一种STD总线式多功能模板制造技术

本实用新型专利技术涉及一种ＳＴＤ总线式多功能模板，采用ＭＣＳ－９６系列单片机，在标准尺寸线路板上容纳两路热电阻温度变送器，两路Ｉ／Ｖ转换器，输出为八位Ｄ／Ａ转换器及全双ＩＲＳ－４８５接口，以上所有信号与主机之间均加有光隔，键盘及ＬＣＤ在软件支持下直接与接口８２Ｃ５５连接。这种多功能ＣＰＵ板成本低廉，性能完善，适合作集散式控制系统的下位机或单回路控制器。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种MCS－96系列STD总线式多功能模板，属于用于工业控制过程的计算机
现有MCS－96系列STD总线CPU模板虽也具备模拟量输入功能，但其输入信号均为非隔离电压信号，如用这种模板组成工控机系统，用户必须扩充大量功能端子板，如隔离式变送器端子板或I／V转换端子板等，因为若采用常规技术是不可能在标准尺寸的线路板上容纳这些功能部件，这样就势必造成用户系统连线复杂，结构臃肿，故障率高，安装维修困难，从而使MCS－96单片机失去其体积小、功能强等优势。另一方面采用扩充功能端子板方法来组成系统，比较适合大系统，对于工控过程所常用的小系统及单回路控制装置，这种组合方法又使CPU板上的许多功能显得多余，如原有的非隔离模拟量输入及功率驱动芯片等。上述缺点导致现有的MCS－96系列CPU板在小系统，单回路控制方面适应性甚差。本技术的目的是公开一种通用性及功能更强的MCS－96系列STD总线式CPU板，这种多功能模板特别适合作为集散式控制系统的下位机或单回路控制器。本技术有任务是这样实现的，一种MCS－96系列ST-->D总线式CPU模板，其输出部分至少包括PWM方式D／A输出口和RS－485串行接口，其输入部分的特征在于设有热电阻温度变送器及I／V转换器，该变送器和转换器经光电隔离器与所述MCS－96单片机CPU芯片输入通道连接，其键盘和显示接口特征为键盘扫描电路与LCD显示控制电路直接与CPU的接口芯片连接，显示控制得到一个分时输出时序程序的支持。为缩小温度变送器部分大量电阻在线路上所占空间，本技术将该部分所用不同阻值电阻用双列直插集成化电阻器方式在线路板上排列设置，可有效减少所占空间，采用上述技术方案后能得到的主要专利技术效果是（1）。去掉了原模板上多余的部件如功率驱动芯片、不带光隔的模拟量输入部件及用于键盘和液晶显示部分的锁存器，译码器芯片，这样既腾出线路板的空间，又简化了线路，为强化模板功能创造了条件。（2）、离散电阻的集成化插接方式可使一个标准16脚集成电路插座上安装八个离散式电阻，使得热电阻温度变送器电路部分的大量电阻能够集中设置分布，有效地减少了所占空间。（3）、带光隔的实用输入输出接口，一块这种CPU模板就是一台高性能工业控制机，这种STD总线式模板成本低，功耗低，速度高，抗干扰能力强，适合大多数工业现场单回路控制或作为集散式控制系统的下位机。-->下面就附图和实施例，对本技术作具体说明。图1是模板排列示意图。图2是电路框图。图3是热电阻变送器电路原理图。图4是离散式电阻集成化插接示意图。图5是电流转换器电路原理图。图6是键盘和LCD接口电路。图7是软件时序框图。图1是STD总线式多功能模板主部件排列图，这种模板外形为165×114标准尺寸，板上的集成电路U1－U9芯片分别为CPU，锁存器、译码器、EPROM、RAM×2、接口芯片、逻辑芯片及电压监视芯片，精密可调电位器W1－W7用于输入量程及零点调节，JC1和JC2为两个跳线器，J1－J5为五个连接器，用于连接LCD，键盘，输出、输入及电源。备用电池V可给RAMU5或U6供电，以保存U5和U6内存的程序或数据。主要芯片型号为U1：MCS－96系列，如8098，U7：82C55，U8：74HC04，U9：TL7705。图2为电路框图，计算机核心部分CPU芯片MCS－98与总线STDBUS连接，电压监视芯片TL7785抑制电源电压的各种噪声对主机的影响，8K的EPROM和16K的RAM作为存储器，备用电池V使RAM支持写保护。CPU芯片MCS－98的RS－232接口与一个带光隔全双工RS－485串行口-->连接，其RXD信号输入电流不大于0.5ma，Txd输出电流不小于200ma，不加任何驱动级，便可直接用双绞线组网。MCS－98的脉宽调制口PWM与八位带光隔D／A转换器连接，提供0－10ma输出。MCS－98的输入通道ACH4和ACH5连接两路热电阻温度变送器pt100－1和pt100－2，ACH6和ACH7连接两路0－10ma电流转换器I－1和I－2。MCS－98还经接口芯片82C55直接与液晶显示器LCD及工业键盘JP连接。从上述功能可以看出，这种多功能模板，一块板就是一台高性能工控机。热电阻变送器电路见图3。热电阻Rt与电阻R0－R构成桥路，提供－Usr、＋Usr差动信号，经A1、A2、A3三级运放组成的数据放大器放大后，通过光电隔离器G1输入MCS－98CPU的通道ACH4或ACH5。在运放A3的输入电阻R8两端并接一个由二极管D与电阻R9组成的非线性校正电路。该电路保证全程转换线性变不低于0.3％。在STD总线式模板上直接设置热电阻变送器，要解决一个困难是在线路板上安置数量较多的电阻。本技术采用的方案是将这些电阻组成双列直插集成电阻器，如图4所示，这样可在一个16脚集成电路插座上，安装八个分离式电阻。图中R0－R7八个电阻即图3电路中的八个对应的电阻。图5是电流转换器电路图。电阻R11、R12和R13组成浮地电流输入网络，R12上还并接滤波电容C，以抑制干扰。信-->号R12上取出，加至A4反相端，运放A4输出端串接两个光电隔离器G2和G3，其中G2与电阻R14构成A4的反馈回路，G3提供输出信号，两个光隔器件的非线性互相补偿，可达到满意的精度和线性度。在图6所示的键盘和LCD接口电路中，接口芯片82C55的PA口和PC0－PC2经插座J1与LCD连接，其中PA被定义为双向口，输送数据或命令，PC0－PC2为控制线，分别与LCD的RS、R／W及片选端连接。键盘插座为J2，82C55的PB口和PC3－PC6经J2与键盘连接，其中PC3－PC6为行线，PB0－PB7为列线，可供不超过32键的工业键盘用。一个扫描程序即可读入键盘信号。取代硬件时序接口电路的软件主要是通过82C55相应的位线状态实现的。软件由两个子程序构成，一是读忙线子程序，二是写数据或命令子程序，程序框图见图7。读忙线程序开始时82C55将A口定为入，C口为出，反复读忙线，直至D7＝0时返回，进入写程序。写程序初始化时A口和C口均规定为出，先送命令字至C口，然后将数据或命令至A口，接着向片选端送出一个方波，上升沿为片选有效，下降沿为片选无效，完成一次显示。这种高性能模板可作为单板机使用，不需要插入母板，外接电源可直接焊在模板的电源输入线上。如作以饱和蒸汽为加热介质的系统的温度控制器使用时，配接电源，LCD，键盘及热电阻、气电转换器，并加设PID调控模块和参数设定模块后，即可实现工-->控。以Pt100热电阻测量温度，与给定温度相减后，得到误差信号，经PID调控计算，由D／A变换器输出0－10ma，电流信号加于气电转换器，控制气动调节阀作闭环控制。由于STD总线模板尺寸的限制，上述方案所提供的I／O口数量还不够多，比如没有设并行打印机，开关量输入输出线太少等。为达到增加I／O的目的，仅需作些变通，即可实现。方法是去掉金手指，换成通用接口芯片，如74LS245、74LS244等，在不增加译码芯片的情况下，可得到32路I／O口，这样就成为一块功能更完善的单板工控机。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＳＴＤ总线式多功能模板，ＣＰＵ为ＭＣＳ－９６系列单片机，设有ＰＷＭ方式Ｄ／Ａ输出和ＲＳ－４８５串行接口口，其特征是：ａ、输入级设有热电阻温度变送器和Ｉ／Ｖ转换器，均经光电隔离器与主机输入通道连接；ｂ、键盘及ＬＣＤ控制电路直接与ＣＰＵ的接口芯片８２Ｃ５５连接，ＬＣＤ显示控制得到分时输出时序程序支持。

【技术特征摘要】
1、一种STD总线式多功能模板，CPU为MCS-96系列单片机，设有PWM方式D/A输出和RS-485串行接口口，其特征是：a、输入级设有热电阻温度变送器和I/V转换器，均经光电隔离器与主机输入通道连接；b、键盘及LCD控制电路直接与CPU的接口芯片82C55连接，LCD显示控制得到分时输出时序程序支持。2、按权利要求1所述的STD总线式多功能模板，其特征是所述热电阻温度变送器的电阻部件以双列直插集成式电阻器方式在线路板上排列设置。3、按权利要求1或2所述的STD总线式多功能模板，其特征是所述热电阻变送器的数据放大电路的末级输入电阻R8上并接一个由二极管D与电阻R9串接构成的非线性校正电路。4、按权利要求1或2所述的STD总线式多功能模板，其特征是所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵青振，
申请(专利权)人：赵青振，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]