32通道開關(guān)信號采集系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
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2．1 開關(guān)量信號采集電路
開關(guān)量信號采集電路是實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)場的各路開關(guān)量信號采集送入處理芯片內(nèi)，實(shí)際設(shè)計中采用增強(qiáng)型STC89C51單片機(jī)?，F(xiàn)場32路開關(guān)量信號接入卡件測量端子，由于考慮到現(xiàn)場信號的波動和干擾，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，防止各類現(xiàn)場及電源干擾對系統(tǒng)的影響，通道中采用了光電耦合器，將卡件內(nèi)部與現(xiàn)場輸入信號進(jìn)行隔離，從而實(shí)現(xiàn)信號的準(zhǔn)確測量。實(shí)際設(shè)計中，采用了TLP521—4型光電耦合器，卡件測量通路的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。經(jīng)過光電耦合器隔離轉(zhuǎn)化后的信號，通過雙向總線驅(qū)動器與處理芯片的數(shù)據(jù)總線相連接，將數(shù)據(jù)送入處理芯片STC89C51中進(jìn)行處理。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175838.htm
2．2 RS-485通訊電路
RS-485通訊電路的主要作用是將開關(guān)量輸入數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)，從上位機(jī)接收開關(guān)量輸出數(shù)據(jù)，并和上位機(jī)保持實(shí)時通信。單片機(jī)串口信號TXD和RXD以及控制信號P4．2與SN65ALS176D連接。SN65ALS176D是SN5176行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的差分?jǐn)?shù)據(jù)線收發(fā)器。采用這類電路可提供可靠的低成本的直連(不帶絕緣變壓器)數(shù)據(jù)線接口，不需要任何外部元件，就可以完成將RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)送到Modbus網(wǎng)絡(luò)中。
2．3 單片機(jī)系統(tǒng)
處理芯片選用增強(qiáng)型STC289C51，具有超強(qiáng)抗干擾能力，可抵抗4 kV快速脈沖干擾(EFT)，抗靜電能力強(qiáng)，超寬工作電壓范圍可達(dá)5．5～3．4 V(5 V單片機(jī))。而且，內(nèi)部電源供電系統(tǒng)經(jīng)過特殊處理，大大的降低了電源帶來的外部干擾。片上集成大容量的RAM (1280)個字節(jié)。趟低功耗，Power Down0．1μA，可外部中斷喚醒，中斷優(yōu)先級可設(shè)置成4級(IP，IPH，并增加2個外部中斷，Int2／P4．3，Int3／P4．2)，還集成了8位A／D轉(zhuǎn)換器。STC89C51的較小的封裝和極低的功耗使其可理想地用于小型系統(tǒng)中，如訪問、控制。同時，由于在系統(tǒng)運(yùn)行中各種干擾等因素的影響，往往會引起程序運(yùn)行出現(xiàn)死循環(huán)后跑飛現(xiàn)象，系統(tǒng)中還采用了內(nèi)部的watchdog電路。
2．4 通訊接口電路
為了使測量卡件能夠有效的將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器，卡件設(shè)計了UART串口電路。通過串口，卡件可根據(jù)上位機(jī)的操作命令，完成有關(guān)的數(shù)據(jù)傳送、參數(shù)淵整和時鐘校對等任務(wù)。卡件采用RS-485通訊，它是專為串行通訊模式設(shè)計的，輸出端還接有穩(wěn)壓管保護(hù)電路，接口電路如圖3所示?？K及其外接電路引腳卡件通過專用引腳與卡件底板相連接，以傳輸采集到的信號。
2．5 人機(jī)接口
卡件采用串口通訊與控制器通訊，再將測量的信號上傳到上位機(jī)，由上位機(jī)的組態(tài)畫面顯示，人機(jī)界面友好，數(shù)據(jù)可用于系統(tǒng)組態(tài)、歷史數(shù)據(jù)查詢等操作，同時可以實(shí)現(xiàn)過程控制SOE查詢，通過與其配套使用的SOE軟件，可實(shí)現(xiàn)去除抖動、削峰、削谷等功能，實(shí)現(xiàn)了SOE事故追憶和查詢，其精度可達(dá)到1 ms級。
2．6 擴(kuò)展接口
卡件帶有擴(kuò)展接口，可以擴(kuò)展為64通道開光量信號采集卡或者32通道開關(guān)量信號采集和16通道開關(guān)量控制卡。
3 采集卡軟件設(shè)計
卡件軟件設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)。全部軟件包括主程序、中斷服務(wù)子程序等。其中主程序用來巡回檢測和執(zhí)行上位機(jī)送來的命令。中斷服務(wù)子程序分為溢出中斷子程序和串行口中斷子程序，前者用于開關(guān)量跳變信號的采集，后者用于接收上位機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)。
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