项目说明

Modbus-RTU 8路模拟量采集器，16位分辨率，各通道独立设置量程

量程：0~20mA/4~20mA、-150~150mV、-500~500mV、-1~1V、0~2.5V、-5~5V、0~10V、-10~10V

9~36V电压输入，接口防静电、防浪涌、防雷击

支持两线制/三线制/四线制传感器接线

电压/电流档位由拨码开关切换

上位机测试软件能够接收显示采集到的数据，需带嘉立创EDAlogo

 

开源协议

GPL3.0

 

项目属性

本项目为首次公开，为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。

 

项目进度

3.19 开始画原理图

3.23 完成原理图，PCB布局

3.26 修改优化原理图，优化PCB布局布线，学习嘉立创EDA模块复用功能

4.7 完成PCB设计并投板，申请耗材，PC端PY程序90%

4.9 调试程序，调试板子

4.30 钣金外壳打样中

5.7 收到钣金外壳

5.17 采集器单片机端与上位机联调,完成

6.5 修正原理图,PCB,改为单端输入,并更新文档

 

设计原理

系统整体框图

 

硬件设计原理讲解:

 

485采用隔离模块，并增加TVS，气体放电管，实现防静电、防浪涌、防雷击

ADC+基准部分

1. 1. 1. ADC选ADS8688 16位ADC
      2. 支持pin2pin直接替换18位的ADS8988
      3. R230=1K，R229=NC  选外部基准
      4. 如果想用内部基准R230=NC，R229=1K

电源

DC9-36V电源从P9端子2,3脚输入

一路经TPS5450降压成5V，1117-3.3V降纹波供给CPU及485模块

另一路经U21隔离电源模块,输出正负15V

78L12，79L12线性稳压输出正负12V

U13稳压成5V供给运放，以及ADC模块

采样前端

项目需求：（0~20mA/4~20mA），（-150~150mV）、（-500~500mV）、（-1~1V）、（0~2.5V）、（-5~5V）、（0~10V）、（-10~10V）； 八种量程

继电器不通电，ADS8688 可以通过软件设置量程，直接采样后四个（0-5.12V）、（±5.12V）、（0-10.24V）、（±10.24V）

 

增加拨码开关，SW 2-5刀头短接，输入通道并接120欧，实现电流档 0~20mA/4~20mA

 

继电器合上

增加拨码开关，SW 1-6刀头切换AD620的放大倍数，实现 -150~150mV、-500~500mV、

增加拨码开关，SW 3-4刀头切换单双极信号             

 

软件说明

单片机采集端流程图

 

PC端程序流程图

 

PC端界面

功能简单，界面也简单

左上LOGO，左中串口设置，左下状态显示

右侧通道设置，采集显示

根据拨码开关，正确选择是电流、电压档，选好量程档位

用不到的通道请选"关闭"

采用modbus-rtu协议

默认从机地址0x02，波特率115200

8个通道数据寄存器地址：0x00-0x07

8个通道设置寄存器地址：0x10-0x17

 

实物展示

使用注意事项

因为设计问题,在测试的时候请把信号的负端,用跳线全部并接到信号地,

PCB工程文件已经修改这个问题,所有通道都改成单端输入

拨码开关的使用

上位机软件运行

第一步, 推荐下载 thonny 

下载地址: https://thonny.org/

第二步, 把\venv\Lib\site-packages中的modbus_tk,serial库复制出来 如下图

 

第三步,你就可以愉快的玩耍python

设计注意事项

1. 1. 1. DCDC模块发热
      2. 运放17个，整机功耗过大。如果要做到低功耗的话，可用单通道ADC+电子开关做切换.
      3. SMT贴片时，U13=TPS71550，C389、C399=10uF电容

 

其他

STM32 8CH16BIT.rar  //单片机工程

pythonTKPHOTO.rar  //python工程

钣金外壳 8ch_asm_asm.zip  //钣金外壳

 

演示视频：在附件中,谢谢