專利名稱：直流電源遠(yuǎn)程控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于8位單片機(jī)的電源遠(yuǎn)程控制器，在主控計(jì)算機(jī)的控制下，實(shí)現(xiàn)對(duì)高精度高穩(wěn)定度直流穩(wěn)流電源或穩(wěn)壓電源的遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程測(cè)試。
背景技術(shù)：
目前，基于8位單片機(jī)的控制器僅對(duì)電源的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不能調(diào)節(jié)輸出電流/電壓，輸出的遠(yuǎn)程電壓基準(zhǔn)分辨率較低或長(zhǎng)期穩(wěn)定度較差，對(duì)直流電源輸出的電流和電壓值回讀精度較低，不能滿足對(duì)高精度高穩(wěn)定度直流穩(wěn)流電源或穩(wěn)壓電源，如輸出電流或電壓長(zhǎng)期穩(wěn)定度小于1×10-4遠(yuǎn)程控制的要求。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種直流電源遠(yuǎn)程控制器，在主控計(jì)算機(jī)的控制下，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高精度高穩(wěn)定度直流穩(wěn)流電源或穩(wěn)壓電源的遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程測(cè)試。通過(guò)控制器的RS-485通信接口，易于組成分布式網(wǎng)絡(luò)控制。本實(shí)用新型集成了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信、遠(yuǎn)程控制狀態(tài)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出的功能。
本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種直流電源遠(yuǎn)程控制器，包括有單片機(jī)(1)，單片機(jī)(1)的地址總線(10)連接地址譯碼器(3)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(4)，其主要特點(diǎn)是還包括有地址譯碼器(3)的譯碼輸出端分別作為數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(4)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(5)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(6)、狀態(tài)量輸入電路(7)和開(kāi)關(guān)量輸出電路(8)的選通地址；單片機(jī)(1)的8位數(shù)據(jù)總線(9)分別連接數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(4)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(5)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(6)、狀態(tài)量輸入電路(7)、開(kāi)關(guān)量輸出電路(8)；單片機(jī)(1)的串行口與通信接口電路(2)連接。
所述的直流電源遠(yuǎn)程控制器的單片機(jī)(1)為AT89C51。
所述的直流電源遠(yuǎn)程控制器的通信接口電路(2)，其通信字符由J1接收，J1的5腳接地并且通過(guò)C10連于MAX232的6腳，在J1的5腳與MAX232的2腳之間設(shè)有C7、C9，在MAX232的16腳加5V電壓，MAX232的1腳與3腳之間設(shè)有C11，MAX232的4腳與5腳之間設(shè)有C12，MAX232的15腳接地；J1的2腳通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)K2連接MAX232的14腳或MAX485的7腳；J1的3腳通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)K1連接MAX232的13腳或MAX485的6腳；MAX485的4、1腳和MAX232的11、12腳分別與單片機(jī)AT89C51的11、10腳相連，MAX485的5、8腳之間設(shè)有C34，8腳加5V電壓，5腳接地，2、3腳連通接單片機(jī)(1)AT89C51。
MAX232實(shí)現(xiàn)與主控計(jì)算機(jī)的全雙工RS232標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信，MAX485實(shí)現(xiàn)與主控計(jì)算機(jī)的半雙工標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信。通信接口為標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，易于構(gòu)成多機(jī)分布式控制網(wǎng)絡(luò)。
所述的通信接口電路(2)的通信字符由J2接收，J2的1、2腳分別連于MAX491的12、11腳，其間設(shè)有R1；J2的3、4腳分別連于MAX491的10、9腳，其間設(shè)有R2；MAX491的2、5腳分別通過(guò)開(kāi)關(guān)K3、K4與單片機(jī)AT89C51的11、10腳相連，MAX491的3、6、7腳連通接地，其4、14腳連通加5V電壓通過(guò)C13接地。
直流電源遠(yuǎn)程控制器的開(kāi)關(guān)量輸出電路(8)，單片機(jī)(1)的8位數(shù)據(jù)總線(9)的數(shù)據(jù)線D0-D7與鎖存器74HC377的數(shù)據(jù)輸入端連接，74HC377的11腳與單片機(jī)(1)16腳連接；鎖存器74HC377的12、15、16、19端連接光電隔離器U12TLP521-4的8、6、4、2腳，在U12TLP521-4的1、3、5、7腳與P+5V之間分別串接R7、R8、R9、R10和發(fā)光二極管D1、D2、D3、D4；在U12TLP521-4的10、12、14、16腳與+5V之間分別串接R18、R17、R16、R15，其腳9、11、13、15輸出+5V電平。
所述的開(kāi)關(guān)量輸出電路(8)還包括有鎖存器74HC377的2、5、6、9端連接光電隔離器U13TLP521-4的8、6、4、2腳，在U13TLP521-4的1、3、5、7腳與P+5V之間分別串接R14、R13、R12、R11和發(fā)光二極管D33、D32、D31、D30；U13TLP521-4的16、14腳與+5V之間分別串接R19、R20，其腳13、15輸出+5V電平。
開(kāi)關(guān)量輸出電路(8)鎖存器74HC377擴(kuò)展一個(gè)8位并行輸出口，經(jīng)光電隔離器TLP521-4隔離，提供+5V電平輸出或驅(qū)動(dòng)微型繼電器，TLP521-4輸入端串聯(lián)LED指示。
本實(shí)用新型的狀態(tài)量輸入電路(7)，輸入信號(hào)分別串接R43、R44、R45、R46和發(fā)光二極管D13、D14、D15、D16后接入光電隔離器U14TLP521-4的1、3、5、7腳，其U14TLP521-4的2、4、6、8腳接ICOM端；U14TLP521-4的16、14、12、10腳連接于總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的2、4、6、8腳；在U14TLP521-4的16、14、12、10與+5V之間分別串接R27、R28、R29、R30，其腳15、13、11、9接地；總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的輸出端18、16、14、12與單片機(jī)(1)的8位數(shù)據(jù)總線(9)中的D0-D3連接。
所述的狀態(tài)量輸入電路(7)，輸入信號(hào)分別串接R47、R48、R49、R50和發(fā)光二極管D17、D18、D19、D20后接入光電隔離器U15TLP521-4的1、3、5、7腳，其U15TLP521-4的2、4、6、8腳接ICOM端；U15TLP521-4的16、14、12、10腳連接于總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的11、13、15、17腳；在U15TLP521-4的16、14、12、10與+5V之間分別通過(guò)R31、R32、R33、R34，其腳15、13、11、9接地；總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的輸出端9、7、5、3腳與單片機(jī)(1)的8位數(shù)據(jù)總線(9)中的D4-D7連接；總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的20腳接P+5V并通過(guò)C35接地，其1、19腳連通接244G1。
狀態(tài)量輸入電路(7)由8路狀態(tài)量輸入信號(hào)經(jīng)光電隔離器TLP521-4隔離后由總線驅(qū)動(dòng)器并行傳送到數(shù)據(jù)總線，每路狀態(tài)量輸入串聯(lián)LED指示。
本實(shí)用新型的有益效果是，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高精度高穩(wěn)定度直流穩(wěn)流或穩(wěn)壓電源的遠(yuǎn)程分布控制。各功能模塊運(yùn)行穩(wěn)定，開(kāi)發(fā)不同的控制軟件，達(dá)到了相應(yīng)的控制目的；控制數(shù)據(jù)通信可靠，控制命令響應(yīng)正確，具有良好的抗干擾能力；遠(yuǎn)控基準(zhǔn)長(zhǎng)期穩(wěn)定度高，其主要指標(biāo)為①負(fù)載能力為10V/10mA，0-10V編程可調(diào)；②長(zhǎng)期穩(wěn)定度為2×10-5；③非線性誤差為2×10-4；④增益誤差為1×10-5；⑤重復(fù)誤差為5×10-5；⑥溫度系數(shù)為3ppm/℃；⑦分辨率為16位。
具有如下主要功能①+5V電平輸出和繼電器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出，配置繼電器狀態(tài)LED指示燈；②8路光隔離狀態(tài)量輸入，并配置狀態(tài)量LED指示；③一路16位分辨率模擬量輸出，單極性輸出范圍0～+10V，雙極性輸出范圍-10V～+10V，輸出電流10mA；④4KB容量的電源運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄；⑤標(biāo)準(zhǔn)RS232和RS485遠(yuǎn)程通信接口，易于實(shí)現(xiàn)多機(jī)分布式控制；⑥供電電源監(jiān)控的功能；⑦采用模擬電路與數(shù)字電路分別供電的模式；⑧良好的抗干擾能力。


以下結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述圖1是本實(shí)用新型的控制器功能框圖。
圖2是本實(shí)用新型的的控制器通訊電路原理圖。
圖3是本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)量輸出原理圖。
圖4是本實(shí)用新型的狀態(tài)量輸入原理圖。
具體實(shí)施方式
一種基于MSC51系列單片機(jī)的高精度電源遠(yuǎn)程控制器，采用雙層印制板結(jié)構(gòu)，兩層印制板通過(guò)34針插座連接，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的緊湊性，減小控制器的平面尺寸，適合3U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱使用。各功能模塊數(shù)據(jù)輸入輸出部分與單片機(jī)AT89C51的數(shù)據(jù)總線連接，AT89C51是控制器的核心部件，其燒錄的控制軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)功能模塊的控制。
見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的控制器功能框圖。單片機(jī)1為AT89C51，單片機(jī)1的地址總線10連接地址譯碼器3和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4，地址譯碼器3的譯碼輸出端分別作為數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路5、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路6、狀態(tài)量輸入電路7和開(kāi)關(guān)量輸出電路8的選通地址；單片機(jī)1的8位數(shù)據(jù)總線9分別連接數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路5、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路6、狀態(tài)量輸入電路7、開(kāi)關(guān)量輸出電路8；單片機(jī)1的串行口與通信接口電路2連接。
見(jiàn)圖2本實(shí)用新型的控制器通訊原理圖。通信接口電路2，其通信字符由J1接收，J1的5腳接地并且通過(guò)C10連于MAX232的6腳，在J1的5腳與MAX232的2腳之間設(shè)有C7、C9，在MAX232的16腳加5V電壓，MAX232的1腳與3腳之間設(shè)有C11，MAX232的4腳與5腳之間設(shè)有C12，MAX232的15腳接地；J1的2腳通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)K2連接MAX232的14腳或MAX485的7腳；J1的3腳通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)K1連接MAX232的13腳或MAX485的6腳；MAX485的4、1腳和MAX232的11、12腳分別與單片機(jī)AT89C51的11、10腳相連，MAX485的5、8腳之間設(shè)有C34，8腳加5V電壓，5腳接地，2、3腳連通接單片機(jī)1AT89C51。
通信接口電路2的通信字符由J2接收，J2的1、2腳分別連于MAX491的12、11腳，其間設(shè)有R1；J2的3、4腳分別連于MAX491的10、9腳，其間設(shè)有R2；MAX491的2、5腳分別通過(guò)開(kāi)關(guān)K3、K4與單片機(jī)AT89C51的11、10腳相連，MAX491的3、6、7腳連通接地，其4、14腳連通加5V電壓通過(guò)C13接地。
見(jiàn)圖3本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)量輸出原理圖。單片機(jī)1的8位數(shù)據(jù)總線9的數(shù)據(jù)線D0-D7與鎖存器74HC377的數(shù)據(jù)輸入端連接，74HC377的11腳與單片機(jī)16腳連接；鎖存器74HC377的12、15、16、19端連接光電隔離器U12TLP521-4的8、6、4、2腳，在U12TLP521-4的1、3、5、7腳與P+5V之間分別串接R7、R8、R9、R10和發(fā)光二極管D1、D2、D3、D4；在U12TLP521-4的10、12、14、16腳與+5V之間分別串接R18、R17、R16、R15，其腳9、11、13、15輸出+5V電平。鎖存器74HC377的2、5、6、9端連接光電隔離器U13TLP521-4的8、6、4、2腳，在U13TLP521-4的1、3、5、7腳與P+5V之間分別串接R14、R13、R12、R11和發(fā)光二極管D33、D32、D31、D30；U13TLP521-4的16、14腳與+5V之間分別串接R19、R20，其腳13、15輸出+5V電平。
見(jiàn)圖4本實(shí)用新型的狀態(tài)量輸入原理圖。狀態(tài)量輸入電路7，輸入信號(hào)分別串接R43、R44、R45、R46和發(fā)光二極管D13、D14、D15、D16后接入光電隔離器U14TLP521-4的1、3、5、7腳，其U14TLP521-4的2、4、6、8腳接ICOM端；U14TLP521-4的16、14、12、10腳連接于總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的2、4、6、8腳；在U14TLP521-4的16、14、12、10與+5V之間分別串接R27、R28、R29、R30，其腳15、13、11、9接地；總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的輸出端18、16、14、12與單片機(jī)1的8位數(shù)據(jù)總線9中的D0-D3連接。輸入信號(hào)分別串接R47、R48、R49、R50和發(fā)光二極管D17、D18、D19、D20后接入光電隔離器U15TLP521-4的1、3、5、7腳，其U15TLP521-4的2、4、6、8腳接ICOM端；U15TLP521-4的16、14、12、10腳連接于總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的11、13、15、17腳；在U15TLP521-4的16、14、12、10與+5V之間分別通過(guò)R31、R32、R33、R34，其腳15、13、11、9接地；總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的輸出端9、7、5、3腳與單片機(jī)1的8位數(shù)據(jù)總線9中的D4-D7連接；總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的20腳接P+5V并通過(guò)C35接地，其1、19腳連通接244G1。
權(quán)利要求1.一種直流電源遠(yuǎn)程控制器，包括有單片機(jī)(1)，單片機(jī)(1)的地址總線(10)連接地址譯碼器(3)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(4)，其特征是還包括有地址譯碼器(3)的譯碼輸出端分別作為數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(4)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(5)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(6)、狀態(tài)量輸入電路(7)和開(kāi)關(guān)量輸出電路(8)的選通地址；單片機(jī)(1)的8位數(shù)據(jù)總線(9)分別連接數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(4)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(5)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(6)、狀態(tài)量輸入電路(7)、開(kāi)關(guān)量輸出電路(8)；單片機(jī)(1)的串行口與通信接口電路(2)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的直流電源遠(yuǎn)程控制器，其特征是所述的單片機(jī)(1)為AT89C51。
3.如權(quán)利要求1或2所述的直流電源遠(yuǎn)程控制器，其特征是所述的通信接口電路(2)，其通信字符由J1接收，J1的5腳接地并且通過(guò)C10連于MAX232的6腳，在J1的5腳與MAX232的2腳之間設(shè)有C7、C9，在MAX232的16腳加5V電壓，MAX232的1腳與3腳之間設(shè)有C11，MAX232的4腳與5腳之間設(shè)有C12，MAX232的15腳接地；J1的2腳通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)K2連接MAX232的14腳或MAX485的7腳；J1的3腳通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)K1連接MAX232的13腳或MAX485的6腳；MAX485的4、1腳和MAX232的11、12腳分別與單片機(jī)AT89C51的11、10腳相連，MAX485的5、8腳之間設(shè)有C34，8腳加5V電壓，5腳接地，2、3腳連通接單片機(jī)(1)AT89C51。
4.如權(quán)利要求3所述的直流電源遠(yuǎn)程控制器，其特征是所述的通信接口電路(2)的通信字符由J2接收，J2的1、2腳分別連于MAX491的12、11腳，其間設(shè)有R1；J2的3、4腳分別連于MAX491的10、9腳，其間設(shè)有R2；MAX491的2、5腳分別通過(guò)開(kāi)關(guān)K3、K4與單片機(jī)AT89C51的11、10腳相連，MAX491的3、6、7腳連通接地，其4、14腳連通加5V電壓通過(guò)C13接地。
5.如權(quán)利要求1或2所述的直流電源遠(yuǎn)程控制器，其特征是所述的開(kāi)關(guān)量輸出電路(8)，單片機(jī)(1)的8位數(shù)據(jù)總線(9)的數(shù)據(jù)線D0-D7與鎖存器74HC377的數(shù)據(jù)輸入端連接，74HC377的11腳與單片機(jī)(1)16腳連接；鎖存器74HC377的12、15、16、19端連接光電隔離器U12TLP521-4的8、6、4、2腳，在U12TLP521-4的1、3、5、7腳與P+5V之間分別串接R7、R8、R9、R10和發(fā)光二極管D1、D2、D3、D4；在U12TLP521-4的10、12、14、16腳與+5V之間分別串接R18、R17、R16、R15，其腳9、11、13、15輸出+5V電平。
6.如權(quán)利要求5所述的直流電源遠(yuǎn)程控制器，其特征是所述的開(kāi)關(guān)量輸出電路(8)還包括有鎖存器74HC377的2、5、6、9端連接光電隔離器U13TLP521-4的8、6、4、2腳，在U13TLP521-4的1、3、5、7腳與P+5V之間分別串接R14、R13、R12、R11和發(fā)光二極管D33、D32、D31、D30；U13TLP521-4的16、14腳與+5V之間分別串接R19、R20，其腳13、15輸出+5V電平。
7.如權(quán)利要求1或2所述的直流電源遠(yuǎn)程控制器，其特征是所述的狀態(tài)量輸入電路(7)，輸入信號(hào)分別串接R43、R44、R45、R46和發(fā)光二極管D13、D14、D15、D16后接入光電隔離器U14TLP521-4的1、3、5、7腳，其U14TLP521-4的2、4、6、8腳接ICOM端；U14TLP521-4的16、14、12、10腳連接于總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的2、4、6、8腳；在U14TLP521-4的16、14、12、10與+5V之間分別串接R27、R28、R29、R30，其腳15、13、11、9接地；總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的輸出端18、16、14、12與單片機(jī)(1)的8位數(shù)據(jù)總線(9)中的D0-D3連接。
8.如權(quán)利要求7所述的直流電源遠(yuǎn)程控制器，其特征是所述的狀態(tài)量輸入電路(7)，輸入信號(hào)分別串接R47、R48、R49、R50和發(fā)光二極管D17、D18、D19、D20后接入光電隔離器U15TLP521-4的1、3、5、7腳，其U15TLP521-4的2、4、6、8腳接ICOM端；U15TLP521-4的16、14、12、10腳連接于總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的11、13、15、17腳；在U15TLP521-4的16、14、12、10與+5V之間分別通過(guò)R31、R32、R33、R34，其腳15、13、11、9接地；總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的輸出端9、7、5、3腳與單片機(jī)(1)的8位數(shù)據(jù)總線(9)中的D1-D7連接；總線驅(qū)動(dòng)器74HC244的20腳接P+5V并通過(guò)C35接地，其1、19腳連通接244G1。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于8位單片機(jī)的電源遠(yuǎn)程控制器，在主控計(jì)算機(jī)的控制下，實(shí)現(xiàn)對(duì)高精度高穩(wěn)定度直流穩(wěn)流電源或穩(wěn)壓電源的遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程測(cè)試。一種直流電源遠(yuǎn)程控制器，包括有單片機(jī)(1)，單片機(jī)(1)的地址總線(10)連接地址譯碼器(3)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(4)，其特征是還包括有地址譯碼器(3)的譯碼輸出端分別作為數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(4)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(5)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(6)、狀態(tài)量輸入電路(7)和開(kāi)關(guān)量輸出電路(8)的選通地址；單片機(jī)(1)的8位數(shù)據(jù)總線(9)分別連接數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(4)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(5)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(6)、狀態(tài)量輸入電路(7)、開(kāi)關(guān)量輸出電路(8)；單片機(jī)(1)的串行口與通信接口電路(2)連接。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)高精度高穩(wěn)定度直流穩(wěn)流或穩(wěn)壓電源的遠(yuǎn)程分布控制?？刂茢?shù)據(jù)通信可靠，控制命令響應(yīng)正確，具有良好的抗干擾能力；遠(yuǎn)控基準(zhǔn)長(zhǎng)期穩(wěn)定度高。
文檔編號(hào)G05B15/02GK2807318SQ20052007897
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者閆懷海, 高大慶, 張顯來(lái) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所