一种实用的分布式数据采集和控制系统

技术分类: 测试与测量  | 2006-05-22
来源:德州仪器 | 作者:中国海洋大学电子系 朱晓荣 周东辉


        在该设计中,使用了TI公司生产的一种RS485接口芯片75LBC184,它使用单一电源Vcc,电压在+3~+5.5V范围内都能正常工作,能完成TTL与RS485之间的转换。其引脚如下图所示:该芯片与普通的RS485收发器相比,有一个显著的特点,那就是片内A、 B引脚接有高能量顺变干扰保护装置,可以承受峰值为400W(典型值)的过压顺变,故它能显著提高防止雷电损坏器件的可靠性。对一些环境比较恶劣的现场,可直接与传输线相接而不需要任何外加保护元件。该芯片还有一个独特的设计,当输入端开路时,其输出为高电平,这样可保证接收器输入端电缆有开路故障时,不影响系统的正常工作。另外,它的输入阻抗为RS485标准输入阻抗的2倍(≥24KΩ),故可以在总线上连接64个收发器,其工作原理如图4 所示。

75LBC184引脚图

75LBC184工作原理图

点击看原图

图4

        在该设计中,经过单片机处理的信号,经过75LBC184与外围电路形成的RS232/RS485电平转换器电路,然后传到远方的PC机进行实时监控。具体实现的电路如图5:

具体实现电路

图5

       在该电路中,使用了三片光电耦合器TLP521进行隔离,使得PC机与SN75LBC184之间完全没有了电的联系,提高了工作的可靠性,其工作原理为: 当RS232的RTS端为逻辑电平1(-12V)时,光电耦合器的发光二极管不发光,光敏三极管不

导通,输出电平为TTL的逻辑电平1(+5V),选中RS485接口芯片的DE端,容许RS485接收,这样,RS232的TXD端就可以发送数据(工作逻辑与RTS端相似)。当RS232的RTS端为逻辑电平0(+12V)时,光电耦合器的发光二极管发光,光敏三极管导通,输出端为TTL的逻辑电平0(0V),选中RS485接口芯片的RE端,容许RS485发送。RS485的R端工作时,当其输出为逻辑电平1时,光电耦合器的发光二极管不发光,光敏三极管不导通,借助RS232输出停止时其TXD电平为-12V,电容被充电到-12V,使其输出也为-12V,即逻辑电平1;当其输出为逻辑电平0,光电耦合器的发光二极管发光,光敏三极管导通,使其输出也为+5V,也在RS232逻辑电平0的范围之内,即为逻辑电平0。这样,根据PC机和单片机之间的协议,就可实现二者交互式的通信。

       4. 电源部分

       电源的稳定性是整个系统能够正常工作的基础,在本设计中,所有的器件都采用常用的+5V的电压,为了提高电压的稳定性,采用了TI公司生产的固定正输出、低压差稳压器TL750L05。TL750L05必须有输出电容,没有输出电容,则其输出端的电压为锯齿波形状,锯齿波的上升沿随输入电压变化而变化,加输出电容后,可以抑制上述现象,输出电容的范围在0.1uF~1uF内。电路如图6所示:

TL750L05输出电路

图6

       三 结 束 语

       由TI公司的模拟产品TLC4502、TLC1549、SN75LBC184、TL750L05和ATMEL公司的单片机AT89C2051构成的分布式数据采集和控制系统,现已用于监测石油管道的压力,流量和温度等参量,性能良好。该系统的特点为:面积小,占地为5cmΧ6.5cm;性能好,系统运行稳定,同时处理几个物理参量,进行实时监控;操作简单方便。

       参考文献:

       [1]TI公司网站资料。

       [2]TI模数/数模转换器数据手册。武汉:武汉力源电子股份有限公司,1984.4。

       [3]陈铁军。玉林师范学报,2001.3。

       [4]李华主编。MCS-51系列单片机应用接口技术。北京:北京航空航天大学出版社出版,1993.8。

       附:该系统的实物图。如下所示:

系统实物图

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