【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 E516B 的一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行輸入口） ； TXD（串行輸出口） ； /INT0（外部中斷 0） ； /INT1（外部中斷 1） ； T0（記時(shí)器 0 外部輸入） ； T1（記時(shí)器 1 外部輸入） ； /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） ； /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器 運(yùn)行時(shí) ， 此管腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使器件復(fù)位 。 ALE： 地址鎖存使能。 ALE 用于將 P0 口地址鎖存，使其和數(shù)據(jù)分離。ALE 以晶振 1/6 頻率運(yùn)行。 PSEN： 程序存儲(chǔ)使能。 PSEN 允許外部 ROM 數(shù)據(jù)出現(xiàn)在 P0 口的地址 /數(shù)據(jù)總線上。當(dāng)訪問(wèn)內(nèi)部 ROM 時(shí)，此管腳上不輸出 PSEN 的選通信號(hào)。 EA： 外部訪問(wèn)使能。此管腳使處理器訪問(wèn)外部 ROM。如果 EA 管腳為青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 高電平且程序計(jì)數(shù)器指向片內(nèi) ROM 空間， ROM 的地址和數(shù)據(jù)就不會(huì)出現(xiàn)在總線上。 XTAL1： 石英晶 體 1。晶體振蕩器的輸入， 此管腳可由一個(gè)外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。 XTAL2： 石英晶體 2。 晶體振蕩器的輸出 ， XTAL2 是 XTAL1 的反相端。 MCU的 硬件連接 、 和 管腳用于 RS485 總線的控制； 、 、 、 、 與通過(guò)光耦與 A/D 轉(zhuǎn)換芯片以 SPI 總線通訊， ~ 控制 A/D 轉(zhuǎn)換芯片， 接受 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的中斷申請(qǐng)， 接收 A/D 轉(zhuǎn)換芯片發(fā)送的數(shù)據(jù)；~ 用于 EEPROM 通訊。 789RST10RXD,11INT2,12TXD,13INT0,14INT1,15T0,16T1,17INT3,123456,WR18,RD19XTAL220XTAL121VSS2223,A824,A925,A1026,A1127,A1228,A1329,A1430,A1531PSEN32ALE3334EA35,AD736,AD637,AD538,AD439,AD340,AD241,AD142,AD043VDD44GND GNDWRSTWRXDWTXD47KR66LD11KR64+5+5+5XTAL2XTAL1+5 圖 39 單片機(jī)接口 SCM interface port 基于 RS485 的多路數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì) 18 MCU外圍基礎(chǔ)電路設(shè)計(jì) 電源模 塊設(shè)計(jì) 本模塊選用 MORNSUN 的 E0515S1W作為電氣隔離芯片， E0515S1W是1W 固定輸入單或雙端輸出的 DC/DC 隔離器，傳輸效率高達(dá) 80%， 3000VDC 隔離，不需要散熱，適用溫度范圍 40~+85176。C ，不需要外圍器件，具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出引腳。 E0515S1W 廣泛用在輸入電壓固定，輸入輸出需要隔離，對(duì)輸出電壓和浪涌電壓控制要求不高的系統(tǒng)中，例如純數(shù)字電路、普通的低頻率模擬電路以及 IGBT 驅(qū)動(dòng)的電路中。本模塊輸入電壓 +5V，輸出正負(fù) 15V，選用E0515S1W 的隔離器滿足需要。 E0515S1WR 為 +5V 定電壓輸入， 3KVAC 高隔離非穩(wěn)壓 ? 15V雙輸出，輸出端無(wú)過(guò)載和短路保護(hù)功能，空載時(shí)電壓可能會(huì)高出額定值。 廣泛應(yīng)用在 電源系統(tǒng)分布、高隔離及功率、電壓的變換 ， 分布電源系統(tǒng)的數(shù)字、運(yùn)放電路提供雙電壓電源 及 RS485/23 CAN 總線等數(shù)字通訊接口電源高隔離 等系統(tǒng)中。 78L05 是 78Lxx 系列單片集成電路穩(wěn)壓器的一種型號(hào)。此類元件應(yīng)用十分廣泛，全系列的穩(wěn)壓器中都有濾波電路，從而有效地降低了噪聲和外界的干擾，每種穩(wěn)壓器均能達(dá)到 100mA 的電流輸出， 內(nèi)部設(shè)有過(guò)流、過(guò)熱自動(dòng)保護(hù)功能。 如圖 24 所示， MAU209 為電氣隔離器，輸入 +5V，輸出 Vdd 為 +15V， Vss為 15V，雙電源供電主要供給運(yùn)放、多路選擇開(kāi)關(guān)等器件上。 78L05 輸入 +15V,輸出 +5V，給光耦和 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADS1216 供電。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 GND1GND3OUT2IN4U678L05LC15L1C13VddVccIN+1IN2OUT5NP/COM6OUT+7U7B05151WC20C21C19GNDC17VddC18VssGNDGNDGNDGND+5 圖 310隔離電路 Isolation circuit 復(fù)位是單片 機(jī)的初始化操作 ， 其主要功能是把 PC 初始化為 0000H， 使單片微機(jī)從 0000H 單元開(kāi) 始執(zhí)行程序。當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí) ， 為擺脫困境 ， 可以按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。 本系統(tǒng)采用 ADM706 監(jiān)控芯片的輸出 作為 MCU 的復(fù)位電路 ， 如圖 25 所示。 ADM706 為 3 V電壓監(jiān)控微處理器監(jiān)控電路 ， 它在啟動(dòng)、關(guān)斷和掉電情況下產(chǎn)生復(fù)位輸出。即使 VCC 低至 1 V，復(fù)位輸出仍然可以工作 ，含有 獨(dú)立的看門狗監(jiān)控電路；如果看門狗輸入在 秒內(nèi)未觸發(fā)，該電路會(huì)啟動(dòng) ，含有 V閾值檢波器，用于電源故障警告、低電池電量檢測(cè)或附加電源監(jiān)控 ，含有 低電平有效去抖手動(dòng)復(fù)位輸入 MR input。當(dāng)監(jiān)測(cè)到低 電壓時(shí)， RESET 輸出高電平，三極管導(dǎo)通，復(fù)位引腳上升為高電平， MCU復(fù)位。 基于 RS485 的多路數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì) 20 MR1Vcc2GND3PFI4PFO5WDI6RESET7WDO8U16ADM706R5420KR48CB9Q1PNP1KR57GNDGND330ΩR4612JP12GND20KR49CB11JP1JP1JP2JP2WRST+5+5GND+5+5 圖 311 復(fù)位電路 Reset circuit EEPROM的擴(kuò)展 93C56A 是 2K位的串行 EEPROM 存儲(chǔ)器器件，內(nèi)含 8 位的寄存器。每個(gè)寄存器都可通過(guò) DI（或 DO 管腳）串行寫(xiě)入（或讀出）。芯片采用先進(jìn)的 CMOS EEPROM 浮動(dòng)閘（ floating gate）技術(shù)制造而成。器件可經(jīng)受 1,000,000 次的編程 /擦除操作，片內(nèi)數(shù)據(jù)保存壽命高達(dá) 100 年。 工作電壓范圍： ～ ， 寫(xiě)入時(shí) 自動(dòng)清除存儲(chǔ)器內(nèi)容 ， 硬件和軟件寫(xiě)保護(hù) ， 上電誤寫(xiě)保護(hù) ， 連續(xù)讀操作 ，編程使能 (PE)管腳 ，器件可采用 8 腳 DIP， 8 腳 SOIC 或 8 腳 TSSOP 的封裝形式。 在本模塊中， 八位寄存器 可通過(guò) DI（或 DO 管腳）串行寫(xiě)入（或讀出） 。器件可經(jīng)受 1,000,000 次的編程 /擦除操作，片內(nèi)數(shù)據(jù)保存壽命高達(dá) 100 年。器件可采用 8 腳 DIP， 8 腳 SOIC 或 8 腳 TSSOP 的封裝形式。芯片與 MCU 接口如圖215 所示， ~ 控制 芯片的選通與數(shù)據(jù)傳輸。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 R69GNDR70R71R72 CS1SK2DI3DO4GND5PE6NC7VCC8U17E2PROMCB16GND+5 圖 312 EEPROM EEPROM 時(shí)鐘電路是單片機(jī)的心臟，控制著整個(gè)電路的工作節(jié)奏， CPU 就是通過(guò)復(fù)雜的時(shí)序電路完成不同的指令功能的。 利用內(nèi)部振蕩電路在 XTAL XTAL2的引腳上外接定時(shí)元件 ， 內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激震蕩。定時(shí)元件可以采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路 ， 其連接方法如圖 26 所示 ， C C2 起頻率微調(diào)作用。 1 2Y1XTALC24 C23GNDXTAL2XTAL1 圖 313 時(shí)鐘電路 Clock circuit 系統(tǒng)設(shè)置工作狀態(tài)指示燈 ， 如圖 27 所示。 當(dāng)系統(tǒng) 正常工作時(shí) LD1 正常發(fā)光 ， 當(dāng)系統(tǒng)工作正常時(shí) ， 單片 機(jī)從 端口發(fā)出高電平 ， 從而驅(qū)動(dòng) DS21 正常基于 RS485 的多路數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì) 22 發(fā)光 ， 系統(tǒng)故障時(shí) 端口 默認(rèn)輸出低電平， 當(dāng)電源出現(xiàn)故障時(shí)指示燈熄滅 ，從而便于系統(tǒng)故障的判斷和監(jiān)控。 +5VLD11KR64 圖 314指示電路 Indicator light circuit 通過(guò) RS485與上位機(jī)通信接口設(shè)計(jì) 芯片選型 本模塊采用 ADM485 作為 MCU 與上位機(jī)通過(guò) RS484 傳輸數(shù)據(jù)的借口芯片。 ADM485 是 一款差分線路收發(fā)器，適用于多點(diǎn)總線傳輸線路的高速雙向數(shù)據(jù)通信。它針對(duì)平衡數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計(jì)，符合 EIA 標(biāo)準(zhǔn) RS485 和 RS422。該器件內(nèi)置一個(gè)差分線路驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)差分線路接收器，驅(qū)動(dòng)器和接收器均可獨(dú)立使能。禁用時(shí)，輸出處于三態(tài)。 芯片 采用 +5 V單電源供電。熱關(guān)斷電路可防止總線競(jìng)爭(zhēng)或輸出短路導(dǎo)致功耗過(guò)大。故障條件下，如果檢測(cè)到內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器電路的溫度顯著升高，此特性將強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)器輸出進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。一條總線上最多可以同時(shí)連接 32 個(gè)收發(fā)器，但任一時(shí)間只能使能一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。因此，其余禁用的驅(qū)動(dòng)器不能向總線提供負(fù)載。為 此， ADM485 驅(qū)動(dòng)器在禁用和關(guān)斷時(shí)處于高輸出阻抗?fàn)顟B(tài)。當(dāng)收發(fā)器不用時(shí)，這可以使負(fù)載效應(yīng)降至最低。在 7 V至 +12 V 的整個(gè)共模電壓范圍內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器均可保持高阻抗輸出。如果輸入未連接（浮地），接收器所具有的故障安全特性將使輸出保持邏輯高狀態(tài)。 ADM485簡(jiǎn)介 本模塊選用 ADM485作為 MCU與上位機(jī)的通信芯片。 ADM485是 ADM485: +5 V低功耗 EIA RS485 收發(fā)器 ， 是一款差分線路收發(fā)器，適用于多點(diǎn)總線傳輸線路的高速雙向數(shù)據(jù)通信。它針對(duì)平衡數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計(jì)，符合 EIA 標(biāo)準(zhǔn) RS485和 RS422。該器件內(nèi)置一個(gè)差分線路驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)差分線路接收器，驅(qū)動(dòng)器和接收器均可獨(dú)立使能。禁用時(shí)，輸出處于三態(tài)。 芯片 采用 +5 V單電源供電。熱關(guān)斷電路可防止總線競(jìng)爭(zhēng)或輸出短路導(dǎo)致功耗過(guò)大。故障條件下，如果檢測(cè)到內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器電路的溫度顯著升高，此特性將強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)器輸出進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài) 。青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 一條總線上最多可以同時(shí)連接 32 個(gè)收發(fā)器，但任一時(shí)間只能使能一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。因此，其余禁用的驅(qū)動(dòng)器不能向總線提供負(fù)載。為此， ADM485 驅(qū)動(dòng)器在禁用和關(guān)斷時(shí)處于高輸出阻抗?fàn)顟B(tài)。當(dāng)收發(fā)器不用時(shí)，這可以使負(fù)載效應(yīng)降至最低。在 7 V至 +12 V的整個(gè)共模電壓范圍內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器均可保持高阻抗輸出 。芯片 采用 BiCMOS 工藝制造，這是一種將低功耗 CMOS 與快速開(kāi)關(guān)雙極性技術(shù)相結(jié)合的先進(jìn)混合工藝技術(shù)。所有輸入和輸出均提供 ESD 保護(hù)；所有驅(qū)動(dòng)器輸出均有較高的源電流和吸電流能力， 一個(gè)外延層用來(lái)防止閂鎖。該器件的額定溫度范圍為商用和工業(yè)溫度范圍，提供 8 引腳 DIL/SOIC 封裝。 選用 ADM485 芯片完全滿足模塊要求。 ADM485主要性能 ? 符合 EIA 標(biāo)準(zhǔn) RS485。 ? 數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá) 5 Mb/s。 ? 單端 +5V供電。 ? 采用 BiCMOS 工藝制造 ，高數(shù)據(jù)傳輸速率，低功耗 。 ? 短路保護(hù) 。 ? 在 7 V至 +12 V 的整個(gè)共模電壓范圍內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器均可保持高阻抗輸出 。 ? 如果輸入未連接（浮地），接收器所具有的故障安全特性將使輸出保持邏輯高狀態(tài)。 ADM485封裝與管腳簡(jiǎn)介 采 用 8 引腳 DIL/SOIC 封裝 。 管腳功能如圖 216 所示。 圖 315 引腳結(jié)構(gòu) Pin structure 基于 RS485 的多路數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì) 24 RO： 接收器輸出，啟用時(shí)， AB200mv