32通道開關(guān)信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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(shí)通信。單片機(jī)串口信號(hào)TXD和RXD以及控制信號(hào)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(hào)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(guò)特殊處理，大大的降低了電源帶來(lái)的外部干擾。片上集成大容量的RAM (1280)個(gè)字節(jié)。趟低功耗，Power Down0．1μA，可外部中斷喚醒，中斷優(yōu)先級(jí)可設(shè)置成4級(jí)(IP，IPH，并增加2個(gè)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(wèn)、控制。同時(shí)，由于在系統(tǒng)運(yùn)行中各種干擾等因素的影響，往往會(huì)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(cè)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(jì)了UART串口電路。通過(guò)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(shí)鐘校對(duì)等任務(wù)?？捎肦S-485通訊，它是專為串行通訊模式設(shè)計(jì)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(guò)專用引腳與卡件底板相連接，以傳輸采集到的信號(hào)。

2．5 人機(jī)接口
卡件采用串口通訊與控制器通訊，再將測(cè)量的信號(hào)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(shí)可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制SOE查詢，通過(guò)與其配套使用的SOE軟件，可實(shí)現(xiàn)去除抖動(dòng)、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(jí)。
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(hào)采集卡或者32通道開關(guān)量信號(hào)采集和16通道開關(guān)量控制卡。

3 采集卡軟件設(shè)計(jì)
卡件軟件設(shè)計(jì)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(lái)巡回檢測(cè)和執(zhí)行上位機(jī)送來(lái)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(hào)的采集，后者用于接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。