单片微型小开关量系统通用控制器技术方案

单片微型小开关量系统通用控制器是一种以单片机为核心的控制装置，它是针对目前众多的小开关量应用场合普遍使用的继电器控制电路故障多，而选用ＰＣ机又显价昂不合算的现状研制出的一种性／价比较高、实用性较强的控制器。由于采取了矩阵联接式输入光电隔离电路，光耦全隔离安装，严密屏蔽腔等技术措施，减小了体积，降低了成本，加强了抗干扰能力。本控制器可直接接驳５０Ｖ，２Ａ直流负载，用户安装，使用，调试，维修方便。本实用新型专利技术可广泛应用各种输入点为１～１６点，输出点为１～８点的小开关量应用场合。（*该技术在2001年保护过期，可自由使用*）

General controller for single chip micro switch system

General controller single chip micro small switch system is a control device based on single-chip microcomputer as the core, it is for the small switch applications is currently a large number of commonly used fault relay control circuit, a / price situation and the choice of PC machine is expensive uneconomical developed, high utility ratio controller strong. Due to the adoption of matrix connecting type, input photoelectric isolation circuit, optical isolator, fully isolated installation, close shielding cavity and other technical measures, the volume is reduced, the cost is reduced, and the anti-interference capability is strengthened. The controller can be directly connected to 50V, 2A DC load, user installation, use, debugging, convenient maintenance. The utility model can be widely applied to the application of small switching quantities with various input points of 1~16 points and 1~8 output points.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种以单片微机为核心的控制装置，具体说是一种用于输入点为16点及以内，输出点为8点及以内小型开关量应用场合的超微型、经济、可靠、抗幅射干扰强的单片微机控制装置。目前小型开关量应用场合的顺序、条件、定时、计数等控制，应用较多的是继电器控制电路，存在触点磨损、故障多、体积大等缺点。近年来虽出现了可编程控器能解决继电器电路存在的问题，但因功能过强，结构过繁，用于大中型复杂电气控制系统尚可获得明显效益，而对于小开关量应用场合，则显得价格昂贵，体积较大，为众多的小开关量应用场合难以接受。另外，也有人开始研制小型的以单片机为核心的小开关量控制系统，但尚未构成一个整机装置，且其开关量输入电路惯常采用如附图说明图1所示的独立直接联接式输入电路，这种电路在单片机的P1或P3口上输入的路数只能达到8个，当在P1或P3上要求输入大于8个和等于或小于16个输入路数的信息时，惯用增加某种芯片的方法扩展路数(本技术所称芯片不包括光耦元件)，如图2所示。上述电路，前者输入路数数量少，后者需增加至少一块IC芯片，增加成本，电路较繁。又这类系统采取的屏蔽抗扰措施都不够严密。这主要是因其采取光电隔离措施所用直插式光耦元件依照“直插式”的含意，如图3惯常将光耦〔1〕装在印刷板〔2〕的表面上，此法仅能隔离电路上的干扰，但不能较好地隔离空间的幅射干扰。同时为减少隔离双方的相互串扰，通常将两方线路隔开一定距离，不利于整机结构紧凑。研制本技术的目的在于提供一种功能适中，使用便利，体积较小，价格较低，且有较强抗干扰能力的用于输入点为16点及以内，输出点为8点及以内小开关量应用场合的微机控制器使用者可根据不同小型开关量应用场合的需求迅速组成各种小开关量控制系统，缩短技术改造周期或科研工作周期，尽早获得经济效益和科研成果。以下结合附图详细说明本
技术实现思路
图4为单片微型小开关量系统通用控制器的原理框图，它是以8031或8032或80C31或80C32单片机为核心配置锁存器，EPROM或EEPROM存贮器，微机电源电路，输入光电隔离电路，输入光耦限流及降输入内阻和输入显示电路，拉高电路，输出光电隔离电路，输出显示电路，三极管驱动电路及线圈反压吸收电路，服务电源电路十几个部分组成。本控制器具有一路平均值为9V的经对正弦交流电整流得到的直流脉动电压U1向外输出，主要作为机外9V直流继电器的工作电源。二路＋5V直流电源供机内有关部分做作工作电源。本控制器中除输入，输出显示的发光管装在一块非常小的印刷板外，其它电子元件都装在一块较小的印刷板上，EPROM或EEPROM用以存放程序，可用单片机开发系统，仿真器、稍加改进的Z80单板机等开发工具对本控制器进行开发，并将调试好的程序写入EPROM或EEPROM中。整机安装在一个超薄超小型机壳里。本技术有以下几个特征1.采用矩阵联接式输入光电隔离电路作为输入光电隔离电路。2.采取光耦全隔离安装法作为输入光电隔离电路和输出光电隔离电路中的光耦元件的安装方式。3.单片机，锁存器，EPROM或EEPROM，微机电源电路，以及与单片机连接的光耦的一侧处于一个严密的由良导电板以及有关良导电体组成的特定结构共同构成的屏蔽腔内，构成屏蔽腔的全部导电体都接地。所说矩阵联接式输入光电隔离电路如图5所示，将单片机P1或P2口的8个I／O端口中的4个端口定义为输入口，另4个端口定义为输出口。输入光电隔离电路中的光耦数小于或等于4副时仅编成1个组，所说光耦数小于或等于8副时可编成2个组，依此类推，最多只允许16副光耦编成4个组。将每组与组对应的光耦中的三极管集电极各全部汇集连至与其相应的某个输入端口。每组光耦中的三极管发射极各全部汇集连至与其相应的某个输出端口。所说光耦全隔离安装法如图6所示，它是将直插式光耦〔4〕(可以是1副光耦集成至4副光耦集成的直插式光电耦合元件)置于比4副光耦集成在一个片子上的直插式光耦元件扁平面垂直的横截面稍大一点的良导电板〔1〕上的方形孔中，相对于光耦〔4〕两排引脚的对称面与良导电板上孔的深度中点所对应的中心面趋于平行或平行，两面对齐或相距不很远(图6绝缘层〔2〕在良导电板〔1〕与印刷板〔3〕之间起绝缘隔离作用)。图7为表示图6安装方法的图形符号。所说由良导体组成的特定结构是指以下几种结构。(1)所说光耦全隔离安装法在良导电板上较狭窄且形成短路环对干扰有较强衰减作用的孔。(2)如前所述本控制器大多数零件安装在一块印刷板上，由于印刷板的中部横截面无法设置与其大小相符的良导电板，为了防止如图4所示的屏蔽腔以外干扰由印刷板的中部横截面进入屏蔽腔内的电路中，应用了如图8所示结构。即对所说途径向屏蔽腔内侵入干扰有较强衰减作用，由良导电板〔1〕与良导电板〔5〕在印刷板〔3〕中部横截面方向形成有一定深度的狭窄孔口。(3)所说屏蔽腔由于工艺等其它原因带来的对其抗干扰效果影响甚微的一些微小缝隙和较小孔。本控制器采取矩阵联接式输入光电隔离电路作为输入光电隔离电路，无需额外增加芯片，通过扫描法，即可把最多时为16个现场数据经单片机的P1或P2送入单片机中，线路简捷。有利于本控制器的小型化，抗干扰，降成本。采取光耦全隔离安装法作为输入光电隔离电路和输出光电隔离电路中的光耦元件的安装方式，由于其如图6所示有良导电板〔1〕(此良导电板接地)的隔挡及良导电板〔1〕上的孔形成的短路环，将强有力地抵挡外界对图6左图中设定光耦〔4〕右边受保护的并与单片机电路相连的一侧电路的干扰侵入。且无需考虑光耦两侧电路间的串扰问题。有利于本控制器提高抗干扰能力和缩小体积。单片机，锁存器，EPROM或EEPROM，微机电源电路以及与单片机连接的光耦的一侧电路处于一个严密的屏蔽腔内，强化了本控制器的抗干扰能力。图4中 1为经变压或其它方法得到的一定数值范围的含杂波干扰较小的较低50HZ正弦交流电压或含杂波干扰较小的较低直流电压，用以产生 1的装置在其得到 1的两端上，仅对外通过双芯屏蔽线向本控制器提供 1，在产生 1装置的内部与所说两端必需有连接的电路与电网电源及其它电路不得有任何电路上的连接，对其提供 1含杂波小到何等程度，随本控制器组成的小开关量系统对可靠性要求的高低程度而定。图4中 1为经变压，或其它方法得到的一定数值范围的较低交流电压或较低直流电压。图4中UX与控制对象的工作电源的正极相连，是构成线圈反压吸收回路的一部分。本技术可根据实际需要方便灵活地制成输入点以1～16点和输出点以1～8点，派生出的104种型号控制器，使之成为一种系列产品。除输入点16点，输出点8点的控制器为全零件，全连接线配置外。其它型号的控制器仅仅是比输入点16点，输出点8点的控制器酌情少安装一定数量的光耦，发光管，电阻，三极管，二极管，电路连接线而已，其它包括外壳，印刷板在内的所有零部件均不改变，有利于大规模生产。本技术的作用是取代故障率高的小开关量继电器逻辑电路和用在小开关量控制场合中价格昂贵的可编程控制器。与一般的微机小开关量控制系统相比它的线路简单，结构紧凑，成本较低，抗幅射干扰较强。本控制器可适用于各种输入点为1～16点，输出点为1～8点的小开关量控制器应用场合，它是一种通用性较强的小开关量微机控制器。下面是应用本控制器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片微型小开关量系统通用控制器，由８０３１或８０３２或８０Ｃ３１或８０Ｃ３２单片机，ＥＰＲＯＭ或ＥＥＰＲＯＭ存贮器，微机电源电路输入光电隔离电路，输入显示电路，输出光电隔离电路，输出显示电路，三极管驱动和线圈反压吸收电路，服务电源电路等十几个部分组成，其特征在于：（１）采用矩阵联接式输入光电隔离电路作为输入光电隔离电路，（２）采取光耦全隔离安装法作为输入光电隔离电路和输出光电隔离电路中的光耦元件安装方式，（３）８０３１或８０３２或８０Ｃ３１或８０Ｃ３２单片机， 锁存器，ＥＰＲＯＭ或ＥＥＰＲＯＭ，微机电源电路以及与单片机连接的光耦的一侧处于一个严密屏蔽腔内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟升，
申请(专利权)人：钟升，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]