配电自动化终端FTU模拟量采样电路设计
配电自动化终端FTU模拟量采样电路设计[20191213105744]
摘 要
本文介绍了利用单片机对电路电压量的采集的设计，由于工厂电压量很大，首先要通过电压互感器，将电压控制在一个可以测量的范围内，对电压进行一个合理的缩放。该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，稳压电源模块，数据处理模块，数码管显示模块。A/D转换采用芯片ADC0832，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量传送到51单片机进行数据处理，转换为可供识别的二进制ASCII码。数据处理则由芯片AT89C51来完成，其负责把ADC0832传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示,除此之外,它还控制着ADC0832芯片工作。
该电路测量1路直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。通过程序对数码管显示位数进行控制，进行片选操作。
对于芯片可输入最大电压5V，所以对电路中采集的电压信号还要做进一步的处理，首先要做的就是对电压信号的控制，采用电阻分压的方式，在程序中在对电压信号进行一定的还原显示。
稳压电路模块，用7805芯片为单片机以及AD提供一个参考电压量，将9V电压变为5V。
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关键字:】AD转换数码管AT89C517805芯片
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
第一章 配电自动化系统1
第一节 配电自动化系统研究背景 1
第二节 配电自动化系统概述3
第三节 FTU概述4
第四节 开关量6
第二章 设计总体方案 7
第一节 设计要求7
第二节 设计思路7
第三节 设计方案7
第三章 系统硬件电路设计 12
第一节 ATC89C51电路基本设计 12
第二节 AD转换模块16
第三节 显示电路21
第四节 稳压电源27
第四章 系统软件设计 28
第一节 程序设计总方案28
第二节 系统子程序设计28
第五章 调试与性能分析 34
第一节 软件调试34
第二节 显示结果及误差分析35
第一章 配电自动化系统
第一节 配电自动化系统的研究背景
在所有的研究系统之中，电力系统是一个动态的庞大系统，不仅是因为系统的负荷在随时变化，还一个原因是系统之中存在的各类故障也对其有着很大的影响。自然原因，人为原因，系统设备运行状态，参数的复杂多变，这些因素就要求运行人员时刻的掌握系统的运行状态。并因地制宜的进行调整，从而能够实时的去获得系统的各种运行参数以及状态，准确的了解系统的运行状态从而对进一步采取措施有重要的帮助。大量的系统采集信息就依赖于电力系统的自动监控，控制，测控装置，它们将采集的信息上传到主机，因此，可以这么说，测控装置是自动化系统的基础，在这其中涉及到了大量的系统信息，包括，遥测、遥信、反馈系统。
所以配电自动化系统是电力系统研究的必然趋势。配电系统的自动化就是指利用现代电子技术，通信技术，计算机网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，这样使之构成一个完整的自动化系统，从而实现配电系统正常运行以及在出现故障情况下得监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。这样做的根本目的就是为了保障供电的可靠性，配电自动化的功能都必须依靠配电自动化终端来进行实现。配电自动化系统的基本单元就是配电终端。配电终端用于对配电开关、配电变压器、无功补偿电容器等配电设备的控制与检测。配电终端对电网实时监控主要可以做到以下几个功能：隔离和恢复电路故障、减小停电范围、平衡配电网的无功功率、减少线路的损耗。其中，根据统计资料来显示，在输电线路、高压配电网、低压用户三个部分的线路损耗中，低压用户的线路损耗其实是最大的，因此，低压配电自动化终端在配电自动化中的作用就更为重要。
随着智能电网的逐步推进和配电网络的不断建设，配电自动化会得到进一步的发展。
配电自动化是提高供电可靠性和供电质量的有效手段，其中馈线自动化是配电自动化系统的重要内容，FTU又是馈线自动化的一个比较关键的智能设备，它是馈线自动化的一个基础。随着检测及嵌入式技术的发展，相应的对FTU在可靠性和运算精准性方面也提出了一个比较高的要求。目前使用以DSP为硬件核心的FTU，通过交流采样原理来实现对电压量以及电流量的测量。FTU在测量的控制过程中主要实现的有以下几个功能：遥信功能、信号检测、遥控功能、保护闭锁功能、事件顺序记录功能、显示功能以及通信功能。可以这样说FTU在电力系统中占有举足轻重的作用，对配电网自动化意义重大。根据FTU安装应用场合的不同,又大致可分为柱上FTU，环网柜FTU。虽然不同的FTU监测的馈线回路数据不一样，但基本功能一样。馈线远方终端装置FTU，安装在柱上开关处，完成对柱上开关的监控。FTU为自身提供一个可免维护的蓄电池来进行工作，而电压互感器又为开关的操作电源和蓄电池进行充电。而一般的FTU采用高性能单片机，具有带光电隔离的多路开关量输入，多路交流采样，可远方或就地控制一个或多个对象，具有重合闸功能，可选配过流、速断保护，具有对时功能和定值远方下装和召唤功能；具有故障报告功能；能在恶劣环境下运行。
第二节 配电自动化系统概述
配电自动化的功能主要是包括两个方面：第一方面就是配电网实时监控、自动故障隔离和恢复供电、自动读表功能。这一方面被称为配电网的运行自动化。第二方面就是离线设备管理，停电管理、用电管理。这一方面被称为配电网的管理自动化。配电自动化的功能得到不断地发展。
配电自动化系统是一切完成单一或者综合的配电自动化功能的系统的总和。通常把完成配电网的运行与管理自动化功能的集成系统称为配电管理系统，按照完成的功能来分化，包括配电网运行自动化和配电网管理自动化两个部分。
在结构上，配电自动化系统主要是由主站，子站，配电终端这三个部分组成，详细结构见图1.1。主站的主要功能是从各个子站获取配电网的实时信息，对配电网从整体上进行监控，分析，控制。主站也是配电网的管理中心。子站的主要功能是作为区域数据的交换中心，实现各种信息的上传与下达。配电终端的主要任务就是负责对线路，配电室的开关、配电变压器进行数据的采集和控制。并在必要时执行智能控制。一般的，一个配电系统只能有一个主站，而配电终端却可以有几千个。配电终端的性能与可靠性直接会影响整个配电系统能否有效的发挥作用。配电终端根据不同的标准有着不同的分类。主要有以下几个分类：变压器配送终端TTU，它的功能是用于对配电变压的监测与无功控制。开闭所配电终端，它的作用是控制10KV的开闭所或者开关站。环柜网配电终端FTU，它的主要功能是用于电缆供电的环路配电终端。架空线柱上配电终端FTU，它的主要功能是用于架空馈线的配电终端。
不同的配电终端，对其功能的要求也尽然不同。更需要因地制宜。
图1.1 配电自动化系统结构
第三节 FTU概述
FTU馈线终端设备是设置在馈线开关旁的开关检测控制装置，这些馈线开关是指户外的柱上开关。例如10KV的线路上的断路器，负荷开关，分段开关等等。一般来水的话，一台FTU要求能够监测一台柱上开关，这主要的原因是因为柱上开关大多是属于分散安装的，如果遇到同杆架设的情况，这时候就可以一台FTU监测两台柱上开关。
FTU采用了先进的DSP数字信号处理器、多CPU集成技术、高速的工业网络通信技术，采用嵌入式实时多任务操作系统，稳定性能强，它的可靠性也好，实时性能好，适应的环境广，功能强大，她是一种集合了遥测、遥感、遥控、保护和通信功能于一身的馈线自动化远方终端装置。
FTU主要有以下的几个特点：第一，她的硬件平台是采用了32位高速的性能数字信号处理芯片，控制回路采用了专用的大规模可编程逻辑电路CPLD，它的集成度很高，此外它的处理速度很快，容量很大。第二，它的软件平台是采用了嵌入式实时多任务操作系统，这就保障了它的测量，控制，通信任务的高效性能，运行的可靠性也很强。第三，它采用的是高度精密的交流采样技术，零相差同步采样跟踪和数字滤波算法，软硬结合的采样自动去零技术，这就大大的提高了遥测的精度，这就不需要校验。第四，它采用可靠的专业开关电源实现交流、直流电源无延迟切换和对蓄电池的只能管理，自动充放电维护，地点保护。第五，它的系统维护起来很方便，具有完善的自我诊断功能，支持远方在线的参数整定。第六，它具有故障状态监测的功能，能够测量记录故障电流以及方向、故障发生时间，能够买足故障分析、故障定位以及隔离的需要。第七，它具有快速的断电保护和重新合闸的功能。
FTU具有的遥测，遥信，遥控，统计，对时，时间顺序记录，事故记录，定值下装上传，当地维护，自我诊断，自我恢复，远方控制闭锁与手动操作功能。
FTU的遥信功能主要是检测FTU当前状态的开关状态，检测通信的正常运行与采集信号
FTU的遥测功能主要就是对线路电压电流，无功功率，有功功率，电源电压以及蓄电池的数据信息进行采集。
FTU道德遥控功能主要就是通过FTU发送给各个主站开闸与合闸的信号。
FTU的统计功能主要是对开关的动作次数与运行时间还有过流的次数进行一个统计。
FTU的对时功能主要是指FTU能接收区域站的对时命令。
FTU的时间顺序记录主要是记录状态量发生变化时刻的先后顺序。
FTU的事故记录主要是记录事故发生前与事故发生时的电流。电压。功率，便于分析事故，确定事故的区段。
FTU的远方控制闭锁与手动操作功能主要就是对进行线路开关检查修理的时候能够相应的FTU远方控制闭锁功能，确保安全性，避免发生操作失误和恶性事故，同时它也提供了当地的手工合闸，分闸的操作。
第四节 开关量
现代IDE的输入信息主要分为模拟量和开关量两种。开关量主要包括了由电力设备的继电器触点提供的信息，它反映了各个开关饿开合状态。开关量主要有断路器和刀闸的状态，它为继电器的保护提供相应的信息，开关量能够检查设备的运行信息，并且相应的检查断线，缺相，运行，停运，正常，故障灯状态。
开关量的有源触点通过一个电压反映设备的开关量信息。而开关量的无缘触点就是相当于一个开关，当它输入到IDE装置的时候，无论他是处于合的状态还是处于分的状态，触点的两端都是没有电位差的，断路器、隔离刀闸的信息，都是无缘的触点。两种开关量见图1.2。
图1.2 两种开关量
第二章 设计总体方案
第一节 设计要求
1、选用AT89C51芯片，作为中央处理芯片，对电路中电压量进行采集和测量。
2、选用ADC0832模数转换芯片，将电路中采集到的电压模拟量信号转变为可供单片机读取测量的数字信号。
3、AT89C51输出测量的电压信号值给四位一体的共阳极数码管显示，数码管的显示能读取小数点后一位，并且估算误差。
第二节 设计思路
1、根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。
2、A/D转换采用ADC0832实现。
3、电压显示采用4位一体的LED数码管。
第三节 设计方案
硬件电路设计由6个部分组成; A/D转换电路，AT89C51单片机系统，LED显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电压输入电路。
其中AT89c51作为设计电路的核心，对所采集到的信息进行分析运算处理，通过端口的输入输出，对系统进行控制，实现数据的传输，整合各个部分之间的联系。
此次用到的AD转换芯片ADC0832，它实现的是将模拟量信号转化为可供单片机识别的数字量信号。ADC0832是一个具有8位分辨率的一个模数转换芯片，它具有双数据输出，这样就可以让它作为一个数据的校验来使用，这样的话，不仅可以减少数据处理中的误差，而且它转换速度快，具有一个较强的稳定性能。其中DI作为他的一个输入端，这样就可以轻易的对通道的功能进行一个选择。
对于显示模块，本次实验中采用一块四位一体的共阳极的LED数码管。对于四位一体的共阳极的数码管来说，显示功能足够使用，且经济，在实验过程中能够减少控制的成本。P0端口控制每一块LED数码管的显示，P2.0、P2.1、P2.2、P2.3这四个端口对四位一体的共阳极数码管进行片选操作。硬件电路设计如图2.1所示
图2.1 硬件电路设计总框图
一、单片机部分的设计
设计中采用AT89C51芯片，主要有如下功能，信号的输入，信号的输出，信号的处理。AT89C51设计的系统功能如图2.2所示。
图2.2 单片机系统功能
在AT89C51设计的系统图中，原始信号是由AD转换模块传送过来的，处理后的信号，输出给四位一体的共阳极数码管显示。并且，AT89C51控制着AD模块和显示模块的工作。
二、AD模块的设计
AD模块的设计采用的是主流的ADC0832芯片。ADC0832采集模拟量信号，并转换成可供单片机识别的数字量信号给AT89C51。AD模块设计如图2.3所示。
摘 要
本文介绍了利用单片机对电路电压量的采集的设计，由于工厂电压量很大，首先要通过电压互感器，将电压控制在一个可以测量的范围内，对电压进行一个合理的缩放。该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，稳压电源模块，数据处理模块，数码管显示模块。A/D转换采用芯片ADC0832，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量传送到51单片机进行数据处理，转换为可供识别的二进制ASCII码。数据处理则由芯片AT89C51来完成，其负责把ADC0832传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示,除此之外,它还控制着ADC0832芯片工作。
该电路测量1路直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。通过程序对数码管显示位数进行控制，进行片选操作。
对于芯片可输入最大电压5V，所以对电路中采集的电压信号还要做进一步的处理，首先要做的就是对电压信号的控制，采用电阻分压的方式，在程序中在对电压信号进行一定的还原显示。
稳压电路模块，用7805芯片为单片机以及AD提供一个参考电压量，将9V电压变为5V。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AD转换数码管AT89C517805芯片
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
第一章 配电自动化系统1
第一节 配电自动化系统研究背景 1
第二节 配电自动化系统概述3
第三节 FTU概述4
第四节 开关量6
第二章 设计总体方案 7
第一节 设计要求7
第二节 设计思路7
第三节 设计方案7
第三章 系统硬件电路设计 12
第一节 ATC89C51电路基本设计 12
第二节 AD转换模块16
第三节 显示电路21
第四节 稳压电源27
第四章 系统软件设计 28
第一节 程序设计总方案28
第二节 系统子程序设计28
第五章 调试与性能分析 34
第一节 软件调试34
第二节 显示结果及误差分析35
第一章 配电自动化系统
第一节 配电自动化系统的研究背景
在所有的研究系统之中，电力系统是一个动态的庞大系统，不仅是因为系统的负荷在随时变化，还一个原因是系统之中存在的各类故障也对其有着很大的影响。自然原因，人为原因，系统设备运行状态，参数的复杂多变，这些因素就要求运行人员时刻的掌握系统的运行状态。并因地制宜的进行调整，从而能够实时的去获得系统的各种运行参数以及状态，准确的了解系统的运行状态从而对进一步采取措施有重要的帮助。大量的系统采集信息就依赖于电力系统的自动监控，控制，测控装置，它们将采集的信息上传到主机，因此，可以这么说，测控装置是自动化系统的基础，在这其中涉及到了大量的系统信息，包括，遥测、遥信、反馈系统。
所以配电自动化系统是电力系统研究的必然趋势。配电系统的自动化就是指利用现代电子技术，通信技术，计算机网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，这样使之构成一个完整的自动化系统，从而实现配电系统正常运行以及在出现故障情况下得监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。这样做的根本目的就是为了保障供电的可靠性，配电自动化的功能都必须依靠配电自动化终端来进行实现。配电自动化系统的基本单元就是配电终端。配电终端用于对配电开关、配电变压器、无功补偿电容器等配电设备的控制与检测。配电终端对电网实时监控主要可以做到以下几个功能：隔离和恢复电路故障、减小停电范围、平衡配电网的无功功率、减少线路的损耗。其中，根据统计资料来显示，在输电线路、高压配电网、低压用户三个部分的线路损耗中，低压用户的线路损耗其实是最大的，因此，低压配电自动化终端在配电自动化中的作用就更为重要。
随着智能电网的逐步推进和配电网络的不断建设，配电自动化会得到进一步的发展。
配电自动化是提高供电可靠性和供电质量的有效手段，其中馈线自动化是配电自动化系统的重要内容，FTU又是馈线自动化的一个比较关键的智能设备，它是馈线自动化的一个基础。随着检测及嵌入式技术的发展，相应的对FTU在可靠性和运算精准性方面也提出了一个比较高的要求。目前使用以DSP为硬件核心的FTU，通过交流采样原理来实现对电压量以及电流量的测量。FTU在测量的控制过程中主要实现的有以下几个功能：遥信功能、信号检测、遥控功能、保护闭锁功能、事件顺序记录功能、显示功能以及通信功能。可以这样说FTU在电力系统中占有举足轻重的作用，对配电网自动化意义重大。根据FTU安装应用场合的不同,又大致可分为柱上FTU，环网柜FTU。虽然不同的FTU监测的馈线回路数据不一样，但基本功能一样。馈线远方终端装置FTU，安装在柱上开关处，完成对柱上开关的监控。FTU为自身提供一个可免维护的蓄电池来进行工作，而电压互感器又为开关的操作电源和蓄电池进行充电。而一般的FTU采用高性能单片机，具有带光电隔离的多路开关量输入，多路交流采样，可远方或就地控制一个或多个对象，具有重合闸功能，可选配过流、速断保护，具有对时功能和定值远方下装和召唤功能；具有故障报告功能；能在恶劣环境下运行。
第二节 配电自动化系统概述
配电自动化的功能主要是包括两个方面：第一方面就是配电网实时监控、自动故障隔离和恢复供电、自动读表功能。这一方面被称为配电网的运行自动化。第二方面就是离线设备管理，停电管理、用电管理。这一方面被称为配电网的管理自动化。配电自动化的功能得到不断地发展。
配电自动化系统是一切完成单一或者综合的配电自动化功能的系统的总和。通常把完成配电网的运行与管理自动化功能的集成系统称为配电管理系统，按照完成的功能来分化，包括配电网运行自动化和配电网管理自动化两个部分。
在结构上，配电自动化系统主要是由主站，子站，配电终端这三个部分组成，详细结构见图1.1。主站的主要功能是从各个子站获取配电网的实时信息，对配电网从整体上进行监控，分析，控制。主站也是配电网的管理中心。子站的主要功能是作为区域数据的交换中心，实现各种信息的上传与下达。配电终端的主要任务就是负责对线路，配电室的开关、配电变压器进行数据的采集和控制。并在必要时执行智能控制。一般的，一个配电系统只能有一个主站，而配电终端却可以有几千个。配电终端的性能与可靠性直接会影响整个配电系统能否有效的发挥作用。配电终端根据不同的标准有着不同的分类。主要有以下几个分类：变压器配送终端TTU，它的功能是用于对配电变压的监测与无功控制。开闭所配电终端，它的作用是控制10KV的开闭所或者开关站。环柜网配电终端FTU，它的主要功能是用于电缆供电的环路配电终端。架空线柱上配电终端FTU，它的主要功能是用于架空馈线的配电终端。
不同的配电终端，对其功能的要求也尽然不同。更需要因地制宜。
图1.1 配电自动化系统结构
第三节 FTU概述
FTU馈线终端设备是设置在馈线开关旁的开关检测控制装置，这些馈线开关是指户外的柱上开关。例如10KV的线路上的断路器，负荷开关，分段开关等等。一般来水的话，一台FTU要求能够监测一台柱上开关，这主要的原因是因为柱上开关大多是属于分散安装的，如果遇到同杆架设的情况，这时候就可以一台FTU监测两台柱上开关。
FTU采用了先进的DSP数字信号处理器、多CPU集成技术、高速的工业网络通信技术，采用嵌入式实时多任务操作系统，稳定性能强，它的可靠性也好，实时性能好，适应的环境广，功能强大，她是一种集合了遥测、遥感、遥控、保护和通信功能于一身的馈线自动化远方终端装置。
FTU主要有以下的几个特点：第一，她的硬件平台是采用了32位高速的性能数字信号处理芯片，控制回路采用了专用的大规模可编程逻辑电路CPLD，它的集成度很高，此外它的处理速度很快，容量很大。第二，它的软件平台是采用了嵌入式实时多任务操作系统，这就保障了它的测量，控制，通信任务的高效性能，运行的可靠性也很强。第三，它采用的是高度精密的交流采样技术，零相差同步采样跟踪和数字滤波算法，软硬结合的采样自动去零技术，这就大大的提高了遥测的精度，这就不需要校验。第四，它采用可靠的专业开关电源实现交流、直流电源无延迟切换和对蓄电池的只能管理，自动充放电维护，地点保护。第五，它的系统维护起来很方便，具有完善的自我诊断功能，支持远方在线的参数整定。第六，它具有故障状态监测的功能，能够测量记录故障电流以及方向、故障发生时间，能够买足故障分析、故障定位以及隔离的需要。第七，它具有快速的断电保护和重新合闸的功能。
FTU具有的遥测，遥信，遥控，统计，对时，时间顺序记录，事故记录，定值下装上传，当地维护，自我诊断，自我恢复，远方控制闭锁与手动操作功能。
FTU的遥信功能主要是检测FTU当前状态的开关状态，检测通信的正常运行与采集信号
FTU的遥测功能主要就是对线路电压电流，无功功率，有功功率，电源电压以及蓄电池的数据信息进行采集。
FTU道德遥控功能主要就是通过FTU发送给各个主站开闸与合闸的信号。
FTU的统计功能主要是对开关的动作次数与运行时间还有过流的次数进行一个统计。
FTU的对时功能主要是指FTU能接收区域站的对时命令。
FTU的时间顺序记录主要是记录状态量发生变化时刻的先后顺序。
FTU的事故记录主要是记录事故发生前与事故发生时的电流。电压。功率，便于分析事故，确定事故的区段。
FTU的远方控制闭锁与手动操作功能主要就是对进行线路开关检查修理的时候能够相应的FTU远方控制闭锁功能，确保安全性，避免发生操作失误和恶性事故，同时它也提供了当地的手工合闸，分闸的操作。
第四节 开关量
现代IDE的输入信息主要分为模拟量和开关量两种。开关量主要包括了由电力设备的继电器触点提供的信息，它反映了各个开关饿开合状态。开关量主要有断路器和刀闸的状态，它为继电器的保护提供相应的信息，开关量能够检查设备的运行信息，并且相应的检查断线，缺相，运行，停运，正常，故障灯状态。
开关量的有源触点通过一个电压反映设备的开关量信息。而开关量的无缘触点就是相当于一个开关，当它输入到IDE装置的时候，无论他是处于合的状态还是处于分的状态，触点的两端都是没有电位差的，断路器、隔离刀闸的信息，都是无缘的触点。两种开关量见图1.2。
图1.2 两种开关量
第二章 设计总体方案
第一节 设计要求
1、选用AT89C51芯片，作为中央处理芯片，对电路中电压量进行采集和测量。
2、选用ADC0832模数转换芯片，将电路中采集到的电压模拟量信号转变为可供单片机读取测量的数字信号。
3、AT89C51输出测量的电压信号值给四位一体的共阳极数码管显示，数码管的显示能读取小数点后一位，并且估算误差。
第二节 设计思路
1、根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。
2、A/D转换采用ADC0832实现。
3、电压显示采用4位一体的LED数码管。
第三节 设计方案
硬件电路设计由6个部分组成; A/D转换电路，AT89C51单片机系统，LED显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电压输入电路。
其中AT89c51作为设计电路的核心，对所采集到的信息进行分析运算处理，通过端口的输入输出，对系统进行控制，实现数据的传输，整合各个部分之间的联系。
此次用到的AD转换芯片ADC0832，它实现的是将模拟量信号转化为可供单片机识别的数字量信号。ADC0832是一个具有8位分辨率的一个模数转换芯片，它具有双数据输出，这样就可以让它作为一个数据的校验来使用，这样的话，不仅可以减少数据处理中的误差，而且它转换速度快，具有一个较强的稳定性能。其中DI作为他的一个输入端，这样就可以轻易的对通道的功能进行一个选择。
对于显示模块，本次实验中采用一块四位一体的共阳极的LED数码管。对于四位一体的共阳极的数码管来说，显示功能足够使用，且经济，在实验过程中能够减少控制的成本。P0端口控制每一块LED数码管的显示，P2.0、P2.1、P2.2、P2.3这四个端口对四位一体的共阳极数码管进行片选操作。硬件电路设计如图2.1所示
图2.1 硬件电路设计总框图
一、单片机部分的设计
设计中采用AT89C51芯片，主要有如下功能，信号的输入，信号的输出，信号的处理。AT89C51设计的系统功能如图2.2所示。
图2.2 单片机系统功能
在AT89C51设计的系统图中，原始信号是由AD转换模块传送过来的，处理后的信号，输出给四位一体的共阳极数码管显示。并且，AT89C51控制着AD模块和显示模块的工作。
二、AD模块的设计
AD模块的设计采用的是主流的ADC0832芯片。ADC0832采集模拟量信号，并转换成可供单片机识别的数字量信号给AT89C51。AD模块设计如图2.3所示。
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