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    (*中國高等教育學會“十一五”教育科學規劃課題（批準號：06AIP0090046）；江蘇省教育科學“十一五”規劃2006年度課題(立項編號:179); 山東省教育科學“十一五”規劃2006年度課題(立項編號:115GG41); 黑龍江省教育科學“十一五”規劃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據不丟失，同時在上電的情況下還能夠對它進行可反復擦寫1000次的數據寫操作，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。收發器選用 FTT-10A，它在未加電時呈現高阻狀態，不會影響網絡通信。FTT-10A 與神經元芯片3150的接口電路如圖2所示。      


  
    圖2中，Cl 是靜態放電電容，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；二極管為電容暫態限幅，保證收發器靜態放電安全可靠，建議使用 IN4148或 BAV99。圖3所示控制模塊的左側18插腳分別與神經元芯片的11個I/O、RESET、SERVICE、電源及接地引腳等直接相連，右側6個插腳與圖2的Net1、Net2直接相連。

                                                        圖2 FTT-10A 與神經元芯片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，可通過軟件調整量程。AD7705是AD公司出品的適用于低頻測量儀器的AD轉換器。它能將從傳感器接收到的很弱的輸入信號直接轉換成串行數字信號輸出，而無需外部儀表放大器。采用Σ-Δ的ADC，實現16位無誤碼的良好性能，片內可編程放大器可設置輸入信號增益。

                           
    4.2 電磁抗干擾設計

    對于系統板上的數字芯片，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據線、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，數字芯片的未用輸入端不應處于浮空狀態，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 靜態放電(ESD)影響處理

    ESD是在電子應用中經常遇到的問題。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。由于本系統板上既具有模擬通信接口、A/D 轉換等模擬電路，也具有存儲系統等數字電路，因而采取了模擬、數字電路單元內部分別接模擬地和數字地，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  結語

    本文設計了基于AT89C2051單片機的VCN-MIO智能節點模板結電路設計，單片機作為主處理器負責數據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據處理的能力，提升了節點的性能。現場的信號主要是數字量和模擬量兩種，故針對每種信號的特點分別設計了輸入輸出電路，值得強調的是VCN-MIO這種節點的結構安排，即一個核心控制模塊配帶一些擴展模塊，端口的數量可以靈活配置，端口的形式也可以靈活配置。目前已開發出具有44路I/O節點的高性能智能模板，并已將其應用于第十屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技競賽作品“現代化立體車庫的遠程智能網絡管控系統”制作，效果顯著。實驗表明，該多I/O智能節點模板的智能節點數大大增多；通信、控制調度、實時性、可靠性大大增強；性價比大大提高；能夠滿足目前現代工業過程控制領域復雜測控系統的高要求。

參考文獻：

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