32通道開關信號采集系統的設計與實現
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2．1 開關量信號采集電路
開關量信號采集電路是實現將現場的各路開關量信號采集送入處理芯片內，實際設計中采用增強型STC89C51單片機。現場32路開關量信號接入卡件測量端子，由于考慮到現場信號的波動和干擾，為了保證系統穩定、可靠運行，防止各類現場及電源干擾對系統的影響，通道中采用了光電耦合器，將卡件內部與現場輸入信號進行隔離，從而實現信號的準確測量。實際設計中，采用了TLP521—4型光電耦合器，卡件測量通路的結構框圖如圖2所示。經過光電耦合器隔離轉化后的信號，通過雙向總線驅動器與處理芯片的數據總線相連接，將數據送入處理芯片STC89C51中進行處理。本文引用地址：http://cqxgywz.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量輸入數據上傳給上位機，從上位機接收開關量輸出數據，并和上位機保持實時通信。單片機串口信號TXD和RXD以及控制信號P4．2與SN65ALS176D連接。SN65ALS176D是SN5176行業標準范圍內的差分數據線收發器。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)數據線接口，不需要任何外部元件，就可以完成將RS-485總線標準信號發送到Modbus網絡中。
2．3 單片機系統
處理芯片選用增強型STC289C51，具有超強抗干擾能力，可抵抗4 kV快速脈沖干擾(EFT)，抗靜電能力強，超寬工作電壓范圍可達5．5～3．4 V(5 V單片機)。而且，內部電源供電系統經過特殊處理，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。趟低功耗，Power Down0．1μA，可外部中斷喚醒，中斷優先級可設置成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中，如訪問、控制。同時，由于在系統運行中各種干擾等因素的影響，往往會引起程序運行出現死循環后跑飛現象，系統中還采用了內部的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據發送給控制器，卡件設計了UART串口電路。通過串口，卡件可根據上位機的操作命令，完成有關的數據傳送、參數淵整和時鐘校對等任務。卡件采用RS-485通訊，它是專為串行通訊模式設計的，輸出端還接有穩壓管保護電路，接口電路如圖3所示。卡件模塊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，由上位機的組態畫面顯示，人機界面友好，數據可用于系統組態、歷史數據查詢等操作，同時可以實現過程控制SOE查詢，通過與其配套使用的SOE軟件，可實現去除抖動、削峰、削谷等功能，實現了SOE事故追憶和查詢，其精度可達到1 ms級。
2．6 擴展接口
卡件帶有擴展接口，可以擴展為64通道開光量信號采集卡或者32通道開關量信號采集和16通道開關量控制卡。
3 采集卡軟件設計
卡件軟件設計采用模塊化結構。全部軟件包括主程序、中斷服務子程序等。其中主程序用來巡回檢測和執行上位機送來的命令。中斷服務子程序分為溢出中斷子程序和串行口中斷子程序，前者用于開關量跳變信號的采集，后者用于接收上位機發來的數據。
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