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如何开发低成本的多路AD转换模块
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2011-10-05
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教你如何开发低成本的多路AD转换模块 在分布式监控系统项目中, 经常用到各种各样的数据采集设备,比较常用的就是多路光电隔离输入、多路A/D转换、多路继电器/晶体管输出等, 其它一些比较特殊功能一般很少用到。这就引出一个问题, 既然我们在项目系统集成中, 只用到很少的一部分功能, 为什么还要选用功能齐全的PLC产品或工控板卡呢? (对可靠性、安全性有较高要求的除外), 这可是个不少的成本开支,特别对于批量大的产品。其实我们完全可以自己开发几块数据采集模块来解决系统集成中的成本问题, 这对于中小企业来说是个不错的主意。
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如何开发低成本的数据采集模块
如何开发低成本的数据采集模块
芯动
CountryRainbow@126.com
摘要:本文介绍怎样开发低成本的数据采集模块
关健词: 数据采集;单片机;光电隔离输入;A/D 转换;继电器输出
引言
现在各行各业正受金融危机的影响, 大部分企业都在大幅度削减运营成本, 以求渡过这
段最艰难的时期。就连美国第一大汽车制造商通用汽车在前几天(09 年 6 月 1 日) 向纽约当
地破产法庭正式递交了破产保护申请, 这个百年老店轰然倒下, 2008 年还是世界 500 强第 9
位, 如今已经风光不再, 难以为继。究其原因有很多, 成本控制就是其中之一, 比如通用汽车
在氢动力汽车的新项目上, 就白白耗费了数十亿美元的投资,由此可略见一斑。
新项目的启动, 成本控制是一个比较复杂的系统工程, 不是三言两语就可以提出一个比
较完美的解决方案。但为了企业能够“活下去”这个最高准则 , 企业最好还是能省就省, “看住
自己口袋点菜吃饭”比较符合我们中国人的优良传统。
废话少说, 言规正传。在分布式监控系统项目中, 经常用到各种各样的数据采集设备,比
较常用的就是多路光电隔离输入、多路 A/D 转换、多路继电器/晶体管输出等, 其它一些比
较特殊功能一般很少用到。这就引出一个问题, 既然我们在项目系统集成中, 只用到很少的
一部分功能, 为什么还要选用功能齐全的 PLC 产品或工控板卡呢? (对可靠性、安全性有较
高要求的除外), 这可是个不少的成本开支,特别对于批量大的产品。其实我们完全可以自
己开发几块数据采集模块来解决系统集成中的成本问题, 这对于中小企业来说是个不错的主
意。
一、 设计目标
11 通道模拟量采集模块
输入范围: 0~5V, 精度: ±20mV
输出: 0~5000mV
通讯接口
接口:RS-422/485 接口,±15KV ESD 保护
协议:标准 MODBUS 协议 , 支持 ASCII 模式与 RTU 模式(通过板内跳线
选择)
波特率: 9600、19200、38400、57600、115200 Bps ,可软件设
定。
数据位: 8 位
停止位: 1 位
校验: Even(偶校验)/Odd(奇校验)/None(无), 可软件设定
模块地址:00~256 可软件设定
模块电源:+ DC12~30V
功 耗:典型电流消耗 < 50 mA。
工作环境:工作温度:-20℃~70℃; 相对湿度:-5%~95%不结露。
安装方式:DIN 导轨卡装
如何开发低成本的数据采集模块
体积:122mm *70mm * 43mm。
二、 芯片选型与电路设计
采用 AVR MEGA8 单片机, 原因是价格低廉, 要在线下载程序,特点如下:
在
16MHZ
频率下速度为
16MIPS
的
8
位
RISC
结构单片机
内含硬件乘法器
8K
字节的
FLASH,
可在线下载程序
,
开发生产维护更容易
多达
1K
字节的
SRAM
32
个通用寄存器三个数据指针
512
字节的
EEPROM
存贮器
,
可以保存系统参数
多达
18
个中断源
,
每个中断有独立的中断向量入口地址
2
个
8
位定时
/
计数器
, 1
个
16
位定时
/
计数器
硬件
USART,SPI
和基于字节处理的
I2C
接口
最多
23
个
IO
口
,
每个
IO
口可负载
40mA
的电流
,
总电流不超过
200mA
带独立振荡器的看门狗
,
看门狗溢出时间分
8
级可调
内置上电复位电路和可编程低电压检测
BOD
复位电路
多达五种睡眠模式
,
给你更低的功耗和更灵活的选择
ATMEGA8L
工作电压
2.7V-5.5V ,
频率
0-8MHZ ,
ATMEGA8
工作电压
4.5-5.5V
频率
0-16MHZ
A/D 转换芯片采用 TLC2543, 其特点如下
12
位分辩率
A/D
转换器;
在工作温度范围内
10μs
转换时间;
11
个模拟输入通道;
3
路内置自测试方式;
采样率为
66kbps
;
线性误差
±1LSBmax
;
有转换结束输出
EOC
;
具有单、双极性输出;
可编程的
MSB
或
LSB
前导;
可编程输出数据长度。
电源处理芯片
MC34063
是一块单片
DC/DC
变换控制电路,内含直流到直流变换器所要求的主要功
能。这些功能有:带有温度补偿的基准电压源、比较器、带激励电流限制的占空比可
控振荡器、驱动器和大电流输出开关等。该电路是专为降压、升压和倒相应用所设计
的,应用时外围元器件少。
如何开发低成本的数据采集模块
详细的电路如下
1 2 3 4
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
Title
Number RevisionSize
B
Date: 9-Jun-2009 Sheet of
File: D:\ \1 \2008 \ \ 081001.ddb阿蒙的空间 番禺单片机开发网 电路板开发 数据采集板系列 数据采集板Drawn By:
TXD
RXD
VCC
RST8
SCK8
MISO8
MOSI8
VCC
PC6(RESET)
1
PD0 (RXD)
2
PD1 (TXD)
3
PD2 (INT0)
4
PD3 (INT1)
5
PD4 (XCK/T0)
6
PB6 (XTAL1/TOSC1)
9
PB7 (XTAL2/TOSC2)
10
PD5 (T1)
11
PD6 (AIN0)
12
PD7 (AIN1)
13
PB0 (ICP)
14
(OC1A)PB1
15
(SS/OC1B)PB2
16
(MOSI/OC2)PB3
17
(MISO)PB4
18
(SCK)PB5
19
AVCC
20
AREF
21
GND
22
(ADC0) PC0
23
(ADC1) PC1
24
(ADC2) PC2
25
(ADC3) PC3
26
(ADC4/SDA) PC4
27
(ADC5/SCL) PC5
28
VCC
7
GND
8
U4
MEGA8
R13
10K
VCC
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
JP1
下载口
M8_RUN
R14
1K
M8_RUN
VCC
MOSI8
RST8
SCK8
MISO8
C1
104
C2
104
C3
104
C4
104
VCC
VCC
XTAL1
8M
6
X1
X2
C5
22P
C6
22P
X1
X2
T+
T-
R+
R-
Vin
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
J1
CON12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
J2
CON12
GND
RO
2
A
12
B
11
RE
3
DE
4
DI
5
Y
9
Z
10
U5
MAX489/491
R-
R+
T-
T+
TXD
RXD
RS485_CTL
R15
120
R18
RES2
R19
RES2
R17
RES2
R16
RES2
R- R+
TVS2
TVS1
RS485_CTL
SC
1
SE
2
TC
3
GND
4
CII
5
VCC
6
Ipk
7
DC
8
U6
MC34063
C9
100uF/50V
A
1
K
2
D3
IN5819
L1
220
200uH
C7
470uF/25V
R22
0.33
Vin
C8
470pF
VCC
R21
1.2K
R20
3.6K
1
2
J5
跳线
1
2
J4
跳线
1
2
J3
跳线
R-
R+
T-
T+
D2
1N4007
AIN0
1
AIN1
2
AIN2
3
AIN3
4
AIN4
5
AIN5
6
AIN6
7
AIN7
8
AIN8
9
GND
10
AIN9
11
AIN10
12
REF-
13
REF+
14
CS
15
DO
16
DI
17
CLK
18
EOC
19
VCC
20
U1
TLC2543
AInput0
AInput1
AInput2
AInput3
AInput4
AInput5
AInput6
AInput7
AInput0
AInput1
AInput2
AInput3
AInput4
AInput5
AInput6
AInput7
GND
VCC
R12
10
GND
VCC
OneBus0
OneBus1
OneBus2
AD_EOC
AD_CLK
AD_DI
AD_DO
AD_CS
AD_EOC
AD_CLK
AD_DI
AD_DO
AD_CS
R23
300
R24
300
R25
300
OneBus0
OneBus1
OneBus2
OB0
OB1
OB2
OB0
OB1
OB2
AInput8
AInput9
AInput10
AInput8
AInput9
AInput10
RP1
10K
VCC
AD_EOC
AD_CLK
AD_DI
AD_DO
AD_CS
OB0
OB1
OB2
R1
2K
R2
2K
R3
2K
R4
2K
R5
2K
R6
2K
R7
2K
R8
2K
R9
2K
R10
2K
R11
2K
GND
GND
GND
D1
LED
GND
GND
GND
三、 软件设计
标准 MODBUS 协议 , 支持 ASCII 模式与 RTU 模式
(略)
四、 测试模块是否正常
1. 双击 Commtest.exe 软件, 点击菜单栏“Communication”, 出现以下画面:
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资源评论
- nihaoya__2014-04-10非常实用,对毕设很有帮助
CountryRainbow
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