论文(5 - 23)- 终结版 - 图文(5)

基于单片机的数字采控器设计

220V220V交流电交流电全桥整流全桥整流稳压稳压78057805稳压稳压+5V+5V直流电源输出直流电源输出 图3-4 系统电源原理框图

变压器输入端经过一个保险丝与电源插头相连，如果变压器或后面的电路发生短路，保险丝就会因为电流过大引发的高温熔化而断开。变压器后面接桥式整流电路，整流后就得到一个电压波动很大的直流电源，所以后面接一个330uF/25V的电解电容。变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波，在电容C1两端大约会有11V多一点的电压，假如从电容两端直接接一个负载，当负载变化或交流电源有少许波动都会使C1两端的电压发生较大幅度的变化，因此要得到一个比较稳定的电压，在这里接一个三端稳压器的元件，以保持稳压器的输出电压保持基本不变。因为我们要输出5V的电压，所以选用7805。三端稳压器后面接一个105的电容，这个电容有滤波和阻尼作用（电源电路如图3-5所示）。

L78051IN4007*4V62+C11330uFR11K3Vin+5 V2+5VJOGNDT121220V9V4V5V7V83C120.1uFD31C141uFGNDGND 图3-5 +5V电源设计电路

3.2.3 系统数字量输入电路设计

本设计的数字量输入电路主要是由拨码开关、TLP521-4光电耦合器、74HC165移位寄存器、排阻等组成。

使用STC89C52单片机的GPIO引脚直接作为16路数字量输入、16路数字量控制输出和通信波特率及本机地址设置是不可能实现的。需要通过并转串方式来减少单片机I/O口的使用率。因此，16路数字量输入电路采用两级并行输入/串行输出的8位移位寄存器74HC165级联得到16位移位寄存器，再加上光电耦合器TLP521-4进行隔离来对电路进行保护。数字量输入电路原理图如图3-6所示。

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RP110kU6101112131434562151SERP0P1P2P3P4P5P6P7CLK1CLK2PL74LS165

D25U11234567813121514311918Q7Q79791716P1.0(T2)P1.1(T2EX)P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.3(INT1)P3.2(INT0)P3.5(T1)P3.4(T0)EA/VPPXTAL1XTAL2RSTP3.7(RD)P3.6(WR)STC89C52(AD0)P0.0(AD1)P0.1(AD2)P0.2(AD3)P0.3(AD4)P0.4(AD5)P0.5(AD6)P0.6(AD7)P0.7(A8)P2.0(A9)P2.1(A10)P2.2(A11)P2.3(A12)P2.4(A13)P2.5(A14)P2.6(A15)P2.7VCCGND(RXD)P3.0(TXD)P3.1ALE/PROGPSEN39VCC383736353433322122232425262728402010113029P2.0P2.1P2.2VCCR5410kU21Optoisolator1Q7Q797P2.2LED0R1231KU12VCCR61100RP210111213143456P2.0P2.1VCC10kKRYPAD1912345678key_81011121314345621512151SERP0P1P2P3P4P5P6P7CLK1CLK2PL74LS165U16SERP0P1P2P3P4P5P6P7CLK1CLK2PL74LS165Q7Q797 图3-6 数字量输入电路原理图

3.2.4 系统数字量输出电路设计

本设计数字量控制输出电路由74HC595移位寄存器、TLP521-4光电耦合器、驱动电路及输出继电器等组成。

当数字采集控制器收到远程监控中心发送的数字量输出指令命令后，可先由74HC595的锁存，然后串行输入/并行输出依次输出16位二进制控制信息。最后，在移位输出前完成16位二进制控制数据后，并在74HC595输出状态稳定后，再将新的二进制控制信息输出，控制输出端继电器动作，输出电路如图3-7所示。

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基于单片机的数字采控器设计

U1123456781312151431191891716P1.0(T2)P1.1(T2EX)P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.3(INT1)P3.2(INT0)P3.5(T1)P3.4(T0)EA/VPPXTAL1XTAL2RSTP3.7(RD)P3.6(WR)STC89C52(AD0)P0.0(AD1)P0.1(AD2)P0.2(AD3)P0.3(AD4)P0.4(AD5)P0.5(AD6)P0.6(AD7)P0.7(A8)P2.0(A9)P2.1(A10)P2.2(A11)P2.3(A12)P2.4(A13)P2.5(A14)P2.6(A15)P2.7VCCGND(RXD)P3.0(TXD)P3.1ALE/PROGPSEN3938373635343332VCC2122232425262728402010113029VCCU2U9111412SH_CPDSST_CPQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q7'1512345679VCCR5100R7Optoisolator11KR110KQ1NPN4Relay5VCCK1213R21KD1LED01013168MROEVCCGND74HC595VCCU13111412SH_CPDSST_CPQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q7'1512345679VCC1013168MROEVCCGND74HC595VCC 图3-7 数字量输出控制电路原理图

3.2.5 RS-485通信电路设计

图3-8中，MAX487的和DE由STC89C52单片机的P2.7控制。由于MAX487以半双工的方式工作，因此由P2.7控制其发送与接收。当 P2.7为高电平时，驱动器使能而接收器为高阻态，此时可发送数据；而当P2.7为低电平时．接收器使能而驱动器为高阻态，此时接收数据。另外由于PC机的COM口是基于RS-232的串行通讯口。其电气特性与RS-485不一致，因此也需电平转换。

J1VCCU38P30P27P311234ROVCCREADEBDIGNDMAX485R1391K87658765U39VCCROAREBDEGNDDIMAX485R1401KMC74F04U40AVCC123416273849511102D Connector 91 图3-8 RS-485通信仿真电路

3.2.6 通信波特率和本机地址设置电路设计

通信波特率和本机地址设置电路属于数字量输入电路，因此，可以由一块74HC165来完成。只是输入是由拨码开关设置。其中两组开关用于通信波特率设置，可设置2400 b／s、4800 b／s、9600 b／s和19200b／s四种通信波特率；其他八组开

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关用于本机地址设置，可设置成256个设备地址：0～255。取低10位二进制数作为通信波特率和本机地址设置值，取低8位为本机地址、高两位为通信波特率设置值（电路如图3-9 a、b所示）。

在选择波特率的时候需要考虑两点：首先，系统需要的通信速率。这要根据系统的运作特点，确定通信的频率范围。然后考虑通信时钟误差。使用同一晶振频率在选择不同的通信速率时通信时钟误差会有很大差别。为了通信的稳定，我们应该尽量选择时钟误差最小的频率进行通信（波特率设置见表3-1）。

RP410kVCCKRYPAD3912345678key_8D11D12D1D03LED1D04LED1D05LED1D06LED1D09LED2D00LELED0LED0 图3-9 a 本机地址设置电路

S2SW-SPSTS3SW-SPSTP37P36R1204.7KR1214.7KVCC 图3-9 b 波特率设置电路

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基于单片机的数字采控器设计

表3-1 波特率设置 SW2 0 0 1 1

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SW1 0 1 0 1 波特率 2400 4800 9600 19200

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