通信电源监控系统下位机硬件电路的设计

文章摘要：3.5 通信模块下位机作为直接面向设备的从机需要与上位机进行远程通信，同时下位机还要作为主机与各种智能设备通信。因此在本系统同时采用了RS232和RS485两种通信方式，其中下位机与上位机之间通过PSTN网与上位机之间通信，完成获取参数、传输数据、远程报警等功能；下位机与各种智能设备之间通讯通过RS485组网获取数据及其状态[5]。通信模块采用了单独的微处理器DS80C320，它在普通单片机的基础上为P1口也定义了第二功能，从而拥有四个全双工的串行通信口、六个外部中断、三个定时/计数器，同时在指令上与8051兼容，对于监控系统的通信单元来说十分适用。3.5.1下位机与上位机之间的通信下位机与上

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3.5 通信模块
下位机作为直接面向设备的从机需要与上位机进行远程通信，同时下位机还要作为主机与各种智能设备通信。因此在本系统同时采用了RS232和RS485两种通信方式，其中下位机与上位机之间通过PSTN网与上位机之间通信，完成获取参数、传输数据、远程报警等功能；下位机与各种智能设备之间通讯通过RS485组网获取数据及其状态[5]。
通信模块采用了单独的微处理器DS80C320，它在普通单片机的基础上为P1口也定义了第二功能，从而拥有四个全双工的串行通信口、六个外部中断、三个定时/计数器，同时在指令上与8051兼容，对于监控系统的通信单元来说十分适用。
3.5.1下位机与上位机之间的通信
下位机与上位机之间的通信媒介采用了PSTN网在本系统中采用了扩展一个标准的全功能RS232通信口，通过外置MODEM连至PSTN网的方法来实现下位机与上位机之间的通信。其实现电路如图5所示：图5 DS80C320与MODEM硬件接口图
图中8251是通用同步/异步收发器，它具有独立的接收器和发送器，通过编程可以以单工、半双工获全双工的方式进行通信。同时它还提供了多个与MODEM连接所需的控制信号，可以很方便的实现与MODEM之间的互联。
3.5.2 下位机与智能设备之间的通信
下位机与智能设备之间采用RS485通信的主从式组网方式。RS485采用平衡发送和差分接收的方式来实现通信，具有很强的抗共模干扰的能力，其传输距离在10Kbps的传输速率时可达1.2公里。具体的实现方案如图6所示。图6　RS485通信的整体实现方案
3.6 控制量输出模块
控制量的输出电路如图7所示。图中OUT为处理器输出的开关量控制信号，与外部通过光耦和继电器两级隔离。由于继电器的驱动线圈有一定的电感，在关断瞬间可能会产生较大的电压，因此在继电器线圈两端反并联了一个吸收二极管。图7 控制量输出电路图3.7 声光报警模块
当系统出现异常情况时，下位机在通过远程通信网络向上位机发出报警信息，同时通过两片8155的定时器控制蜂鸣器和发光二极管进行本地的声光报警。其具体实现电路如图8所示。图8 声光报警原理电路图
3.8 辅助电源模块
通信电源监控系统作为通信电源系统的检测和控制模块，自身必须具有较高的可靠性，因此其辅助电源模块通常由蓄电池供给。
本系统有多种不同电源要求：+5V用于提供微处理器核心电压；-5V用于提供部分运算放大器的偏置电压；±12V电压用于提供模数转换器电压、隔离+5V用于提供通信接口电压；-8V可调电压用于提供LCD偏压。这里提出了如下多路供电电源方案：采用一个隔离型DC/DC 获得系统主电源然后由系统主电源利用多个非隔离DC/DC电路获得各种电源。由于本系统中除主电源之外，其它辅助电源功率相对较低且多数不需要和主电源隔离，因此应用这种方案可以方便的实现多路输出的小功率电源。
由蓄电池（电压范围35V至-75V）产生+5V主电源的电路如图9所示。其余几路电源均可由此主电源通过简单的DC-DC变换器实现：-5V偏压：可由MAX660反压型电荷泵（最大电流100mA）获得；±12V电压：可由MAX743(内部集成了一个升压型和一个反压型DC-DC变换器，输出功率可达3W)获得；隔离+5V：可由MAX845获得一个小功率的隔离电压。上述的具体电路可参阅MAXIM公司产品手册。

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