【正文】 不同，因此產(chǎn)生出種類繁多的 A/D轉(zhuǎn)換芯片。設(shè)計(jì)中采用的是美國(guó)AD公司生產(chǎn)的 12位高速逐次逼近型模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 AD574。 AD574A是美國(guó)模擬數(shù)字公司（ Analog）推出的單片高速 12位逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換顯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個(gè)完整的 A/D轉(zhuǎn)換器。其主要功能如下： a) 12位轉(zhuǎn)換器，也可以分兩次輸出，引腳 12/8就是用來(lái)作為輸出 位數(shù)控制 b) 非線性誤差：小于 177。 177。1LBS P 0 . 7P 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 1P 0 . 0G N D3 23 33 43 53 63 73 83 91 81 71 41 38743D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 074LS373Q 7Q 6Q 5Q 4Q 3Q 2Q 1Q 01 91 61 51 296523452 72 62 52 42 32 22 12 01 91 81 71 611 12 0C SA OR / CV ++ Vb i p o f fA G N DD B 1 1D B 1 0D B 9D B 8D B 7D B 6D B 5D B 4D B 3D B 2D B 1D B 0C ES T SW RR DP 3 . 07 4 L S 0 03 01 61 71 01 2 / 862 8171 21 51 11 09V B I NB O U T1 0 V i n2 0 V i n1 31 49D G N D+ 1 5 V 1 5 V1 0 0 k1 0 0 k1 0 0 k1 0 0 kV xV xA D 5 7 48 9 C 5 2A L E+ 5 V 圖 410 AD574與單片機(jī)的接口電路 c) 轉(zhuǎn)換速率： 25us d) 模擬電壓輸入范圍 0～ 10V和 0～ 20V， 0～ 177。5V和 0～ 177。10V兩檔四種 e) 電源電壓： 177。15V和 5V f) 數(shù)據(jù)輸出格式： 12位 /8位 g) 芯片工作模式：全速工作模式和單一工作模式 根據(jù)以上分析，如圖 410所示，將 AD574數(shù)據(jù)線直接與 CPU相連，將 AD574的12條輸出信號(hào)線的高 8位連接到系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的 D0～ D7，而把低 4位接到數(shù)據(jù)總線的高 4位，低 4位補(bǔ) 0，以實(shí)現(xiàn)左對(duì)齊。要求分兩次傳送，故將 12/8接數(shù)字地。控制信號(hào)/Y A0、 A1連接到地址總線上，這樣 CPU通過(guò)訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的外部 I/O來(lái)控制 AD574的工作。狀態(tài)信號(hào) STS連接到 ， CPU通過(guò)查詢 ，取得 AD574的狀態(tài)。設(shè)計(jì)中還增加了一個(gè)采樣保持 LF398，由狀態(tài)端 STS來(lái)控制其采樣 /保持，這樣可以保持 AD574進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，輸入信號(hào)處于保持狀態(tài)，避免受到信號(hào)波動(dòng)的影基于 CAN 總線開關(guān)電源的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 響，提高了轉(zhuǎn)換精度。 系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)控制兩個(gè)部分。以上討論了 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的整個(gè)流程，下面就實(shí)時(shí)控制展開具體的論述。 由于現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)電源的模擬器件，其無(wú)法直接接受監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)字控制指令，所以必須把數(shù)字指令信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬指令信號(hào)。設(shè)計(jì)中采用環(huán)路電流傳送方式，信號(hào)是以電流形式傳送的，可較好地克服長(zhǎng)距離傳送產(chǎn)生的壓降及來(lái)自電動(dòng)機(jī)、延遲開關(guān)和工業(yè)設(shè)備的噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響。這些特點(diǎn)能適應(yīng)惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，保證控制的精度。具體的方案是采用 DAC0832將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成 0～ 5V電壓信號(hào)，然后用電流變送芯片 AD694將電壓信號(hào)線性轉(zhuǎn)換 4～ 20mA的電流信號(hào)，傳輸給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器件，控制現(xiàn) 場(chǎng)開關(guān)電源的工作。 AD0832的 8位的乘法型 DAC轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部帶有兩級(jí)緩沖寄存器。其接口電路比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用也很廣泛。 AD694是單片大信號(hào)輸入電壓 /電流變換器。電流輸出可以設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)的 4～20mA環(huán)路電路。其輸入可通過(guò)對(duì)管腳的不同連接來(lái)實(shí)現(xiàn) 0～ 2V， 0～ 10V等范圍的變換，允許雙電源工。內(nèi)部電阻經(jīng)激光修正具有很高的精度。輸入電路可直接與 12位的 CMOS或雙極性 D/A轉(zhuǎn)換器連接，構(gòu)成數(shù)字到電流的變換輸出。輸出電流的低端（ 4mA）可通過(guò) TTL電平控制實(shí)現(xiàn) 0～ 20mA輸出。 設(shè)計(jì)中由 AD694與 DAC0832構(gòu)成的數(shù)控 V/I變換電路。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832的數(shù)據(jù)輸入端直接掛在單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上，控制引腳分別連接由地址譯碼器分配的/Y6和單片機(jī)讀寫控制端 /WR，這樣單片機(jī)通過(guò)選擇 I/O地址選通芯片，由讀寫控制信號(hào)將數(shù)據(jù)打入 DAC0832的輸入鎖存器。根據(jù) DCA0832的轉(zhuǎn)換公式： 25 6 )(V 10r e f INP U TD IG IT AL （ 45） 參考電壓選擇 10V時(shí)（設(shè)計(jì)中使用外接 15V電源，通過(guò)可調(diào)電阻設(shè)定參考電壓），輸入數(shù)字量 00～ FF，運(yùn)放 B輸出電壓 0～ 10V。通過(guò) AD694V/I轉(zhuǎn)換后實(shí)現(xiàn) 4～20mA的電流輸出。 CAN 通訊模塊設(shè)計(jì) CAN通訊模塊設(shè)計(jì)以 89C52為控制器為核心，充分利用 89C52的接口資源，配合 CAN總線控制器，這樣就減小了電路體積，降低了電路的硬件成本。由于 CAN總線的突出優(yōu)點(diǎn)，目前國(guó)外許多 IC器件生產(chǎn)廠商競(jìng)相推出各種 CAN總線器件產(chǎn)品。這些總線控制器主要由實(shí)現(xiàn) CAN總線協(xié)議和微控制器接口電路二部分組成。對(duì)于不同型號(hào)的 CAN總線控制器，實(shí)現(xiàn) CAN協(xié)議部分電路的結(jié)構(gòu)和功能大都相同，只是與微控制器接口部分的結(jié)構(gòu) 及方式存在一些差異。 CAN通信協(xié)議主要由 CAN控制器完成。 SJA1000具有完成高性能通信協(xié)議所要求的全部特性，具有簡(jiǎn)單總線連接的 SJA1000可完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能，應(yīng)用層功能可由微控制器完成， SJA1000為其提供了多用途的接口。 SJA1000與以前的產(chǎn)品相比增加了許多新的功能，性能更佳。尤其適用于對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化、診斷鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 2021） 19 和維護(hù)要求比較高的場(chǎng)合。另外， SJA1000還具有以下功能特點(diǎn)： a) 支持 ； b) 擴(kuò)展的接收緩沖器； c) 增強(qiáng)的錯(cuò)誤處理能力； d) 增強(qiáng)的接收濾波功能。 設(shè)計(jì)中采用這種新型、功能強(qiáng)大的獨(dú)立總線控制器 SJA1000芯片來(lái)實(shí)現(xiàn) CAN通信模塊，一方面可使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性加強(qiáng)；另一方面，增強(qiáng)了以后系統(tǒng)升級(jí)或擴(kuò)展的靈活性。圖 411是 CAN控制芯片與單片機(jī)連接圖。 P 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7P 3 . 6 / W RP 3 . 7 / R DA D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7W RR DR E S E TP 3 . 2 / I N T OC SI N TR S TT X 0T X 1R X 0R X 1C L K O U TM O D EV D D 1V D D 2V D D 3V S S 1V S S 3V S S 2X T A L 1X T A L 2V C CT X DR X DX R E FV C CG N D R S2 0 p F1 0 0 p F1 2 M H z8 2 C 2 5 0S J A 1 0 0 08 9 C 5 22 0 p Fw 圖 411 CAN總線控制器與單片機(jī)接口電路 S J A 1 0 0 0C A N c o n t r o l l e rR X 0T X 1T X 0 R X 16 . 8 k Ω 6 . 8 k Ω3 9 0 Ω6 N 1 3 7G N D3 9 0 Ω+ 5 V1 0 0 n F+ 5 V3 9 0 Ω6 N 1 3 7G N D3 9 0 ΩT X D R X D V r e f R sV c cG N D+ 5 VRe x t1 0 0 n FP C A 8 2 C 2 5 0C A N 收 發(fā) 器C A N H C A N L1 2 4 Ω 1 2 4 ΩV s s1 0 0 n F 圖 412 CAN收發(fā)器掛靠總線抗干擾電路 如圖 412所示 使用接口芯片 PCA82C250連接 CAN控制器和物理總線，并采用光基于 CAN 總線開關(guān)電源的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 電隔離器 6N137在信號(hào)傳遞過(guò)程中實(shí)現(xiàn)光電隔離，提高信號(hào)抗干擾能力和有效傳輸距離。這樣的設(shè)計(jì)可以極大地提高對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送能力和對(duì) CAN控制器的差動(dòng)接收能力，增加通訊數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。 在設(shè)計(jì)上圖時(shí)，有以下幾個(gè)點(diǎn)需要注意： a) 總線兩端那兩個(gè) 124Ω的電阻，對(duì)匹配總線阻抗起著相當(dāng)重要的作用，忽略掉它們，會(huì)使數(shù)據(jù)通信的抗干擾性和可靠性大大降低，甚至無(wú)法通信。 b) 82C250第 8腳與地之間的電阻 Rs稱為斜率電阻，它的取值決定了系統(tǒng)處于高速工作方式還是斜率工作方式，把該引腳直接與地相連，系統(tǒng)處于高速工作方式，在這種方式 下為避免射頻干擾，建議使用屏蔽電纜作為總線；而在波特率較低，總線較短時(shí)，一般采用斜率控制方式，上升和下降的斜率取決于 Rs的阻值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明， 15k～ 200k為 Rs較理想的取值范圍，在這種方式下，可使用平行線或雙絞線作為總線。 c) SJA1000的 TX1腳懸空， RX2腳的電位必須維持在 0～ 5V，否則將不能形成CAN協(xié)議所要的電平邏輯。如果系統(tǒng)傳輸距離近，環(huán)境干擾小，可以不用電流隔離，這樣可直接把 82C250的 VREF端（約 ）與 RX1腳相連，從而簡(jiǎn)化電路。 d) 在系統(tǒng)中， SJA1000的片選信 號(hào)一般由地址總線譯碼獲得，并由此決定出CAN控制器各寄存器的地址。 e) 當(dāng)中斷允許時(shí)，一旦有中斷發(fā)生， SJA1000的 16腳 INT就會(huì)被激活，出現(xiàn)一個(gè)由高電平到低電平的躍變，而單片機(jī)的外部中斷（ ）卻需要一個(gè)從低到高的電平變化來(lái)激活，因此這之間必須加一個(gè)反向器。 抗干擾電路設(shè)計(jì) 由于 系統(tǒng)需在惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中使用，對(duì)抗干擾性和可靠性具有較高的要求，因此在系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程中，將提高系統(tǒng)抗干擾性和可靠性作為一項(xiàng)重要的內(nèi)容。根據(jù)本系統(tǒng)特點(diǎn)，對(duì)提高系統(tǒng)的抗干擾性和可靠性的硬件設(shè)計(jì)主要從電源監(jiān)控和電 磁兼容設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行。 微處理器系統(tǒng)常常面臨供電電源上電次序不對(duì)、穩(wěn)定性差、毛刺等一系列問(wèn)題。為保證系統(tǒng)上電時(shí)能正確啟動(dòng)，減少故障造成的影響，并在無(wú)人干預(yù)或少量干預(yù)的情況下，使系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)正常，常需要配置系統(tǒng)電源監(jiān)視和自恢復(fù)功能?，F(xiàn)代微處理器監(jiān)控芯片是監(jiān)控和維護(hù)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的有效方法，它們具有低功耗、低價(jià)、多功能和小封裝的特性。在本系統(tǒng)中，采用 MAX813L作為電源監(jiān)視和看門狗芯片，其電路如圖 412所示。 電路中由電阻 R1和 R2分壓獲得 。當(dāng) PFO腳的電壓低于 V時(shí)，即電源電壓低于額定值時(shí)， PFO將產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，向 CPU發(fā)出中斷，使 CPU完成應(yīng)急處理（狀態(tài)字和重要參數(shù)寫入 EEPROM），此功能可以完成電源電壓的監(jiān)測(cè)。軟件編制時(shí)，使每一程序循環(huán)通過(guò) I/O的位操作向 MAX813L看門狗輸入端輸入一個(gè)負(fù)脈沖。如果程序出現(xiàn) “跑飛 ”現(xiàn)象，當(dāng)單片機(jī)超過(guò) MAX813L的看門狗輸入端發(fā)出脈沖信號(hào)，則 MAX813L內(nèi)部定時(shí)器將會(huì)強(qiáng)制將 /WDO拉到低電平，并鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 2021） 21 通過(guò) /MR產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，使單片機(jī)復(fù)位重新從初始狀態(tài)開始運(yùn)行，以起到看門狗的作用。 I N P U TR 11 k ΩV C CU 1 5 VR 21 0 k ΩC 11 u FR 34 7 k ΩC I NC O U TC O U TR S TU 2 M A X 8 1 3 L Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q 9Q 1 0Q 1 2Q 1 3Q 1 4R 41 0 0 k ΩC 20 . 0 1 u FR 54 7 0 k Ω1 191 01 257461 41 31 5123R 64 7 k Ω1 2 VV 1 I R F 5 4 0 SR 71 0 k ΩQ 19 0 1 4V o u t6 N 1 3 7 圖 412 電源監(jiān)測(cè)及看門狗電路 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性由多種因素決定，其中抗干擾性能是可靠