用8031单片机设计的可编程序调节器

　　一概述

　　计算机的大力发展,性能价格比的提高,使得智能仪表在工业现场的大面积推广成为可能。尤其在一些集散系统中,前置机大多采用单片机系统。为了满足现场需要,我们采用Intel公司8031单片微计算机设计了一种可编程序调节器。8031具有通用性强、性能良好和速度快等特点,并有相当强的位处理能力和丰富的条件转移指令,特别适用于过程控制,其串行通信接口工作方式3能实现多机通信,配合必要的外围电路,可以实现基于RS-422或RS-485的远距离多机通信。用8031设计的智能仪表结构紧凑、简单可靠、扩充性强、尤其是它的工作电压范围大,在3·5V—6·5V均能可靠地工作,加之采取了光电隔离措施,使得抗干扰能力明显优于用其它单片计算机芯片而设计仪表系统。用该芯片设计的调节器功能达到了国外同类产品性能,而综合成本是国外同类产品的1/5或更低,很适合中小型企业选用。

　　二工作原理及电路

　　可编程序调节器的硬件电路如图1所示,它由MPU、输入电路、输出电路、键盘、显示及通信接口等部分组成。所有端口地址都由两片74LS138译码器提供,另外还有一片74LS138则对8279的SL3SL1 SL0端信号译码,其结果信号(X5 X4 X3 X2 X1X0)作为LED数码显示片选信号。

　　2·1输入部分

　　模拟输入信号都处理为1-5V直流电压,经过由运算放大器741组成的跟随器送入多路选择开关LF13508A输入端IN0-IN7,由A2 A1 A0选择有关通道,然后送AD1674进行A/D转换,转换结果经光电隔离送8031处理。开关量的输入则是由5V电源提供的电平信号,经过光电隔离器TP521-4直接送与8031的P0口相联接的数据总线。

　　2·2输出部分

　　因DAC0832是8位乘法型DAC转换器,内部带有两级缓冲寄存器,控制输出信号先经过光电隔离,然后送DAC0832,输出0-5V的直流电压信号,再经V/I转换电路把信号变换为4-20mA电流输出,同时保留0-5V输出端,供用户选择使用。为提高模/数转换速度, 4路模拟控制输出采用4片0832及相关电路。开关量输出则是经74LS07缓冲器和光电隔离器TLP521-4而组成的可提供30V、100mA负载能力的4路开关量。

　　2·3通信部分

　　8031的TXD和RXD信号端,分别由SN75174和SN75175转换器构成差分收发电路,下图2所示为符合标准RS-422的转换电路,该电路既增强了抗共模干扰的能力,同时,在传输速率为90kbit/s时,数据传输距离可达1200m,采用该标准设计的电路允许驱动器输出电压为±2V~±6V,接受器输入电平可以低到±200mV,一台发送器可以联结10台接收器。按照图2中虚线连接即可转换成RS-485标准通信方式,采用RS-485方式时,一台发送器可以联结32台接收器,由此可知,加入差分驱动、接收器后,主机和从机的连线只剩下D+和D-两根数据线了,主机和从机无须共地连接,彻底消除了远距离因地电位不等造成的影响,且简化了拉线,但两根线最好用双绞线,以更好地消除电磁干扰。