專利名稱：一種多路開關量總線傳輸模塊的制作方法
技術領域：
一種多路開關量總線傳輸模塊，屬于多路開關量傳輸技術領域，特別涉及到總線 傳輸?shù)哪K。
技術背景當前市場上對于開關量的傳遞需求很多，其相應的方法和模塊也很復雜，成本 也很高，常見的有開關量輸入后進入電腦，在指令控制下輸出，并進行判斷。如專利號 99219097. 5《一種遠傳的開關量傳輸?shù)陌l(fā)動機測量和保護模塊》，其采用多芯電纜遠距離控 制，其成本高且可靠性差。目前還沒有比較合適的透明的傳輸開關量的相關設備，甚至還沒 有開關量輸入、輸出相對應的直接線路板。
發(fā)明內(nèi)容一種多路開關量總線傳輸模塊，其目的在于提供一種其結構簡單，使用少量的元 器件在一塊印板上制成的，工作可靠且成本低，在一根RS485控制總線上，多路開關量信號 直接進行的輸入、輸出的傳輸，同時還可以多塊模塊在RS485控制總線上互相對應傳輸。一種多路開關量總線傳輸模塊，包括經(jīng)過軟件編程輸入固化的單片機CPU及由編 碼開關組成的地址碼電路；由光電耦合器等組成的輸入電路；由驅動電路及繼電器組成的 輸出電路及由RS485控制總線的傳輸電路，經(jīng)過軟件編程輸入固化在單片機CPU內(nèi)，多路 的開關量經(jīng)過光電耦合器輸入到單片機CPU上，采用撥碼開關方式來設定地址，在地址碼 控制下又經(jīng)RS485集成電路傳輸?shù)娇刂瓶偩€A、B上；同時控制總線A、B上傳來的多路開關 量信號經(jīng)過RS485集成電路，在撥碼開關方式識別地址的模塊控制下，通過單片機CPU輸出 到驅動電路及繼電器，最后輸出到輸出端子上。一種多路開關量總線傳輸模塊，其實施效果明顯，結構簡單，在一塊印版上設有經(jīng) 過軟件編程輸入固化的單片機及由編碼開關組成的地址碼電路；由光電耦合器等組成的輸 入電路；由驅動電路及繼電器組成的輸出電路及由RS485控制總線的傳輸電路，在電源電 路供電情況下，經(jīng)過軟件編程輸入固化在單片機內(nèi)，多路的開關量通過光電耦合器輸入到 單片機上，同時在撥碼開關方式識別地址的模塊控制下又經(jīng)過RS485集成電路傳輸?shù)娇刂?總線A、B上；控制總線A、B上傳來的多路開關量經(jīng)過RS485集成電路，在撥碼開關方式識 別地址的模塊控制下，通過單片機輸出到驅動電路及繼電器同時對多路開關量信號進行傳 輸和控制。其結構簡單，工作可靠且成本低，在一根RS485控制總線上，同時可進行直接的 多路開關量信號輸入、輸出的雙向傳輸。

圖1、多路開關量總線傳輸模塊原理框圖1、輸入端子，2、光電耦合器(U4，TO)，3、 單片機CPU (U3)，4、RS485 (U6)，5、輸入、出電路，6、指示電路，7、總線端子，8、晶振電路，9、下 拉電阻，10、地址開關，11、驅動電路(Ul，U2)，12、繼電器，13、輸出端子，14、電源，15、正5V輸出，16、正12V輸出。圖2:輸入電路。圖3 16路輸入鳳凰端子。圖4:晶振電路。圖5 撥碼開關方式地址電路。圖6:電源電路。圖7:電源指示電路。圖8:上電復位電路。圖9 :RS485總線指示電路。圖10 :CPU單片機管腳圖。圖11:軟件程序流程圖。圖12:中斷程序流程圖。圖13 兩塊8路開關量總線傳輸模塊板工作信號原理圖。
具體實施方式
一種多路開關量總線傳輸模塊如圖1所示，其技術內(nèi)容如下多路開關量I-N信 號由輸入端子1輸入，經(jīng)光電耦合器(U4，U5)2，輸入到經(jīng)軟件編程輸入已固化在單片機 CPU (U3) 3內(nèi)，在單片機CPU (U3) 3的18、19腳接有晶振電路，在由下拉電阻9和地址開關10 組成的地址電路控制下，由RS485集成電路及輸入、出電路5傳輸?shù)娇偩€端子7，之后由A、 B總線輸出，為了顯示A、B總線上的信號還設有指示電路6 ；同理由A、B總線傳來的多路開 關量1—N信號，經(jīng)由輸入、出電路5、RS485(U6)集成電路，單片機CPU (U3) 3在地址電路控 制下，經(jīng)驅動電路(Ul，U2) 11和繼電器12，由輸出端子13輸出；供電電源14內(nèi)設有整流、 濾波、穩(wěn)壓，輸出正12V為繼電器12供電，輸出正5V除了為上述各個電路供電外，還輸出正 5V作為備用。適用于目前大多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場電平監(jiān)測的遠端傳送，且要求具有獨立的RS485串行 通信接口 ；模塊與模塊之間、模塊與電腦之間可以通過485總線通信。8路輸入和8路輸出 開關量控制模塊，適用于目前一種多路開關量總線傳輸模塊模塊，下面僅以8路開關信號 傳輸為例，具體實施如下1、電源14 :12V DC為無極性接口輸入，避免電源正負極接反而造成故障；2、該模塊的輸入、輸出的端子采用工業(yè)級鳳凰端子；3、驅動電路(Ul，U2) 11采用兩塊74LS07集成電路；4、單片機CPU(U3) 3采用AT89C51集成電路；5、光電耦合器(U4，TO) 2采用兩塊TCP5214集成電路；6、繼電器12采用8個KF4100型號；7、地址開關采用微型1D2W單刀撥碼開關。8、晶振電路采用 11. 0592MHz。9、該模塊所有的元器件設計在IOOXlOOmm的印制板上。8路輸入和8路輸出開關量控制模塊配有撥碼開關，可以設置該模塊的地址，在 485總線上可以接入多個該模塊；8路開關量輸入采用光電隔離，8路輸出采用繼電器隔離輸出。該模塊是通過MCU與上位機采用485總線方式進行實時通信，如果輸入的開關量狀 態(tài)有變化，模塊自動會把該模塊的地址以及輸入的開關量狀態(tài)上傳給上位機；同時上位機 也可以通過485總線對模塊輸出的開關量進行控制，上位機只需發(fā)送所要控制模塊的地址 和輸出開關量的狀態(tài)。使用方法1.模塊與上位機之間在把該模塊接入總線之前，首先設置本模塊的地址，在整個系統(tǒng)中，各模塊的地址 必須設為唯一的，這樣才能正常的通訊。接入總線通電后，模塊會自動把它的地址發(fā)給上位 機。2.模塊與模塊之間模塊與模塊之間也可以通過485總線進行通信；兩個對應的模塊應設置為相同的 地址，這樣本端模塊的8路輸入狀態(tài)通過485總線控制對端的8路輸出的狀態(tài)。應用領域電信和電力機房監(jiān)控，安防系統(tǒng)，智能樓宇自控系統(tǒng)，工業(yè)集散分布系 統(tǒng)，POS系統(tǒng)，銀行自助系統(tǒng)，門禁和考勤系統(tǒng)，環(huán)境檢測系統(tǒng)，道路監(jiān)控系統(tǒng)等。典型應用實例開關量模塊在工業(yè)控制系統(tǒng)的應用，在工業(yè)控制中，有很多的傳感 器將現(xiàn)場環(huán)境的參數(shù)和設備的各種參數(shù)以數(shù)字量的形式讀取出來。但是原有的傳感器都是 相互之間獨立的，從而導致不能進行統(tǒng)一管理。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，對工業(yè)控制的管理 提出了更高的要求。1.工業(yè)控制設備越來越精密，對于外部環(huán)境越來越敏感，要求外部環(huán)境參數(shù)，如溫 度、濕度必須控制在一個更小的范圍中，從而要求溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)必須要實時的將相 關數(shù)字量參數(shù)傳送到控制中心，以方便控制中心及時進行相關調(diào)整。2.由于工業(yè)控制中所使用的設備越來越多，出現(xiàn)故障的概率隨之增大，而一旦有 設備出現(xiàn)故障，從而可能導致整個生產(chǎn)流程中斷。所以要求可以將設備的實時運行情況傳 輸?shù)奖O(jiān)控中心以方便及時發(fā)現(xiàn)異常情況。3.工業(yè)控制中的流程越來越復雜，在生產(chǎn)過程中要對某些環(huán)節(jié)進行調(diào)整，這樣就 要求對相關的設備的數(shù)字量參數(shù)進行采集，并且將相關的數(shù)字量參數(shù)從監(jiān)控中心傳送到相 關設備。工廠使用數(shù)字量輸入輸出模塊將遍布工廠的各種傳感器的數(shù)字量信號統(tǒng)一傳輸 到監(jiān)控中心。該數(shù)字量輸入輸出模塊提供8路數(shù)字量輸入將傳感器的開關量信號采集到監(jiān) 控中心，4路數(shù)字量輸出可以將監(jiān)控中心的控制命令以數(shù)字量信號傳輸?shù)较旅娴脑O備。由于 其采用485總線作為通信線路，保證了通信距離(485總線可以傳輸1200米，如果使用485 中繼器或者485集線器可以延長傳輸距離)。由于485總線支持點到多點的通信方式，所以 可以很方便的對整個系統(tǒng)進行擴展，從而保證整個系統(tǒng)可以很方便的擴大。
權利要求一種多路開關量總線傳輸模塊，包括經(jīng)過軟件編程輸入固化的單片機CPU及由編碼開關組成的地址碼電路；由光電耦合器等組成的輸入電路；由驅動電路及繼電器組成的輸出電路及由RS485控制總線的傳輸電路，其特征在于經(jīng)過軟件編程輸入固化在單片機CPU內(nèi)，多路的開關量經(jīng)過光電耦合器輸入到單片機CPU上，采用撥碼開關方式來設定地址，在地址碼控制下又經(jīng)RS485集成電路傳輸?shù)娇刂瓶偩€A、B上；同時控制總線A、B上傳來的多路開關量信號經(jīng)過RS485集成電路，在撥碼開關方式識別地址的模塊控制下，通過單片機CPU輸出到驅動電路及繼電器，最后輸出到輸出端子上。
專利摘要一種多路開關量總線傳輸模塊，包括經(jīng)過軟件編程輸入固化的單片機CPU及由編碼開關組成的地址碼電路；由光電耦合器等組成的輸入電路；由驅動電路及繼電器組成的輸出電路及由RS485控制總線的傳輸電路，經(jīng)過軟件編程輸入固化在單片機CPU內(nèi)，多路的開關量經(jīng)過光電耦合器輸入到單片機CPU上，采用撥碼開關方式來設定地址，在地址碼控制下又經(jīng)RS485集成電路傳輸?shù)娇刂瓶偩€A、B上；同時控制總線A、B上傳來的多路開關量信號經(jīng)過RS485集成電路，在撥碼開關方式識別地址的模塊控制下，通過單片機CPU輸出到驅動電路及繼電器，最后輸出到輸出端子上。
文檔編號G06F13/38GK201689410SQ20092010896
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權日2009年6月15日
發(fā)明者宋濤, 王曉慶, 趙珺莉 申請人:王曉慶