基于W77E58的通訊儀的設計方案

　　本文采用***華邦公司生產的高性能Turbo-51系列單片機 W77E58，實現了一種基于單片機的通用數據采集和通訊儀的研制，具有較高的實用價值。為了使設計的數據采集儀應用方便，系統利用PTR2000無線數據傳輸模塊與上位機進行通訊，以便能隨時響應控制中心的PC機的數據上傳命令，將采集到的數據實時上傳給控制中心。

　　1 系統硬件設計

　　本文設計的通用數據采集和通訊儀能夠對各種現場設備的標準輸出信號進行采集，包括傳感器輸出的0-5V/4-20mA模擬信號;開關量信號;頻率量信號;此外系統還具有RS-485接口，以便能夠與現場具有485接口的智能儀表相連接。為了實現良好的人機交互，系統擴展了鍵盤輸入，液晶顯示，實時時鐘以及現場故障報警指示電路等模塊。系統總體框圖如圖1所示。

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　　1.1 電源模塊電路設計

　　在單片機數據采集系統中，電源的設計是非常關鍵的。本儀表設計采用電網和充電電池雙電源供電。電源設計如圖2所示。

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　　當電網電壓正常時，220V交流電經過24V穩壓電源，電解電容器C1濾波后的電壓經二極管D1后分成兩路，一路通過三極管Q1到7805三端穩壓芯片，完成穩壓輸出+5V電壓，供單片機W77E58等芯片所需的電源;另一路通過電阻R1對鎳鎘電池9V進行充電，充電電流選擇約40mA。如果電網停電， C1放電為0V，這時，電池通過D2、Q1到7805向電路供電，使輸出端仍有+5V電壓，從而完成電網短時停電時，單片機后備電源的功能。

　　二極管D1起隔離作用，使得當電網偶爾停電時，能夠阻止電池電流流向24V穩壓電源。穩壓管D3(5.6V)的作用，是防止電池(+9V)過放電，即當電池放電下降到約6V時，因D3作用，三極管Q1截止，電池放電停止，此時單片機將停電。

　　1.2 實時時鐘芯片DS12887

　　為了能夠實時顯示系統時間以及實現按時間日期保存采集到的數據的功能，系統擴展了一片并行實時時鐘日歷芯片DS12887。DS12887是DALLAS半導體公司推出的實時時鐘芯片，采用CMOS技術制成，把時鐘芯片所需的晶振和外部鋰電池相關電路集成于芯片內部。DS12887芯片具有微功耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩定可靠等優點，在現代工業控制及智能儀器儀表中有著廣泛的用途。

　　1.3 鍵盤接口電路

　　為便于人機交互，采用專用鍵盤接口芯片8279，配合74LS138譯碼器，系統擴展了3×8=24鍵的鍵盤。鍵盤上設置有0～9數字鍵，以便輸入各種信息。同時還設有各種控制按鍵。通過鍵盤能夠控制對各種類型數據進行采集。為提高CPU的效率，鍵盤采用中斷方式。

　　1.4 LCD液晶顯示模塊

　　為便于實時顯示采集的數據及人機交互，系統擴展了圖文液晶顯示模塊MGLS-12032，MGLS-12032是由香港精電公司生產的內置SED1520控制驅動器的LCD模塊，使用簡單方便。液晶顯示模塊MGLS-12032與W77E58的硬件接口。

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　　其中D0～D7與單片機的數據總線相連，A0、A1為單片機的P0口經74LS373地址鎖存器后產生的低兩位地址線，系統用74LS138譯碼器產生的Y5、Y6作為MGLS12032兩個控制驅動器工作的選通信號。

　　1.5 模擬信號采集電路

　　系統采用12位并行A/D轉換器MAX197對傳感器輸出的0-5v/4-20mA 模擬電信號進行采集。MAX197是美國Maxim公司推出的多量程(本系統采用0-5V量程)、8通道、12位快速A/D轉換器，采用逐次逼近工作方式，片內含有高精度的參考電壓源和時鐘電路，使它可以在不需要任何外部電路和時鐘的情況下完成一切A/D轉換功能，應用非常方便。并且MAX197內部具有輸入跟蹤/采樣保持電路，其并行輸出口很容易與單片機連接，僅需外接幾個電容即可。

　　MAX197與單片機的典型接口電路如圖4所示。設計采用MAX197的CH0-CH6通道采集7路0-5V電壓信號。而4-20mA電流信號則經過8選 1模擬開關CD4051輪流選通，再經靈敏電阻，放大器轉化為0-5V電壓信號后，進入MAX197的CH7通道進行模數轉換，從而系統可以采集8路電流信號。

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