CN102736522B - 智能仿真仪表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能仿真仪表。本发明包括电源模块电路、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。本发明节省能源和原材料、模拟逼真、实用、安全可靠。

Description

智能仿真仪表

技术领域

本发明属于工业仿真技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明采用以下技术方案：

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。

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JP1的1引脚，电源电平转换芯片U2的7引脚接插件JP1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JP1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R24的一端以及电容C32的一端相接，电阻R24的另一端接电容C31的一端，电容C31和电容C32的另一端均接地；微处理器芯片U4的2引脚接液晶显示芯片U3的2引脚，微处理器芯片U4的12引脚接液晶显示芯片U3的3引脚，微处理器芯片U4的13引脚接中液晶显示芯片U3的4引脚，微处理器芯片U4的15引脚接液晶显示芯片U3的5引脚，微处理器芯片U4的16引脚接液晶显示芯片U3的9引脚，微处理器芯片U4的17引脚接电阻R11的一端；微处理器芯片U4的其余引脚均悬空,所述的微处理器芯片U4的型号为STC12C5628AD。

所述液晶显示模块电路包括液晶显示芯片U3、电容C22、电阻R10、R11、三极管Q1和发光二级管L1、L2、L3、L4；液晶显示芯片U3的1引脚和6引脚均接+5V，液晶显示芯片U3的7引脚接地，电容C22的一端接液晶显示芯片U3的8引脚，另一端接地；三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极接电阻R11的另一端，三极管Q1的集电极与发光二级管L1、L2、L3、L4的阴极相接，电阻R10的一端与发光二级管L1、L2、L3、L4的阳极相接，另一端接+5V，所述的液晶显示芯片U3的型号为NOKIA5110。

所述外部接口电路包括电阻R28、R29、R32和插件P1；插件P1的1引脚接+24V，P1的2引脚和4引脚均接地，P1的3引脚接4～20mA的输入电流，P1的5引脚接4～20mA的输出电流；电阻R32的一端接+24V，另一端接地，电阻R28的一端接P1的3引脚，另一端接地，电阻R29的一端接P1的5引脚，另一端接地。

该智能仿真仪表能够模拟出压力、温度和流量等信号的变送，以及执行阀门动作等。和现有现场技术相比，有以下优点：

1.节省能源和原材料。现场智能仿真仪表再现现场情况时省去了传感器测量设备，而代之以现场模拟装置模拟出测量信号输出给工业PC或者DCS，使得在不需要溶液的情况下做出准确的工业现场模拟再现，节省了化工原料。在实现执行机构模拟时，系统中不需要真正存在电动阀等执行元件，只需将控制信号输入，智能现场模拟装置便可以模拟出一个控制量的输出，同时影响模拟系统的运行状态，模拟一个完整的工业现场。

2.模拟逼真、实用。智能仿真仪表能够逼真的模拟出现场中一些控制量的输出。

3.安全可靠。在技工培训期间，由于操作不够熟练可能造成误操作，严重时对于工业现场的影响将会是致命的，而现场智能仿真仪表由于避开了真正的现场，可将这种影响降低到最小，从而保证了培训过程的安全。

附图说明

图1是本发明适用场合的结构示意图；

图2是本发明的电路原理框图；

图3是图2中的电源模块电路原理图；

图4是图2中的I/V变换电路原理图；

图5是图2中的V/I变换电路原理图；

图6是图2中的串口接口电路原理图；

图7是图2中的微处理器模块电路原理图；

图8是图2中的液晶显示模块电路原理图；

图9是图2中的外部接口电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，在仿真培训系统中，当学员进行仿真培训时，系统数据在学员站、OTS仿真培训系统、DCS控制系统、现场智能仿真仪表间传递；现场智能仿真仪表实现控制量和标准电信号之间的转换，并显示仿真培训系统的运算结果。

如图2所示，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。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，电源模块为微处理器模块电路、液晶显示模块电路、I/V变换电路、V/I变换电路和外部接口电路供电。I/V变换电路和V/I变换电路实现电流与电压之间的相互转换。串口接口电路主要用于程序的下载，解决单片机和计算机之间通信时的电平匹配问题；外部接口电路用于智能仿真仪表与外部电路连接；液晶显示模块用于显示被模拟的物理量。

如图3所示，电源模块包括+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；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；VR2的Vout端输出+5V。仿真仪表对外接口电压为+24V，而整个系统中各部分电路的工作需要不同的电压，需要针对不同的需求设计不同的电源模块。+24V直流电源为+15V电压转换电路和+5V电压转换电路以及电流输出通道的V/I变换电路提供电源；+15V电压转换电路的核心是固定电压三端集成稳压电源芯片78L15，其输出作为电流输入通道的I/V变换电路的电源；+5V电压转换电路的核心是固定电压三端集成稳压电源芯片78L05，其输出给微处理器模块、NOKIA5110显示模块以及串口接口电路供电。电源部分为整个系统的电路提供电源，为系统可靠工作实现电路功能提供保障。

如图4所示，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引脚和电容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和电容C13的一端相接，1引脚与电阻R1和电容C13的另一端相接，输出电压Vi接图7中微处理器芯片U4的18引脚。由于模拟器外部的标准输入信号为4～20mA的电流信号，I/V转换电路的作用是将4～20mA的输入电流转换为单片机能够识别的电压信号，以便单片机的A/D转换模块进行输入信号转换。电路设计中使用的运算放大器是LM224AD，其中R5，R6采用的是精密电阻以提高电路精度。

如图5所示，V/I变换电路包括放大器U1B、U1C、U1D、电阻R 12、R 13、R14、R15、R16、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R26、R27、电容C29、C30和三极管Q2；1～5V是微处理器模块的输出电压信号，电阻R14的一端接图7中电阻R24的一端，电阻R14的另一端接U1C的10引脚；电阻R21和电容C30的一端均与U1C的9引脚相接，另一端接U1C的8引脚；电阻R16的一端接U1C的8引脚，另一端接U1B的5引脚；电阻R12的一端接U1B的6引脚，另一端接地；电阻R13的一端接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U1B的7引脚，另一端接三极管Q2的基极；电阻R18的一端接U1B的5引脚，另一端与电阻R19和电容C29的一端及U1D的14引脚相接，电阻R19和电容C29的另一端接U1D的13引脚；电阻R26的一端接U1D的12引脚，另一端与电阻R22、R23及R27的一端相接，电阻R22、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，接图9中插件P1的5引脚。V/I变换电路主要是使用分压和负反馈将单片机的PWM模块输出的1～5V的电压信号转换为4～20mA电流信号，以满足流程工业标准对模拟器输出信号的要求。

如图6所示，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；U2的16引脚接+5V，15引脚接地。电容C20的一端接U2的1引脚，另一端接U2的3引脚，电容C23的一端接U2的4引脚，另一端接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U2的2引脚，另一端接地，电容C24的一端接U2的6引脚，另一端接地；U2的10引脚接U4的5引脚，U2的8引脚接插件JP1的1引脚，U2的7引脚接插件JP1的3引脚，U2的9引脚接U4的4引脚；电阻R8的一端接U2的8引脚，另一端接U2的9引脚，电阻R9的一端接U2的10引脚，另一端接U2的7引脚；电阻R30的一端接U2的8引脚，另一端接地，电阻R31的一端接U2的7引脚，另一端接地；插件JP1的2引脚接地；U2的其余引脚均悬空。当计算机使用USB转串口时，这时候TTL的输出可以直接与单片机通信。零电阻R8、R9是考虑到器件的兼容性，在单片机直接与TTL电平通信时才焊接。在设计中，单片机使用串口进行程序下载，STC12C5628AD还允许用户使用串口作为通信接口，通过这些可以进行程序的调试与功能验证。同时系统使用串口作为后期程序功能升级与故障诊断接口。由于单片机上的串口使用TTL电平而计算机通信系统使用RS232电平，因此两者不能直接进行通信，需要进行电平转换，故使用MAX232D进行电平转换电路设计。

如图7所示，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。复位电路中，电容C25的一端接+5V，另一端与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U4的28引脚相接，另一端均接地；电阻R25的一端接U4的11引脚，另一端与电阻R24的一端以及电容C32的一端相接，电阻R24的另一端接电容C31的一端，电容C31和电容C32的另一端均接地；U4的2引脚接图8中U3的2引脚，U4的12引脚接图8中U3的3引脚，U4的13引脚接图8中U3的4引脚，U4的15引脚接图8中U3的5引脚，U4的16引脚接图8中U3的9引脚，U4的17引脚接图8中电阻R11的一端；U4的其余引脚均悬空。微处理器模块以宏晶半导体的STC12C5628AD为核心，在其外围分别搭建了复位电路、时钟电路。并且对处理器的电源引引脚进行了退藕处理。STC12C5628AD时钟源可以选择外部时钟源或者内部R/C振荡器，为减少成本，降低设计复杂性，在设计中STC12C5628AD时钟电路选用其内部R/C振荡器。微处理器的串口与MAX232D连接；微处理器的数据端口与NOKIA5110液晶显示模块连接；处理器电源端与+5V电压转换电路连接。

如图8所示，液晶显示模块电路包括液晶显示芯片U3、电容C22、电阻R10、R11、三极管Q1和发光二级管L1、L2、L3、L4；U3的1引脚和6引脚均接+5V，U3的7引脚接地，电容C22的一端接U3的8引脚，另一端接地；LCD背光电路中，三极管Q1的发射极接地，Q1的基极接电阻R11的另一端，Q1的集电极与发光二级管L1、L2、L3、L4的阴极相接，电阻R10的一端与发光二级管L1、L2、L3、L4的阳极相接，另一端接+5V。在不使用LCD的时候还可以通过三极管Q1关掉LCD背光，以实现节能。液晶显示模块采用NOKIA5110LCD，NOKIA5110LCD使用SPI信号通信，而在设计中单片机使用I/O接口模拟SPI时序信号，进行通信。此外，NOKIA5110液晶工作需要配置背光电路。在不使用LCD的时候还可以同过三极管关掉LCD背光，以实现节能。

如图9所示，外部接口电路包括电阻R28、R29、R32和插件P1；插件P1的1引脚接+24V，P1的2引脚和4引脚均接地，P1的3引脚接4～20mA的输入电流，P1的5引脚接4～20mA的输出电流；电阻R32的一端接+24V，另一端接地，电阻R28的一端接P1的3引脚，另一端接地，阻R29的一端接P1的5引脚，另一端接地。外部接口采用五线接口，三根线提供+24V电源，其中包括一根电源线两根地线。另外两根线中一根为电流信号输入线，还有一根为电流信号输出线。

本发明的工作过程为：

外部+24V的接口电压通过+5V电压转换电路转换，为微处理器、液晶显示模块、以及串口接口电路提供电源。外部+24V的接口电压通过+15V电压转换电路转换，作为I/V转换电路的电源，外部+24V直接作为V/I转换电路的电源。

当DCS给定4～20mA的电流控制信号时，智能仿真仪表会将其转换为1～+5V的电压信号，然后通过单片机的A/D转换模块进行控制信号识别，之后做出相应的控制，再通过单片机的PWM模块加上低通滤波输出1～+5V的模拟信号输出，然后通过电路变换，将模拟测量信号转换成4～20mA的标准电流信号反馈给上层DCS。与此同时在NOKIA5110LCD液晶模块中显示设定参数与过程变量数值，过程变量数值是通过微处理器中相应的算法运算得出的物理量（如温度、压力、流量等）。当微处理器中下载不同的程序算法时，液晶显示模块的显示结果将随着算法的不同而变化。

智能仿真仪表的外壳使用过程控制仪表中的差压变送器的外壳模型，因此可以使智能仿真仪表适用于标准的管道，以尽量模拟流程工业现场仪表，组成培训教学系统。

Claims (1)

1.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、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的一端接微处理器模块电路中的电阻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JP1的1引脚，电源电平转换芯片U2的7引脚接插件JP1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JP1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R24的另一端以及电容C32的一端相接，电阻R24的另一端接电容C31的一端，电容C31和电容C32的另一端均接地；微处理器芯片U4的2引脚接液晶显示芯片U3的2引脚，微处理器芯片U4的12引脚接液晶显示芯片U3的3引脚，微处理器芯片U4的13引脚接中液晶显示芯片U3的4引脚，微处理器芯片U4的15引脚接液晶显示芯片U3的5引脚，微处理器芯片U4的16引脚接液晶显示芯片U3的9引脚，微处理器芯片U4的17引脚接电阻R11的一端；微处理器芯片U4的其余引脚均悬空,所述的微处理器芯片U4的型号为STC12C5628AD；

所述液晶显示模块电路包括液晶显示芯片U3、电容C22、电阻R10、R11、三极管Q1和发光二级管L1、L2、L3、L4；液晶显示芯片U3的1引脚和6引脚均接+5V，液晶显示芯片U3的7引脚接地，电容C22的一端接液晶显示芯片U3的8引脚，另一端接地；三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极接电阻R11的另一端，三极管Q1的集电极与发光二级管L1、L2、L3、L4的阴极相接，电阻R10的一端与发光二级管L1、L2、L3、L4的阳极相接，另一端接+5V，所述的液晶显示芯片U3的型号为NOKIA5110；

所述外部接口电路包括电阻R28、R29、R32和插件P1；插件P1的1引脚接+24V，P1的2引脚和4引脚均接地，P1的3引脚接4～20mA的输入电流，P1的5引脚接4～20mA的输出电流；电阻R32的一端接+24V，另一端接地，电阻R28的一端接P1的3引脚，另一端接地，电阻R29的一端接P1的5引脚，另一端接地。