上电及下载程序时控制器的数字量输出设计

上电及下载程序时控制器的数字量输出设计 在工业自动化领域，基于MCU内核的控制器得到极其广泛的应用，包括PLC、DCS和IPC以及工业领域的嵌入式系统等所有主流的工业自动化平台。MCU通过数字量模拟量的采集处理及输出，实现对外围强电设备的控制。但是在上电瞬间及下载程序时，由于MCU内部程序没有运行，一些MCU芯片的端口电平为不确定值。不正确的设计会导致数字量不正常输出，使外围中间继电器产生误动作。 为解决上电瞬间及下载程序时的数字量输出问题，需要对控制器的上电瞬间作数字量输出延时，下载程序时关闭数字量输出。数字量输出电路结构简单经典，电路结构如图1所示。为提高抗干扰性，数字量输出作低电平有效输出设计。通过MCU发送相应信号，控制电路板上继电器的开关状态，输出需要的开关量。 上电延时电路设计可以使用CMOS元件的输入电阻高，阈值电压为电源电压的二分之一，非常便于组成电容式充放电式延时电路。设计一个简单可靠的延时电路，如图2所示，在实际应用中表现良好。系统上电时，VCC（5V）通过充电限流电阻R1向电容C1充电，充电完成后，与门输入才为逻辑“1”，使得门电路输出“1”，驱动三极管导通，继电器线圈得电，控制电路板上继电器的24V电源导通，数字量才能输出。 下载程序输出设计同样需要注意，虽然在线下载程序越来越受到关注，但是目前很多控制器还是采用串口方式下载程序，下载程序时，MCU数据总线上电平仍未知，同样会导致输出误动作等问题。可以使用锁存器574与单片机连接，如图5所示，通常MCU的数据总线是输入输出复用，所以可将“读”“写”信号和相关芯片的片选信号作一个“或”逻辑，用以区分总线上的数据。 上电及下载程序时控制器的数字量输出设计是非常重要的，需要对控制器的上电瞬间作数字量输出延时，下载程序时关闭数字量输出，避免外围中间继电器产生误动作，实现可靠、安全的控制。