【文章內(nèi)容簡介】 接收器輸出端。當A B 200mV時，此端為高電平，當AB 200mV時，此端為低電平 2RE接收器輸出使能端，低電平時，RO使能。高電平時，RO為高阻態(tài)3DE驅動器輸出使能端。高電平時，驅動輸出使能此時A,B作為總線驅動器。低電平時，A,R為高阻狀態(tài)，若此時豆面為低電平，則A,B作為總線接收器4DI驅動器輸人端5GND地6A同相接收輸入和同相馭動輸出7B反相接收輸入和反相驅動輸出8VCC V M AX 485E芯片是RS485接口標準專用通信芯片，R0腳為數(shù)據(jù)輸出腳，它接收R 5485的差模信號VAR并轉換為TTL電平由RO輸出，RE腳為RO的使能端，低電平時選通R0,輸出有效Dl腳為數(shù)據(jù)輸入端，它將TTL電平的數(shù)據(jù)轉換為差模信號VAR, 并由A,B兩腳輸送出去，DE是D1使能端，高電平選通DI，輸入有效。故A,B兩腳既是R5485信號輸入端，同時也是該信號的輸出端，關鍵是由使能端RE ,DE的電平來決定。為了控制上的方便，通常將RE 、DE兩端連在一起，高電平時D1腳輸入的數(shù)據(jù)有效。低電平時RO腳輸出的數(shù)據(jù)有效。 原理分析使用光耦，信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。同時6N137光耦合器為高速光耦，不影響信號的傳輸。同時考慮到在現(xiàn)場情況十分復雜, 各個節(jié)點之間存在很高的共模電壓, 雖然RS485接口采用差分傳輸方式,具有一定的抗共模干擾的能力。當共模電壓超過RS485接收器的極限接收電壓,即大于+12V或小于7V,接收器將無法正常工作,嚴重時會燒毀芯片和儀器設備。通過光耦將信號隔離,消除共模電壓的影響。單片機串行口的協(xié)議信號為RS232信號，可以利用RS232串行通信協(xié)議直接進行串行通信。但RS232協(xié)議支持的傳輸距離近，不超過50m，而RS485串行通信協(xié)議支持的傳輸距離遠，達1200m，且抗干擾能力強，數(shù)據(jù)傳輸速率高，所以，將單片機串行口的RS232協(xié)議信號轉換為RS一485協(xié)議信號，便可實現(xiàn)單片機的遠距離通信。利用MAX485E芯片，可以將單片機串行口的RS 232協(xié)議信號轉換為RS485信號，進行遠距離通信。再者選用的MAX485E具有抗靜電或抗雷擊的作用。 交流電壓控制電路 單元電路圖圖36 交流電壓控制電路 核心器件介紹(1)光電耦合器MOC3041 MOC3041是常用的雙向晶閘管輸出的光電耦合器，帶過零觸發(fā)電路，輸入端的控制電流為15mA，輸出端額定電壓為400V，輸入輸出端隔離電壓為7500V。MOC3041一般不直接用于控制負載，而用于中間控制電路或用于觸發(fā)大功率的晶閘管。(2)雙向晶閘管BT136BT136 型雙向可控硅主要用于變頻電路、電動工具開關、調溫電路、洗衣機、空調等。其特點如下：● 可雙向觸發(fā)極大地方便了電流的控制● 阻斷電壓高● 通態(tài)壓降低● 觸發(fā)可靠● 封裝形式：TO220(3)二線四線譯碼器74LS13974LS139 為二線四線譯碼器，共有 54/74S139和 54/74LS139 兩種線路結構型式，其工作原理如下： 當一個選通端(G)為高電平，可將地址端(A、B)的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74LS139還可作數(shù)據(jù)分配器。74LS139功能如表32所示表33 74LS139 24線譯碼器功能表輸 入輸 出GBAYoY1Y2Y310000001101011 0 1 1 11 1 0 1 11 1 1 0 111 10 0 原理分析利用內(nèi)部帶有過零控制電路的光耦MOC3041控制雙向晶閘管BT136的導通與斷開，來控制提供給云臺的交流電的通斷。采用編碼器來控制MOC3041，使得每次只能有一路晶閘管導通，防止多路導通，導致電路過大而燒壞電路板。之所以采用光耦MOC3041，是因其內(nèi)部帶有過零控制電路，因此雙向晶閘管KS工作在過零觸發(fā)方式。接觸器動作時，電源電壓較低，這時接通用電器，對電源的影響較小。在使用晶閘管的控制電路中，常要求晶閘管在電源電壓為零或剛過零時觸發(fā)晶閘管，來減少晶閘管在導通時對電源的影響。雙向可控硅亦稱為雙向晶閘管，其內(nèi)部是一個NPNPN的五層結構，為三端元件，它有三個電極：主電極A,主電極A和控制極(或稱門極)G,亦為一閘極控制開關。無論從結構還是特性來看，都可以把它看成是一對反向并聯(lián)的普通可控硅。雙向可控硅主電極AA1與控制對象(負載)R串聯(lián)，相當于一個無觸點開關。這個開關的“通”或“斷”受控制極G上的信號u(稱為觸發(fā)信號)的控制。當主電極AA1間有電壓(u≠0)時，在觸發(fā)信號u出現(xiàn)的瞬間，雙向可控硅AA1間便會導通，相當于開關的閉合狀態(tài)。而且一旦導通以后，即使u消失，也能保持導通狀態(tài)，直到u=0或主電極與負載串聯(lián)電路中的電流減小到某一值，它才截止。截止后相當于開關的斷開狀態(tài)。這樣便可以用控制極上的小電流信號去控制主電極回路中的大電流。 單電源變雙電源電路 單元電路圖圖37 單電源變雙電源電路 核心器件介紹(1)集成運算放大器LM358LM358里面包括有兩個高增益、獨立的、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運放，適用于電壓范圍很寬的單電源，而且也適用于雙電源工作方式，它的應用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運放的地方使用。LM358的特點: ● 內(nèi)部頻率補償● 低輸入偏流● 低輸入失調電壓和失調電流● 共模輸入電壓范圍寬，包括接地● 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍● 直流電壓增益高(約100dB) ● 單位增益頻帶寬(約1MHz) ● 電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；● 雙電源(177。 一177。15V)● 低功耗電流，適合于電池供電● 輸出電壓擺幅大() (2)三端穩(wěn)壓器LM317LM317是美國國家半導體公司的三端可調正穩(wěn)壓器集成電路。我國和世界各大集成電路生產(chǎn)商均有同類產(chǎn)品可供選用，是使用極為廣泛的一類串連集成穩(wěn)壓器。 。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整率和負載調整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。LM317內(nèi)置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。通常LM317不需要外接電容，除非輸入濾波電容到LM317輸入端的連線超過6英寸（約15厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應。調整端使用濾波電容能得到比標準三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。LM317能夠有許多特殊的用法。比如把調整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調節(jié)高達數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過LM317的極限就行。 原理分析因為攝像機變焦鏡頭的變焦、聚焦、光圈控制電壓需要177。8V電壓來控制，比如，+8V電壓控制時焦距被調大，則對應的8V控制時焦距將被調小。此單元電路輸入電壓為24V，采用三端穩(wěn)壓管LM317先將輸入電壓變?yōu)?6V，然后利用集成運算放大器LM358將單電源變成雙電源，提供177。8V的控制電壓。LM317的1。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R1應小于等于240歐姆。改變R2阻值即可調整穩(wěn)壓電壓值。D7，D8用于保護LM317。 攝像機控制電路 單元電路圖圖38 攝像機控制電路 核心器件介紹(1)光電隔離模塊TLP5214光電隔離模塊TLP5214是一款具有完整基極一發(fā)射極的性能優(yōu)良的固定延時光電耦合器，它具有最優(yōu)轉換速度、高溫性能等特點、該器件主要特性:電流轉換率為100%500%；隔離電壓為2500 Vrms (min)。發(fā)射一接收電壓為55 V(min)。泄漏電流為10uA(max) (T=85176。C)。最小轉換時間為42us。(2)三線八線譯碼器74LS13874LS138 為三線八線譯碼器，共有 54/74S138和 54/74LS138 兩種線路結構型式， 其工作原理如下： 當一個選通端(E3)為高電平，另兩個選通端(E1)和/(E2))為低電平時，可將地址端(A、B、C)的二進制編碼在一個對應的輸出端以低 電平譯出。 利用 EE2和E3可級聯(lián)擴展成 24 線譯碼器；若外接一個反 相器還可級聯(lián)擴展成 32 線譯碼器。 若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。74LS138功能如表34所示表34 74LS138 38線譯碼器功能表輸 入輸 出使能選擇YO Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7G1 G2C B A 1 0 1 01 01 01 01 01 01 01 0 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0 原理分析光耦合器的主要優(yōu)點是的一向傳輸信寫，輸人端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強，使用壽命長，傳輸效率高。它廣泛用于電平轉換、信寫隔離、級間隔離、開關電路、遠距離信寫傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。此處采用光電耦合器控制177。8V電壓選擇導通到攝像機變焦鏡頭的控制端。采用編碼器來控制TLP5214，使得每次只能有一路晶閘管導通，防止多路導通，導致電路過大而燒壞電路板。4　系統(tǒng)軟件設計 通信協(xié)議的設計 物理層RS232 鏈路層(1)波特率：9600bps(2)8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗(3)分幀傳送，幀格式為：F5H源地目地控制字信息字1信息字2校驗和F8H 網(wǎng)絡協(xié)議采用主從靜態(tài)式網(wǎng)絡協(xié)議，PC機每10分鐘輪詢設備狀態(tài)；其余時間控制視頻切換器、解碼器；防盜報警器處于常開狀態(tài)，優(yōu)先級最高，一旦報警，則及時處理。每一次發(fā)送后，等待應答1秒鐘，若無應答，則再發(fā)送，若三次發(fā)送均無應答，則報告相應設備故障。(1)狀態(tài)輪詢操作：PC機每隔10分鐘對所有的設備狀態(tài)進行查詢，依次檢測各個設備狀態(tài)正常與否。F5H00H設備地址E0H00H00H校驗和F8H 應答幀格式為：F5H設備地址00HE0H（備用）狀態(tài)校驗和F8H其中（備用）用于防盜報警主機控制的探頭號。更改：前8個探頭狀態(tài)(11111111全正常，00000000全報警)。后8個探頭狀態(tài)(11111111全正常，00000000全報警)(2)解碼器操作：在解碼器操作時，PC機發(fā)送解碼器控制命令，控制相應的云臺和鏡頭動作。PC機發(fā)送幀格式為：F5H00H設備地址E2H設備種類動作校驗和F8H解碼器應答幀格式為：F5H設備地址00HE2H設備種類狀態(tài)校驗和F8H設備種類為：云臺01H、攝像頭02H動作： 云臺 AUTO ：01HDOWN ：03H UP ：05H RIGHT ：07H LEFT ：09H STOP ：0BH 攝像頭 增焦距 ：02H 減焦距 ：04H 增光圈 ：06H 減光圈 ：08H 增變倍 ：0AH 減變倍 ：0CH狀態(tài)：正常00H，錯誤FFH(3)視頻切換器操作：在視頻切換器操作時，PC機發(fā)送視頻控制命令，控制相應的視頻信號進入PC機。PC機發(fā)送幀格式為：F5H00H設備地址E4H輸入編號輸出編號校驗和F8H視頻切換器應答幀格式為：F5H設備地址00HE4H輸入狀態(tài)輸出狀態(tài)校驗和F8H狀態(tài)：00H正常，F(xiàn)FH錯誤(4)防盜報警操作：防盜報警處于常開狀態(tài)，當處于布防狀態(tài)時，一旦PC機接收到報警信號，其余操作停止，相應視頻信號被切換到PC機。PC機應答幀格式為：F5H00H設備地址E6H探頭號狀態(tài)校驗和F8H防盜報警主機發(fā)送幀格式為：F5H設備地址00HE6H探頭號狀態(tài)校驗和F8H 命令幀編碼列表F5H：開始符號源地址和目的地址：(1)PC機地址為00H；(2)解碼器8個，地址為02H、03H、04H、05H、06H、07H、08H、09H；(3)視頻切換器1個，地址為0