　可惜目前沒有一套統(tǒng)一的標準和可進行二次開發(fā)的遠程維護系統(tǒng)平臺。筆者旨在開發(fā)一套中小型機電產(chǎn)品的遠程數(shù)據(jù)采集和維護系統(tǒng)的平臺，客戶可以在平臺上進行二次開發(fā)，縮短開發(fā)各具體機電設(shè)備遠程維護系統(tǒng)產(chǎn)品的周期。

1 遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件框圖

　　數(shù)據(jù)采集量含有開關(guān)量和模擬量?，F(xiàn)有大多數(shù)數(shù)據(jù)采集儀采用微機、內(nèi)插A/D" title="A/D">A/D采集板和開關(guān)量采集板，造價高、體積大、攜帶不方便。采用帶有A/D通道的PIC系列單片機采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，性價比將得到較大的提高。這對于機電產(chǎn)品的遠程維護有著很大的意義。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖見圖1。

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　　現(xiàn)場采集采用自行開發(fā)的單片機數(shù)據(jù)采集儀。該數(shù)據(jù)采集儀含有Modem芯片，可直接與電話網(wǎng)相連。不同地方的數(shù)據(jù)采集儀可通過撥號與維護中心的計算機聯(lián)系，得到維護中心的應(yīng)答信號后才可以把采集數(shù)據(jù)傳送上去。數(shù)據(jù)采集儀僅把A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量直接上傳，標度變換工作留給維護中心的計算機完成，這使得數(shù)據(jù)采集儀具有較好的通用性。對某一機電產(chǎn)品的遠程維護或數(shù)據(jù)采集僅改變維護中心的計算機軟件即可解決。

2 數(shù)據(jù)采集儀的硬件電路

　　該采集儀硬件原理如圖2所示。最多采集48點，可以滿足大部分中小型機電產(chǎn)品測試點數(shù)的需要。不同的產(chǎn)品采集點數(shù)不同，采集的點數(shù)由維護中心的計算機發(fā)送下來。不同采集點數(shù)，用不同的轉(zhuǎn)接頭，把未采集的點對地短接起來，抑制干擾?？紤]到現(xiàn)場人員操作方便，維護中心的電話號碼固定在PIC16C76芯片中。按下按扭K，RB4=0，繼電器J通電，常閉觸頭J1閉合，接通電話線。固化在PIC16C76芯片中的電話號碼通過RC4送給撥號芯片HT9200A。撥號期間指示燈D1閃亮，撥通并得到PC機的命令，RB4繼續(xù)為0，指示燈D1常亮，此時可以進行采集數(shù)據(jù)的傳送。若在規(guī)定時間內(nèi)未能撥通，RB4=1，繼電器斷電，指示燈D1滅，可再次按K鍵進行撥號。為減小體積，采用超小型PS系列的開關(guān)電源模塊PS0500AC5SR。

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　　PIC16C76單片機內(nèi)含復(fù)位電路，可采用片外復(fù)位和上電片內(nèi)自行復(fù)位，圖2選擇上電片內(nèi)復(fù)位。PIC16C76內(nèi)含看門狗電路、368字節(jié)RAM和8K字節(jié)ROM、5路A/D轉(zhuǎn)換。這里僅用到RA0一路，通過多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)MC54HC4051芯片擴展采集路數(shù)。每一片多路轉(zhuǎn)換開關(guān)有8路，共采用6片。某一片多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的INH為高電平時，依據(jù)RB0、RB1、RB2的取值選擇某一路送到RA0。MC74HC04是六反相器，把74LS138選中的某一低電平信號反相變?yōu)楦唠娖剑瑥亩x中多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)的某一片。MSM7512B是1200bps的半雙工FSK Modem芯片，外圍接口電路簡單。Mod1、Mod2控制MSM7512B的工作模式——調(diào)制/解調(diào)/掉電模式。RS 是模擬信號輸出使能控制端，是輸入檢測的指示端。EAI為外部信號輸入端，音頻發(fā)生器HT9200A產(chǎn)生的信號通過EAI送給模擬輸出端AO，AI為模擬輸入端。

　　由于遠程傳輸信號，直接從MSM7512B的AO端輸出后通過600Ω的耦合變壓器送到電話網(wǎng)上，功率太小。實踐證明無法實現(xiàn)計算機與數(shù)據(jù)采集儀之間的正確通信，故采用LM324進行運算放大。經(jīng)過長距離實驗驗證，系統(tǒng)可以準確通信。

3 軟件設(shè)計

3.1 PC機軟件設(shè)計

　　PC機的軟件采用Visual C++ 5.0 編寫。不同的機電產(chǎn)品采集點不同，各點的名稱、標度變換不相同，系統(tǒng)故障診斷程序也不可能相同。程序框圖3中的參數(shù)名、正常值及點數(shù)表格顯示子程序，標度變換子程序和故障診斷子程序源碼開放，客戶可利用現(xiàn)有的軟件平臺進行二次開發(fā)成某一產(chǎn)品所需的應(yīng)用軟件。

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3.2 數(shù)據(jù)采集儀的程序設(shè)計

　　數(shù)據(jù)采集儀根據(jù)PC機發(fā)來的采集點數(shù)進行采集，把采集到的數(shù)據(jù)傳送到PC機。不管是開關(guān)量還是模擬量，均當作模擬量通過RA0進行A/D轉(zhuǎn)換成8位數(shù)字量。程序框圖見圖4。

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4 應(yīng)用實例

　　把系統(tǒng)應(yīng)用到筆者開發(fā)的項目——全自動三帶同時捆扎大把捆鈔機上。實驗證實系統(tǒng)可以可靠遠程采集大把捆鈔機的有關(guān)開關(guān)量信號，用表格的形式反映開關(guān)狀態(tài)是否正確，幫助維護人員修復(fù)故障。有關(guān)大把捆鈔機介紹見參考文獻[4]。

　　表1是縱帶帶頭送得太長時的待機時刻開關(guān)狀態(tài)表。從表1可知縱帶光電開關(guān)出問題，導(dǎo)致無法檢測縱帶頭到位信號，縱送帶電機僅靠延時停，出現(xiàn)送帶過長的故障。大把捆故障診斷程序有一定的難度，目前仍是靠技術(shù)人員根據(jù)測試狀態(tài)和表格提示判斷故障點。

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　　(1)采用PIC16C76單片機與MSM7512B結(jié)合，開發(fā)出可直接連到公用電話網(wǎng)上的數(shù)據(jù)采集儀，經(jīng)驗證可靠。

　　(2)系統(tǒng)可應(yīng)用于部分中小型機電產(chǎn)品的遠程數(shù)據(jù)采集和遠程維護。不同系統(tǒng)，需要客戶在現(xiàn)有軟件平臺上進行二次開發(fā)。

　　(3)系統(tǒng)最多采集點數(shù)為48點，開關(guān)量當作模擬量采集，輸入電壓為0~+5V。超過或不在這一范圍應(yīng)通過分壓變換后輸入。

　　(4)設(shè)計出一套通用性強，易于二次開發(fā)的軟件平臺是相當重要的。PC機的軟件平臺有待于進一步的研究和開發(fā)。

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參考文獻

1 陳小虎.大型復(fù)雜設(shè)備的遠程故障診斷系統(tǒng)研究.計算機工程與應(yīng)用，2001;(10):14～16

2 于文虎，宋炳斌.大型發(fā)電機組的振動故障診斷.中國工程科學(xué)，2001;(1):44～50

3 薛紅朝.Windows98下遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計.測控技術(shù).2000;(1):26～29

4 林金表.全自動大把捆的設(shè)計.輕工機械，2002;(3)