输入输出控制

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２００８年第３期

基于８０３１的通用控制器输入输出电路设计

张宏张德泉

（兰州石化职业技术学院电子电气工程系

甘肃兰州７３００６０）

【摘

要】该通用控制器由单片机８０３１、接口芯片８２７９、８１５５、ＡＤｃ０８０９、ＤＡｃ０８３２等构成。在输入／输出电路中，配以高性能模拟量放大电

路ＡＤ６２３、ｖ／Ｉ转换电路ＡＤ６９４及数字量驱动、隔离电路。较之采用多级放大器、隔离变压器等电路，控制器的工作更加稳定、可靠，使用更加灵活、方便。

【关键词】通用控制器输入输出（Ｉ／ｏ）电路设计

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１．引言

在以ＭＣＳ一５１系列单片机８０３１为基础的通用控制器中．单片机与外部设备的连接通常采用标准Ｉ，０芯片以及标准统一的信号。在实际被控对象中，被测物理量（或操纵变量）的信号标准往往是多种多样的。在对模拟量处理时，需要在输入（或输出）电路中适当配置放大、隔离和转换电路。当数字量输入信号与Ｉ／ｏ芯片的要求不相符时．需要进行电平变换；当被控开关设备功率较大时。需要在输出电路中设置功率放大电路，使之能够有效地驱动这些设备。为了提高Ｉ，ｏ电路工作的稳定性和可靠性，必须改变电路的传统设计思路，采用新型高性能电路器件。四

２．概述

２．１通用控制器的组成通用控制器硬件主要由单片机８０３１及其最小系统、键盘，显示接口８２７９及键盘／显示器单元、接口芯片８１５５、Ａ巾转换器ＡＤＣ０８０９、Ｄ，Ａ转换器ＤＡＣ０８３２、晶振电路、复位电路、模拟量Ｉ，ｏ电路和数字量Ｉ，０电路等组成．其结构原理如图ｌ所示。ｌｑ

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图１

通用控制器原理框图

图中：

８０３ｌ——单片机，是控制器的核心，用来进行数据处理、控制运算

以及对各功能部件的协调和控制。

２７６４——片外只读存储器（ＥＰＲＯＭ），容量为８ＫＢ，用来存放监控

程序和应用程序等．地址范围为００００Ｈ一１ＦＦＦＨ。

６２６４一片外随机存储器（ＲＡＭ），容量为８ＫＢ，用来存储现场采

集的原始数据和运算结果等．地址范围为２０００Ｈ一３ＦＦＦＨ。

８２７卜可编程通用键盘／显示控制器，用来接收键盘的输入数

据并进行预处理、数据显示管理和ＬＥＤ显示器控制，端口地址为

６８００Ｈ。

８１５５——可编程ＲＡＭ，１０并行接口．与数字量输入，输出电路连接，用来扩展单片机的Ｉ／０接口，指令口地址为７８００Ｈ。显示器——采用８位７段共阴极ＬＥＤ显示器．用来显示通道号

和数据等信息。

键盘——采用４×４小键盘，其中１０个为数字键，其余为自定义功

２１０

能键。

ＡＤＣ０８０９＿８路８位逐次逼近型加转换器．端口地址为

７０００Ｈ。

ＤＡＣ０８３２——ｌ路８位Ｄ，Ａ转换器，端口地址为６０００Ｈ。

２．２主要技术性能

２．２．１模拟量输入：８路。

其中，６路为０～５Ｖ．ＤＣ输入，ｌ路为０～５ｍｖ．ＤＣ输入，ｌ路为４—

２０ｍＡ．ＤＣ输入。

２．２．２模拟量输出：ｌ路４—２０ｍＡ．ＤＣ，转换精度不低于１％。２．２．３数字量输入：８路。低电平：ＯＶ：高电平：２４Ｖ。２．２．４数字量输出：８路。

其中，４路为２４Ｖ／ｏ．５Ａ．ＤＣ集电极开路输出；４路为２２０Ｖ，ｌＡ．ＡＣ继电器接点输出。

３．模拟量输入／输出单元

３．１模拟量输入电路

模拟量输入电路主要由加转换器

ＡＤＣ０８０９、仪用放大器ＡＤ６２３等组成，如图２所示。

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图２模拟量输入电路图

８路模拟量经过ＡＤＣ０８０９转换后送８０３１进行处理。其中６路Ｏ一５Ｖ．ＤＣ信号直接送入ＡＤＣ０８０９：１路叽５ｍＶ．ＤＣ信号经过ＡＤ６２３进行１０００倍电压放大后送入ＡＤＣ０８０９：１路４．２０ｍＡ．ＤＣ电流信号先经过２５０ｎ电阻转换为１—５Ｖ．ＤＣ．然后送人ＡＤ６２３进行电压放大．同时将零点由１Ｖ迁移至０Ｖ，输出肌５Ｖ．ＤＣ信号送入ＡＤＣ０８０９处理。四３．２模拟量输出电路模拟量输出电路主要由Ｄ／Ａ转换器ＤＡＣ０８３２、变送器ＡＤ６９４等组成．如图３所示。

来自８０３１的数字量经过ＤＡＣ０８３２转换后．变成模拟电流信号，经运算放大器Ｕ７４ｌ放大．送ＡＤ６９４进行电压，电流转换，输出４—

２响Ａ．ＤＣ信号去控制被控对象。

３．３电路特点

（１）采用美国模拟器件公司高增益仪用放大器

ＡＤ６２３，实现对低电平信号（０—５ｍＶ．ＤＣ和４～２０ｒｒＡ．ＤＣ）的放大与变换．克服了多级放大电路中分立元件多。故障率高的弊端，增强了模拟量输入电路的可靠性和通用性。

（２）采用美国模拟器件公司高性能变送器ＡＤ６９４，（下转第１９３页）

万方数据