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    (*中國高等教育學會“十一五”教育科學規(guī)劃課題（批準號：06AIP0090046）；江蘇省教育科學“十一五”規(guī)劃2006年度課題(立項編號:179); 山東省教育科學“十一五”規(guī)劃2006年度課題(立項編號:115GG41); 黑龍江省教育科學“十一五”規(guī)劃2006年度課題(批準編號:HGG027)；黑龍江省教育廳2006年科學技術研究計劃項目（項目編號：11513037）；朱靜(1966-),女，江蘇淮安人，副教授，高工。研究方向：機電工程控制)

2．TP/FT-10F 主控核心模塊電路設計

    主控制模塊提供了一種簡單、有效的方法將LonWorks技術運用到任何控制系統(tǒng)中。本設計控制模塊存儲器采用 FLASH  EPROM，它能夠在掉電的情況下保證數(shù)據(jù)不丟失，同時在上電的情況下還能夠?qū)λM行可反復擦寫1000次的數(shù)據(jù)寫操作，在FLASH  EPROM中，ATMEL公司的AT89C512 與MC143150 的時序配合最為合適，存儲空間以64K為首選。收發(fā)器選用 FTT-10A，它在未加電時呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，不會影響網(wǎng)絡通信。FTT-10A 與神經(jīng)元芯片3150的接口電路如圖2所示。      


  
    圖2中，Cl 是靜態(tài)放電電容，在需要的情況下，要盡可能耐高壓，電容值偏小，如 1000pF；C2 是供電電源的解耦電容，通常選用0.1uF/5V解藕電容；C3、C4為DC模塊電容，取值為22uF/50V；二極管為電容暫態(tài)限幅，保證收發(fā)器靜態(tài)放電安全可靠，建議使用 IN4148或 BAV99。圖3所示控制模塊的左側(cè)18插腳分別與神經(jīng)元芯片的11個I/O、RESET、SERVICE、電源及接地引腳等直接相連，右側(cè)6個插腳與圖2的Net1、Net2直接相連。

                                                        圖2 FTT-10A 與神經(jīng)元芯片3150的接口電路

    模擬信號部分電路相對復雜，針對交流輸入和直流輸入分別設計了不同的檢測濾波電路。圖6為模擬信號采集電路，適用于直流電壓、電流信號輸入，可通過軟件調(diào)整量程。AD7705是AD公司出品的適用于低頻測量儀器的AD轉(zhuǎn)換器。它能將從傳感器接收到的很弱的輸入信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號輸出，而無需外部儀表放大器。采用Σ-Δ的ADC，實現(xiàn)16位無誤碼的良好性能，片內(nèi)可編程放大器可設置輸入信號增益。

                           
    4.2 電磁抗干擾設計

    對于系統(tǒng)板上的數(shù)字芯片，由于3150 運行的工作頻率大概為10MHz，工作頻率高，高速跳變電流會產(chǎn)生較大的阻抗噪聲。為了抑制這種噪聲的影響，需要在芯片的電源引腳和接地引腳之間添加去耦電容，以通過電容的充放電來穩(wěn)定電流量；在信號傳輸頻率高的地方，盡量使用小的解耦電容。在電路板規(guī)劃的時候，采用四層電路板設計方案，可以減少電磁干擾；在電路板布線時，應盡量縮短存儲芯片的數(shù)據(jù)線、地址線及控制線的走線距離，以減少對地電容；要保持多條地址線之間走線距離的一致性，否則各線會因走線距離不同而造成較大的阻抗差異，使到達終端的地址信號波形相差過大，最終導致控制信息失效。此外，數(shù)字芯片的未用輸入端不應處于浮空狀態(tài)，而應將其接入高電平，以防止電磁干擾竄入開路的輸入端，引起邏輯電路的誤動作。

    4.3 靜態(tài)放電(ESD)影響處理

    ESD是在電子應用中經(jīng)常遇到的問題。減少ESD帶來的影響通常有兩種解決的辦法。首先，把敏感設備用電磁套包裝起來，使ESD不能到達敏感設備。接地可以為各電路的工作提供基準電位，但同時也為不同電路的噪聲信號提供了一條耦合途徑。由于本系統(tǒng)板上既具有模擬通信接口、A/D 轉(zhuǎn)換等模擬電路，也具有存儲系統(tǒng)等數(shù)字電路，因而采取了模擬、數(shù)字電路單元內(nèi)部分別接模擬地和數(shù)字地，最后再將兩條地線接至一點的措施。這樣便在最大程度上降低了兩種電路間地線的公共阻抗，減少了兩種電路間的噪聲信號的互擾。

5  結(jié)語

    本文設計了基于AT89C2051單片機的VCN-MIO智能節(jié)點模板結(jié)電路設計，單片機作為主處理器負責數(shù)據(jù)采集處理部分的工作，而Neuron芯片專門負責通信功能。這樣處理的最大好處是提高了數(shù)據(jù)處理的能力，提升了節(jié)點的性能?，F(xiàn)場的信號主要是數(shù)字量和模擬量兩種，故針對每種信號的特點分別設計了輸入輸出電路，值得強調(diào)的是VCN-MIO這種節(jié)點的結(jié)構安排，即一個核心控制模塊配帶一些擴展模塊，端口的數(shù)量可以靈活配置，端口的形式也可以靈活配置。目前已開發(fā)出具有44路I/O節(jié)點的高性能智能模板，并已將其應用于第十屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技競賽作品“現(xiàn)代化立體車庫的遠程智能網(wǎng)絡管控系統(tǒng)”制作，效果顯著。實驗表明，該多I/O智能節(jié)點模板的智能節(jié)點數(shù)大大增多；通信、控制調(diào)度、實時性、可靠性大大增強；性價比大大提高；能夠滿足目前現(xiàn)代工業(yè)過程控制領域復雜測控系統(tǒng)的高要求。

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                                                    朱靜 （淮安信息職業(yè)技術學院，江蘇 淮安 223001）