本實(shí)用新型屬于電力設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及用于信息采集終端的處理器外圍電路。

背景技術(shù)：

在電力行業(yè)中，為了滿足電力人員能夠?qū)Χ喾N信息采集設(shè)備獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理，需要研發(fā)一種具有信息處理能力的信息采集終端，而在該終端中，如何設(shè)計(jì)一款能夠滿足上述需求的處理器外圍電路成為需要解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型提供了用于提高電力人員工作效率的處理器外圍電路。

為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型提供了處理器外圍電路，所述處理器外圍電路與處理器連接，所述處理器外圍電路包括：

用于向處理器供電的供電電路，為處理器提供始終頻率的晶振電路，與處理器的NRST引腳連接、為處理器提供復(fù)位功能的復(fù)位電路，為處理器提供調(diào)試接口的調(diào)試電路，以及為處理器提供與周邊電路通信的通信電路；

其中，所述供電電路為提供DC5V轉(zhuǎn)DC3.3V的電路，供電電路包括電平轉(zhuǎn)換芯片P1，電平轉(zhuǎn)換芯片包括輸入端、輸出端和接地端，在輸入端和接地端之間設(shè)有并聯(lián)的電容C6和電容C8，在輸出端和接地端之間設(shè)有并聯(lián)的電容C7和電容C9；在輸入端設(shè)有5.5V輸入電平，在輸出端設(shè)有3.3V輸出電平，在3.3V輸出電平與數(shù)字接地之間依次設(shè)有電阻R8、發(fā)光二極管D1和電阻R12。

可選的，所述晶振電路包括晶振芯片Y1，晶振芯片Y1設(shè)有第一引腳和第二引腳，第一引腳與晶振電路輸出端連接，第二引腳與晶振電路輸入端連接，在第一引腳與數(shù)字接地之間設(shè)有電容C2，在第二引腳與數(shù)字接地之間設(shè)有電容C1。

可選的，所述復(fù)位電路包括開關(guān)S1，開關(guān)S1的一端經(jīng)電阻R9與3.3V輸出電平相連，開關(guān)S1的另一端接地；在開關(guān)S1的兩端并聯(lián)有電容C13，開關(guān)S1的未接地的一端與處理器的NRST引腳連接。

可選的，所述調(diào)試電路，包括調(diào)試芯片U2，調(diào)試芯片U2上設(shè)有與3.3V輸 出電平連接的引腳VCC，還設(shè)有/TRST引腳、TDI引腳、TMS引腳、TCK引腳、RTCK引腳、TDO引腳、/SRST引腳和GND接地引腳；其中，

/TRST引腳與3.3V輸出電平之間設(shè)有電阻R5，

TDI引腳與3.3V輸出電平之間設(shè)有電阻R4，

TMS引腳與3.3V輸出電平之間設(shè)有電阻R5，

TCK、RTCK引腳與3.3V輸出電平之間設(shè)有電阻R5，

TDO引腳與3.3V輸出電平之間設(shè)有電阻R5，

/SRST引腳與NRST引腳連接。

可選的，所述通信電路包括基于串行通信接口的有線通信電路以及基于GPRS通信方式的無線通信電路。

可選的，所述有線通信電路包括RS232通信電路和RS485通信電路。

可選的，所述RS232通信電路中包括通信芯片U4，在通信芯片U4的第一電容引腳對之間設(shè)有電容C18；在通信芯片U4的第二電容引腳對之間設(shè)有電容C19；在通信芯片U4的VDD引腳與數(shù)字接地之間依次設(shè)有電容C16和電容C17，通信芯片U4的VCC引腳與3.3V輸出電平相連，并且連接在電容C16和電容C17之間；

通信芯片U4的第一通信輸入端口、第一通信輸出端口均連接在處理器的串行接口DB9上；通信芯片U4的VEE引腳經(jīng)電容C20接地，通信芯片U4的GND引腳數(shù)字接地。

可選的，所述RS485通信電路中包括通信芯片U3，通信芯片U3的DE引腳經(jīng)由電阻R10與數(shù)字接地連接，通信芯片U3的VCC引腳與3.3V輸出電平相連，通信芯片U3的A引腳和B引腳連接在帶網(wǎng)絡(luò)插座的變壓器HR911105A上，通信芯片U3的GND引腳數(shù)字接地。

可選的，所述帶網(wǎng)絡(luò)插座的變壓器HR911105A的G+引腳上連接有電阻R14，所述帶網(wǎng)絡(luò)插座的變壓器HR911105A的Y+引腳上連接有電阻R15，所述帶網(wǎng)絡(luò)插座的變壓器HR911105A的G-、Y-引腳接地。

可選的，所述無線通信電路中設(shè)有SIM800C模塊。

本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

通過在信息采集終端中的處理器處設(shè)有處理器外圍電路，從而為處理器提供完整的供電、時(shí)鐘頻率、復(fù)位、調(diào)試、通信等必需的功能。最終令處理器完成信息采集和處理的完整流程，使得電力人員能夠快速的根據(jù)采集到的信息完 成匯總處理的任務(wù)，提高了工作效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型提供的處理器外圍電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的處理器外圍電路中供電電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的處理器外圍電路中晶振電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型提供的處理器外圍電路中復(fù)位電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型提供的處理器外圍電路中調(diào)試電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型提供的處理器外圍電路中RS232電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實(shí)用新型提供的處理器外圍電路中RS485電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步地描述。

實(shí)施例一

本實(shí)用新型提供了處理器外圍電路，如圖1所示，所述處理器外圍電路與處理器連接，所述處理器外圍電路包括：

用于向處理器供電的供電電路，為處理器提供始終頻率的晶振電路，與處理器的NRST引腳連接、為處理器提供復(fù)位功能的復(fù)位電路，為處理器提供調(diào)試接口的調(diào)試電路，以及為處理器提供與周邊電路通信的通信電路。

在實(shí)施中，為了令信息采集終端具有完整的數(shù)據(jù)處理能力，通過在信息采集終端中的處理器處設(shè)有處理器外圍電路，從而為處理器提供完整的供電、時(shí)鐘頻率、復(fù)位、調(diào)試、通信等必需的功能。最終令處理器完成信息采集和處理的完整流程，使得電力人員能夠快速的根據(jù)采集到的信息完成匯總處理的任務(wù)，提高了工作效率。

其中，如圖2所示，所述供電電路為提供DC5V轉(zhuǎn)DC3.3V的電路，供電電路包括電平轉(zhuǎn)換芯片P1，電平轉(zhuǎn)換芯片包括輸入端、輸出端和接地端，在輸入端和接地端之間設(shè)有并聯(lián)的電容C6和電容C8，在輸出端和接地端之間設(shè)有并聯(lián)的電容C7和電容C9；在輸入端設(shè)有5.5V輸入電平，在輸出端設(shè)有3.3V 輸出電平，在3.3V輸出電平與數(shù)字接地之間依次設(shè)有電阻R8、發(fā)光二極管D1和電阻R12。

所用到的電平轉(zhuǎn)換芯片P1為LM1117，其壓差在1.2V輸出，負(fù)載電流為800mA時(shí)為1.2V。它與國家半導(dǎo)體的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)器件LM317有相同的管腳排列。LM1117有可調(diào)電壓的版本，通過2個(gè)外部電阻可實(shí)現(xiàn)1.25～13.8V輸出電壓范圍。另外還有5個(gè)固定電壓輸出(1.8V、2.5V、2.85V、3.3V和5V)的型號，本系統(tǒng)選用3.3V固定電壓輸出。LM1117提供電流限制和熱保護(hù)。電路包含1個(gè)齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在±1％以內(nèi)。LM1117系列具有LLP、TO-263、SOT-223、TO-220和TO-252D-PAK封裝。輸出端需要一個(gè)至少10uF的鉭電容來改善瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性，所以在輸入和輸出分別應(yīng)用了C6、C7兩個(gè)10uF的鉭電容。

可選的，所述晶振電路包括晶振芯片Y1，晶振芯片Y1設(shè)有第一引腳和第二引腳，第一引腳與晶振電路輸出端連接，第二引腳與晶振電路輸入端連接，在第一引腳與數(shù)字接地之間設(shè)有電容C2，在第二引腳與數(shù)字接地之間設(shè)有電容C1。

在實(shí)施中，晶振電路的結(jié)構(gòu)如圖3所示，連接在處理器的異步復(fù)位腳即NRST引腳上。處理器自帶有內(nèi)部RC震蕩器，即可為高速內(nèi)部時(shí)鐘ms提供晶振。該RC振蕩器誤差為1％左右，內(nèi)部RC振蕩器的精度通常比用HSE(外部晶振)要差上十倍以上，在時(shí)序、功耗等要求不嚴(yán)格的時(shí)候，可以利用內(nèi)部震蕩電路。但是當(dāng)處理器使用HSI時(shí)，最高系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率是達(dá)不到72MHz的。因此多數(shù)情況下，需要利用外部晶體振蕩器來提供時(shí)鐘信號。外部振蕩器分為有源振蕩電路和無源振蕩電路，選擇這兩類晶振上主要是看考慮成本和精度。根據(jù)實(shí)際情況，這里選擇了無源晶振。

可選的，所述復(fù)位電路包括開關(guān)S1，開關(guān)S1的一端經(jīng)電阻R9與3.3V輸出電平相連，開關(guān)S1的另一端接地；在開關(guān)S1的兩端并聯(lián)有電容C13，開關(guān)S1的未接地的一端與處理器的NRST引腳連接。

在實(shí)施中，復(fù)位電路的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，微控制器系統(tǒng)在啟動(dòng)后首先需要復(fù)位，復(fù)位的作用是使主芯片及各可編程原件處于預(yù)先設(shè)定的初始狀態(tài)。復(fù)位電路主要有四種類型:(1)微分型復(fù)位電路；(2)積分型復(fù)位電路；(3)比較器型復(fù)位 電路；(4)看門狗型復(fù)位電路。由于本設(shè)計(jì)中從表頭的復(fù)位只是為了調(diào)試圖像方便，因此采用較簡單的阻容手動(dòng)按鍵復(fù)位電路即可滿足要求。

可選的，所述調(diào)試電路，包括調(diào)試芯片U2，調(diào)試芯片U2上設(shè)有與3.3V輸出電平連接的引腳VCC，還設(shè)有/TRST引腳、TDI引腳、TMS引腳、TCK引腳、RTCK引腳、TDO引腳、/SRST引腳和GND接地引腳；其中，

/TRST引腳與3.3V輸出電平之間設(shè)有電阻R5，TDI引腳與3.3V輸出電平之間設(shè)有電阻R4，TMS引腳與3.3V輸出電平之間設(shè)有電阻R5，TCK、RTCK引腳與3.3V輸出電平之間設(shè)有電阻R5，TDO引腳與3.3V輸出電平之間設(shè)有電阻R5，/SRST引腳與NRST引腳連接。

在實(shí)施中，調(diào)試電路的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，處理器的下載程序主要可分以下兩種:(1)J-Flash或MDK配置下載，這種方式需要用到J-link下載仿真器；(2)ISP下載，即串口下載，需要用到串口下載軟件和電平轉(zhuǎn)換硬件支持。因此可見，調(diào)試接口電路并非系統(tǒng)運(yùn)行的必要的接口電路，但為了方便系統(tǒng) 開發(fā)和軟件代碼調(diào)試，本設(shè)計(jì)使用了20pin的標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口。

處理器有BOOTO和BOOT1兩個(gè)引腳，通過連接設(shè)置不同電平，可以改變啟動(dòng)地址區(qū)域和下載方式。一般BOOTO和B00T1都接到GND(0)。但如果使用ISP串口下載，應(yīng)使BOOT1＝0，BOOTO＝1，這里串口下載完成后，應(yīng)把BOOTO的接回GND，否則會(huì)復(fù)位啟動(dòng)后不從代碼區(qū)運(yùn)行。一般來說，直接把BOOTO和B00T1都接地即可。故而這里先把B00T1拉低，通過10K電阻接地，即 開啟JTAG功能。

可選的，所述通信電路包括基于串行通信接口的有線通信電路以及基于GPRS通信方式的無線通信電路。

在實(shí)施中，所述有線通信電路包括RS232通信電路和RS485通信電路。

具體的，所述RS232通信電路的結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括通信芯片U4，在通信芯片U4的第一電容引腳對之間設(shè)有電容C18；在通信芯片U4的第二電容引腳對之間設(shè)有電容C19；在通信芯片U4的VDD引腳與數(shù)字接地之間依次設(shè)有電容C16和電容C17，通信芯片U4的VCC引腳與3.3V輸出電平相連，并且連接在電容C16和電容C17之間；

通信芯片U4的第一通信輸入端口、第一通信輸出端口均連接在處理器的串 行接口DB9上；通信芯片U4的VEE引腳經(jīng)電容C20接地，通信芯片U4的GND引腳數(shù)字接地。

可選的，所述RS485通信電路的結(jié)構(gòu)如圖7所示，包括通信芯片U3，通信芯片U3的DE引腳經(jīng)由電阻R10與數(shù)字接地連接，通信芯片U3的VCC引腳與3.3V輸出電平相連，通信芯片U3的A引腳和B引腳連接在帶網(wǎng)絡(luò)插座的變壓器HR911105A上，通信芯片U3的GND引腳數(shù)字接地。

用于RS485通信芯片為：SP3485。SP3485是+3.3V低功耗半雙工收發(fā)器家族的成員，它們完全滿足RS-485和RS-422串行協(xié)議的要求。與Sipex的SP481、SP483和SP485的管腳互相兼容，同時(shí)兼容工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。SP3481和SP3485由Sipex特有的BiCMOS工藝制造而成，但性能不受影響。

SP3485的驅(qū)動(dòng)器輸出是差分輸出，滿足RS-485和RS-422標(biāo)準(zhǔn)。空載時(shí)輸出電壓的大小為0V～+3.3V。即使在差分輸出連接了54Ω負(fù)載的條件下，驅(qū)動(dòng)器仍可保證輸出電壓大于1.5V。SP3485有一根使能控制線(高電平有效)。DE(Pin3)上的邏輯高電平將使能驅(qū)動(dòng)器的差分輸出。如果DE(Pin3)為低，則驅(qū)動(dòng)器輸出呈現(xiàn)三態(tài)。

SP3485收發(fā)器的數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)10Mbps。驅(qū)動(dòng)器輸出最大250mA ISC的限制使SP3485可以承受-7.0V～+12.0V共模范圍內(nèi)的任何短路情況，保護(hù)IC不受到損壞。

SP3485接收器的輸入是差分輸入，輸入靈敏度可低至±200mV。接收器的輸入電阻通常為15kΩ(最小為12kΩ)。－7V～+12V的寬共模方式范圍允許系統(tǒng)之間存在大的零電位偏差。SP3485的接收器有一個(gè)三態(tài)使能控制腳。如果RE(Pin2)為低，接收器使能，反之接收器禁止。

SP3485接收器的數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)10Mbps。兩者的接收器都有故障自動(dòng)保護(hù)(fail-safe)特性，該特性可以使得輸出在輸入懸空時(shí)為高電平狀態(tài)。

可選的，所述帶網(wǎng)絡(luò)插座的變壓器HR911105A的G+引腳上連接有電阻R14，所述帶網(wǎng)絡(luò)插座的變壓器HR911105A的Y+引腳上連接有電阻R15，所述帶網(wǎng)絡(luò)插座的變壓器HR911105A的G-、Y-引腳接地。

在實(shí)施中，本文系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以處理器F103CBT6為主控芯片，通過串口通訊方式與AT指令集控制支持TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊SIM800C，該 模塊支持域名解析與IP地址直接連接兩種方式連接服務(wù)器，并結(jié)合通訊異常處理與心跳包機(jī)制，大幅提高GPRS與服務(wù)器端的傳輸穩(wěn)定性。作為測試，模擬已經(jīng)采集到設(shè)備周圍環(huán)境溫度及其他傳感器狀態(tài)作為傳輸數(shù)據(jù)，不間斷地傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器端。

GPRS無線通信方式，采用SIM com公司2015年下旬最新生產(chǎn)的SIM800C模塊，該模塊用于替代之前SIM800E模塊，價(jià)格低廉，主要工作在850/900/1800/1900MHz頻率，滿足GSM 2/2+標(biāo)準(zhǔn)，支持GSM/GPRS與AT指令控制，其性能穩(wěn)定，外觀小巧，性價(jià)比高，多樣化的硬件接口可方便地與單片機(jī)或PLC進(jìn)行通訊，支持雙SIM卡，可低功耗實(shí)現(xiàn)SMS和數(shù)據(jù)信息的傳輸。SIM800C尺寸為17.6mm×15.7mm×2.3mm，能適用于各種緊湊型產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。

本實(shí)用新型提供了與處理器連接的處理器外圍電路，該處理器外圍電路包括：用于向處理器供電的供電電路，為處理器提供始終頻率的晶振電路，與處理器的NRST引腳連接、為處理器提供復(fù)位功能的復(fù)位電路，為處理器提供調(diào)試接口的調(diào)試電路，以及為處理器提供與周邊電路通信的通信電路。通過在信息采集終端中的處理器處設(shè)有處理器外圍電路，從而為處理器提供完整的供電、時(shí)鐘頻率、復(fù)位、調(diào)試、通信等必需的功能。最終令處理器完成信息采集和處理的完整流程，使得電力人員能夠快速的根據(jù)采集到的信息完成匯總處理的任務(wù)，提高了工作效率。

上述實(shí)施例中的各個(gè)序號僅僅為了描述，不代表各部件的組裝或使用過程中的先后順序。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。