本发明专利技术公开了一种智能仿真仪表。本发明专利技术包括电源模块电路、I/V变换电路、V/I变换电路、串口接口电路、微处理器模块电路、液晶显示模块电路和外部接口电路。I/V变换电路与微处理器模块电路I/O口信号连接，V/I变换电路与微处理器模块电路I/O口信号连接，液晶显示模块电路与微处理器模块电路I/O口信号连接，串口接口电路与微处理器模块电路的串口相接，I/V变换电路与外部接口电路连接，V/I变换电路与外部接口电路连接，电源模块电路为微处理器模块电路、I/V变换电路、V/I变换电路、液晶显示模块电路和外部接口电路供电。本发明专利技术节省能源和原材料、模拟逼真、实用、安全可靠。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工业仿真
，具体涉及以嵌入式单片机系统为核心实现对工业现场物理量的模拟输出，并且可以接收上层工业PC或者DCS的通讯命令或模拟输出信号。
技术介绍
随着全球化和信息化的进程，仿真技术已广泛引用于各行各业，特别在流程工业发挥着重要作用。流程工业具有流程复杂、高度集成化、操作控制自动化水平高等特点，只有长期安全的运行才能取得满意的经济效益，因此要求生产操作员具有较高的技术水平和操作技能。由于实际生产线一般运行在正常的工况下，误操作会导致严重的后果，一般的操 作培训很难达到实际目的。仿真培训是一种现代化的，高效率的培训手段，是提高操作工技能的一种有效途径。对于只是让技工熟悉操作环境、熟练操作为目的的培训教学系统，使用工业现场才会用到的仪器仪表装置，无疑是一种浪费，而制作方一时又找不出合适的替代方案，智能型现场仿真仪表的开发正是应对这一应用而出现。以智能现场仿真仪表代替真正的传感器、变送器以及执行器，可以在成本上得到大大的降低，并且不需要真正在管道中流动溶液，一方面节约了化工材料，另一方面可以避免技工由于误操作而导致的严重事故。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决工业培训，特别是流程化工行业中的技工培训系统中工业现场再现难，资源消耗大，以及误操作造成的安全等问题。为了减小资源消耗，把误操作造 成的影响降到最低，实现智能化现场模拟，并且能够达到逼真地模拟工业现场进行技工培训的效果。本专利技术采用以下技术方案 智能仿真仪表，包括电源模块电路、Ι/v变换电路、V/I变换电路、串口接口电路、微处理器模块电路、液晶显示模块电路和外部接口电路。I/V变换电路与微处理器模块电路I/O 口信号连接，V/I变换电路与微处理器模块电路I/O 口信号连接，液晶显示模块电路与微处理器模块电路I/O 口信号连接，串口接口电路与微处理器模块电路的串口相接，Ι/v变换电路与外部接口电路连接，V/I变换电路与外部接口电路连接，电源模块电路为微处理器模块电路、Ι/v变换电路、V/I变换电路、液晶显示模块电路和外部接口电路供电。所述电源模块电路包括+15V电压转换电路和+5V电压转换电路，+15V电压转换电路包括极性电容(12、(11、电容06乂7、08乂9、(10、电源芯片VR1，+5V电压转换电路包括电容C1、C2、C3、C4、C5和电源芯片VR2 ；+15V电压转换电路中极性电容C12的正极与+24V的外接直流电源和电源芯片VRl的Vin端相接，极性电容C12的负极接地；电容C6、C7、C8的一端均与电源芯片VRl的Vin端相接，另一端均接地；电源芯片VRl的GND端接地；电容C9、CIO的一端均与电源芯片VRl的Vout端相接，另一端均接地；极性电容Cll的正极与VRl的Vout端相接，极性电容Cll的负极接地；电源芯片VRl的Vout端输出+15V ；+5V电压转换电路中电容C1、C2的一端均与+24V的外接直流电源和电源芯片VR2的Vin端相接，另一端均接地；电源芯片VR2的GND端接地；电容C3、C4、C5的一端均与电源芯片VR2的Vout端相接，另一端均接地；电源芯片VR2的Vout端输出+5V ;所述的电源芯片VRl的型号为78L15，电源芯片VR2的型号为78L05。所述I/V变换电路包括放大器U1A、电阻Rl、R2、R3、R5、R6、电容C13、C14、C15 ；放大器UlA的4引脚接+15V电源，11引脚接地，电阻R5、R6的一端均与电阻R3的一端相接，另一端均与地相接；电阻R3的一端与电容C14的一端相接，另一端与UlA的3引脚、电容C15的一端相接，电容C14和C15的另一端均接地；U1A的2引脚与电阻Rl的一端、电容C13的一端相接，UlA的I引脚与电阻Rl的另一端、电容C13的另一端相接，输出电压Vi接微处理器芯片U4的18引脚。 所述V/I 变换电路包括放大器 U1B、U1C、U1D、电阻 R12、R13、R14、R15、R16、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R26、R27、电容 C29、C30 和三极管 Q2 ;电阻 R14 的一端接电阻 R24的一端，电阻R14的另一端接放大器UlC的10引脚；电阻R21和电容C30的一端均与放大器UlC的9引脚相接，另一端接放大器UlC的8引脚；电阻R16的一端接放大器UlC的8引脚，另一端接放大器UlB的5引脚；电阻R12的一端接放大器UlB的6引脚，另一端接地；电阻R13的一端接放大器UlB的6引脚，另一端与三极管Q2的基极及电阻R20的一端相接，电阻R20的另一端接地；三极管Q2的集电极接+24V ；电阻R15的一端接放大器UlB的7引脚，另一端接三极管Q2的基极；电阻R18的一端接放大器UlB的5引脚，另一端与电阻R19的一端、电容C29的一端及放大器UlD的14引脚相接，电阻R19的另一端、电容C29的另一端接放大器UlD的13引脚；电阻R26的一端接放大器UlD的12引脚，另一端与电阻R22的一端、电阻R23的一端、电阻R27的一端相接，电阻R22的另一端、电阻R23的另一端接三极管Q2的发射极，电阻R27的另一端输出4 20mA的电流，接插件Pl的5引脚，所述的放大器U1A、放大器U1B、放大器UlC和放大器UlD集成在一块芯片中，该芯片的型号为LM224AD。所述串口接口电路包括电容 C18、C19、C20、C21、C23、C24、电阻 R8、R9、R30、R31、插件JPl和电源电平转换芯片U2 ;电源电平转换芯片U2的16引脚接+5V，15引脚接地；电容C20的一端接电源电平转换芯片U2的I引脚，另一端接电源电平转换芯片U2的3引脚，电容C23的一端接电源电平转换芯片U2的4引脚，另一端接电源电平转换芯片U2的5引脚；电容C18、C19的一端均与+5V相接，另一端均接地，电容C21的一端接电源电平转换芯片U2的2引脚，另一端接地，电容C24的一端接电源电平转换芯片U2的6引脚，另一端接地；电源电平转换芯片U2的10引脚接微处理器芯片U4的5引脚，电源电平转换芯片U2的8引脚接插件JPl的I引脚，电源电平转换芯片U2的7引脚接插件JPl的3引脚，电源电平转换芯片U2的9引脚接微处理器芯片U4的4引脚；电阻R8的一端接电源电平转换芯片U2的8引脚，另一端接电源电平转换芯片U2的9引脚，电阻R9的一端接电源电平转换芯片U2的10引脚，另一端接电源电平转换芯片U2的7引脚；电阻R30的一端接电源电平转换芯片U2的8引脚，另一端接地，电阻R31的一端接电源电平转换芯片U2的7引脚，另一端接地；插件JPl的2引脚接地；电源电平转换芯片U2的其余引脚均悬空，所述电源电平转换芯片U2的型号为MAX232D。所述微处理器模块电路包括微处理器芯片U4、电容C25、C26、C27、C28、C31、C32、电阻R25、R17、R24 ;微处理器芯片U4的28引脚接+5V，14引脚接地；电容C25的一端接+5V,另一端与微处理器芯片U4的3引脚和电阻R17的一端相接，电阻R17的另一端接地；电容C26、C27、C28的一端均与微处理器 芯片U4的28引脚相接，另一端均接地；电阻R25的一端接微处理器芯片U4的11引脚,另一端与电阻R2本文档来自技高网...
【技术保护点】
智能仿真仪表，包括电源模块电路、I/V变换电路、V/I变换电路、串口接口电路、微处理器模块电路、液晶显示模块电路和外部接口电路，其特征在于：I/V变换电路与微处理器模块电路I/O口信号连接，V/I变换电路与微处理器模块电路I/O口信号连接，液晶显示模块电路与微处理器模块电路I/O口信号连接，串口接口电路与微处理器模块电路的串口相接，I/V变换电路与外部接口电路连接，V/I变换电路与外部接口电路连接，电源模块电路为微处理器模块电路、I/V变换电路、V/I变换电路、液晶显示模块电路和外部接口电路供电；所述电源模块电路包括+15V电压转换电路和+5V电压转换电路，+15V电压转换电路包括极性电容C12、C11、电容C6、C7、C8、C9、C10、电源芯片VR1，+5V电压转换电路包括电容C1、C2、C3、C4、C5和电源芯片VR2；+15V电压转换电路中极性电容C12的正极与+24V的外接直流电源和电源芯片VR1的Vin端相接，极性电容C12的负极接地；电容C6、C7、C8的一端均与电源芯片VR1的Vin端相接，另一端均接地；电源芯片VR1的GND端接地；电容C9、C10的一端均与电源芯片VR1的Vout端相接，另一端均接地；极性电容C11的正极与VR1的Vout端相接，极性电容C11的负极接地；电源芯片VR1的Vout端输出+15V；+5V电压转换电路中电容C1、C2的一端均与+24V的外接直流电源和电源芯片VR2的Vin端相接，另一端均接地；电源芯片VR2的GND端接地；电容C3、C4、C5的一端均与电源芯片VR2的Vout端相接，另一端均接地；电源芯片VR2的Vout端输出+5V；所述的电源芯片VR1的型号为78L15，电源芯片VR2的型号为78L05；所述I/V变换电路包括放大器U1A、电阻R1、R2、R3、R5、R6、电容C13、C14、C15；放大器U1A的4引脚接+15V电源，11引脚接地，电阻R5、R6的一端均与电阻R3的一端相接，另一端均与地相接；电阻R3的一端与电容C14的一端相接，另一端与U1A的3引脚、电容C15的一端相接，电容C14和C15的另一端均接地；U1A的2引脚与电阻R1的一端、电容C13的一端相接，U1A的1引脚与电阻R1的另一端、电容C13的另一端相接，输出电压Vi接微处理器芯片U4的18引脚；所述V/I变换电路包括放大器U1B、U1C、U1D、电阻R12、R13、R14、R15、R16、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R26、R27、电容C29、C30和三极管Q2；电阻R14的一端接电阻R24的一端，电阻R14的另一端接放大器U1C的10引脚；电阻R21和电容C30的一端均与放大器U1C的9引脚相接，另一端接放大器U1C的8引脚；电阻R16的一端接放大器U1C的8引脚，另一端接放大器U1B的5引脚；电阻R12的一端接放大器U1B的6引脚，另一端接地；电阻R13的一端接放大器U1B的6引脚，另一端与三极管Q2的发射极及电阻R20的一端相接，电阻R20的另一端接地；三极管Q2的集电极接+24V；电阻R15的一端接放大器U1B的7引脚，另一端接三极管Q2的基极；电阻R18的一端接放大器U1B的5引脚，另一端与电阻R19的一端、电容C29的一端及放大器U1D的14引脚相接，电阻R19的另一端、电容C29的另一端接放大器U1D的13引脚；电阻R26的一端接放大器U1D的12引脚，另一端与电阻R22的一端、电阻R23的一端、电阻R27的一端相接，电阻R22的另一端、电阻R23的另一端接三极管Q2的发射极，电阻R27的另一端输出4～20mA的电流，接插件P1的5引脚，所述的放大器U1A、放大器U1B、放大器U1C和放大器U1D集成在一块芯片中，该芯片的型号为LM224AD；所述串口接口电路包括电容C18、C19、C20、C21、C23、C24、电阻R8、R9、R30、R31、插件JP1和电源电平转换芯片U2；电源电平转换芯片U2的16引脚接+5V，15引脚接地；电容C20的一端接电源电平转换芯片U2的1引脚，另一端接电源电平转换芯片U2的3引脚，电容C23的一端接电源电平转换芯片U2的4引脚，另一端接电源电平转换芯片U2的5引脚；电容C18、C19的一端均与+5V相接，另一端均接地，电容C21的一端接电源电平转换芯片U2的2引脚，另一端接地，电容C24的一端接电源电平转换芯片U2的6引脚，另一端接地；电源电平转换芯片U2的10引脚接微处理器芯片U4的5引脚，电源电平转换芯片U2的8引脚接插件JP...
【技术特征摘要】
1.智能仿真仪表，包括电源模块电路、Ι/v变换电路、V/I变换电路、串ロ接ロ电路、微处理器模块电路、液晶显示模块电路和外部接ロ电路，其特征在于 Ι/v变换电路与微处理器模块电路I/o ロ信号连接，V/I变换电路与微处理器模块电路I/o ロ信号连接，液晶显示模块电路与微处理器模块电路I/O ロ信号连接，串ロ接ロ电路与微处理器模块电路的串ロ相接，Ι/v变换电路与外部接ロ电路连接，V/I变换电路与外部接ロ电路连接，电源模块电路为微处理器模块电路、Ι/v变换电路、V/I变换电路、液晶显示模块电路和外部接ロ电路供电； 所述电源模块电路包括+15V电压转换电路和+5V电压转换电路，+15V电压转换电路包括极性电容C12、C11、电容C6、C7、C8、C9、C10、电源芯片VR1，+5V电压转换电路包括电容C1、C2、C3、C4、C5和电源芯片VR2 ；+15V电压转换电路中极性电容C12的正极与+24V的外接直流电源和电源芯片VRl的Vin端相接，极性电容C12的负极接地；电容C6、C7、C8的一端均与电源芯片VRl的Vin端相接，另一端均接地；电源芯片VRl的GND端接地；电容C9、ClO的一端均与电源芯片VRl的Vout端相接，另一端均接地；极性电容Cll的正极与VRl的Vout端相接，极性电容Cl I的负极接地；电源芯片VRl的Vout端输出+15V ；+5V电压转换电路中电容C1、C2的一端均与+24V的外接直流电源和电源芯片VR2的Vin端相接，另一端均接地；电源芯片VR2的GND端接地；电容C3、C4、C5的一端均与电源芯片VR2的Vout端相接，另一端均接地；电源芯片VR2的Vout端输出+5V ;所述的电源芯片VRl的型号为78L15，电源芯片VR2的型号为78L05 ； 所述I/V变换电路包括放大器仍4、电阻1 1、1 2、1 、1 5、1 6、电容(13、(14、(15 ;放大器UlA的4引脚接+15V电源，11引脚接地，电阻R5、R6的一端均与电阻R3的一端相接，另ー端均与地相接；电阻R3的一端与电容C14的一端相接，另一端与UlA的3引脚、电容C15的一端相接，电容C14和C15的另一端均接地；U1A的2引脚与电阻Rl的一端、电容C13的一端相接，UlA的I引脚与电阻Rl的另一端、电容C13的另一端相接，输出电压Vi接微处理器芯片U4的18引脚; 所述 V/1 变换电路包括放大器 U1B、U1C、U1D、电阻 R12、R13、R14、R15、R16、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R26、R27、_,C29、C30 和三极管 Q2 ;电阻 R14 的一端接电阻 R24 的一端，电阻R14的另一端接放大器UlC的10引脚；电阻R21和电容C30的一端均与放大器UlC的9引脚相接，另一端接放大器UlC的8引脚；电阻R16的一端接放大器UlC的8引脚，另一端接放大器UlB的5引脚；电阻R12的一端接放大器UlB的6引脚，另一端接地；电阻R13的一端接放大器UlB的6引脚，另一端与三极管Q2的发射极及电阻R20的一端相接，电阻R20的另一端接地；三极管Q2的集电极接+24V ；电阻R15的一端接放大器UlB的7引脚，另一端接三极管Q2的基板；电阻R18的一端接放大器UlB的5引脚，另一端与电阻R19的一端、电容C29的一端及放大器UlD的14引脚相接，电阻R19的另一端、电容C29的另一端接放大器UlD的13引脚；电阻R26的一端接放大器UlD的12引脚，另一端与电阻R22的一端、电阻R23的一端、电阻R27的一端相接，电阻R22的另一端、电阻R23的另一端接三极管Q2的发射扱，电阻R27的另一端输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔亚广，邹洪波，史兴盛，徐哲，陈张平，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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