農(nóng)業(yè)通用數(shù)字量輸入模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種農(nóng)業(yè)通用數(shù)字量輸入模塊，包括有微控制器、DI輸入接口，微控制器的信號輸入端與DI輸入接口連接，微控制器還與電源模塊、RS485地址設(shè)置模塊、RS485通信模塊連接，RS485通信模塊包括有電氣隔離模塊、RS485接口，RS485通信模塊用于與監(jiān)控器連接；電源模塊提供各模塊功能所需的電壓和功率需求，DI輸入接口用于采集外部輸入數(shù)字量信號的跳變并送往微控制器進(jìn)行處理，再通過RS485通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控器，同時(shí)監(jiān)控器將電磁閥通斷、泵的運(yùn)行、手動(dòng)反饋、報(bào)警反饋等狀態(tài)信號傳送給微控制器。本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)簡單，信號處理穩(wěn)定，信號傳輸通暢、快捷。
【專利說明】農(nóng)業(yè)通用數(shù)字量輸入模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型主要涉及電子電路領(lǐng)域，尤其涉及一種農(nóng)業(yè)通用數(shù)字量輸入模塊。

【背景技術(shù)】
[0002] DI模塊，即數(shù)字量輸入模塊，負(fù)責(zé)系統(tǒng)外接數(shù)字量信號的采集，主要應(yīng)用于設(shè)備狀 態(tài)反饋輸入，通常DI模塊設(shè)計(jì)有8路輸入通道。一般的DI模塊會有信號處理不穩(wěn)定、信號 輸出不順暢的問題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種農(nóng)業(yè)通用數(shù)字量輸入模 塊。
[0004] 本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 農(nóng)業(yè)通用數(shù)字量輸入模塊，其特征在于：包括有微控制器、DI輸入接口，微控制器 的信號輸入端與DI輸入接口連接，微控制器還與電源模塊、RS485地址設(shè)置模塊、RS485通 信模塊連接，RS485通信模塊包括有電氣隔離模塊、RS485接口，RS485通信模塊用于與監(jiān)控 器連接；電源模塊提供各模塊功能所需的電壓和功率需求，DI輸入接口用于采集外部輸入 數(shù)字量信號的跳變并送往微控制器進(jìn)行處理，再通過RS485通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳送 給監(jiān)控器，同時(shí)監(jiān)控器將電磁閥通斷、泵的運(yùn)行、手動(dòng)反饋、報(bào)警反饋狀態(tài)信號傳送給微控 制器。
[0006] 所述的農(nóng)業(yè)通用數(shù)字量輸入模塊，其特征在于：所述的電源模塊的電壓輸入端可 以接入DC12?40V范圍內(nèi)的電壓。
[0007] 所述的農(nóng)業(yè)通用數(shù)字量輸入模塊，其特征在于：所述的微控制器的主控芯片采用 STM32F103CBT6。
[0008] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：
[0009] 本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)簡單，DI輸入接口用于采集外部輸入數(shù)字量信號的跳變并送 往微控制器進(jìn)行處理，再通過RS485通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控器，同時(shí)監(jiān)控器 將電磁閥通斷、泵的運(yùn)行、手動(dòng)反饋、報(bào)警反饋等狀態(tài)信號傳送給微控制器，信號處理穩(wěn)定， 信號傳輸通暢、快捷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2a為給DI模塊供電的電源模塊的主芯片供電原理圖。
[0012] 圖2b為給微控制器供電的電源模塊的變壓原理圖。
[0013] 圖2c為給RS485總線供電的電源模塊的變壓原理圖。
[0014] 圖3a為微控制器的最小系統(tǒng)示意圖。
[0015] 圖3b為去耦電容的連接示意圖。
[0016] 圖4a為微控制器工作的必要外圍電路的晶振電路。
[0017] 圖4b為微控制器工作的必要外圍電路的撥碼盤開關(guān)電路。
[0018] 圖4c為微控制器的Β00Τ0引腳的接地示意圖。
[0019] 圖4d為微控制器工作的必要外圍電路的復(fù)位電路。
[0020] 圖4e為微控制器工作的必要外圍電路的調(diào)試接口示意圖。
[0021] 圖5為RS485總線的相關(guān)電路圖。
[0022] 圖6為DI模塊一路數(shù)字量輸入相關(guān)電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 如圖1所示，農(nóng)業(yè)通用數(shù)字量輸入模塊，包括有微控制器1、DI輸入接口 2,微控制 器1的信號輸入端與DI輸入接口 2連接，微控制器1還與電源模塊3、RS485地址設(shè)置模 塊4、RS485通信模塊5連接，RS485通信模塊5包括有電氣隔離模塊5-1、RS485接口 5-2， RS485通信模塊5用于與監(jiān)控器6連接；電源模塊3提供各模塊功能所需的電壓和功率需 求，DI輸入接口 2用于采集外部輸入數(shù)字量信號的跳變并送往微控制器1進(jìn)行處理，再通 過RS485通信模塊5將采集到的數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控器6,同時(shí)監(jiān)控器6將電磁閥通斷、泵的運(yùn) 行、手動(dòng)反饋、報(bào)警反饋等狀態(tài)信號傳送給微控制器1。
[0024] 電源模塊3的電壓輸入端接入DC24V電壓7。微控制器的主控芯片采用 STM32F103CBT6。
[0025] 圖2所示為給DI模塊供電的電源模塊原理圖。24V直流電壓輸入，經(jīng)過用于電源 反接保護(hù)的二極管1N4007后，經(jīng)過額定電流為0. 5A的可恢復(fù)保險(xiǎn)絲，LM2595S-5. 0將24V 的輸入電壓轉(zhuǎn)換為5V的輸出電壓，右側(cè)的D302為電源指示燈，若電源芯片正常工作，LED 亮。輸出的5V經(jīng)過B0505LS-1W隔離出一路5V的輸出，用于給485總線供電，兩端的電容 用于穩(wěn)壓和去耦。隔離前的5V輸出再經(jīng)過NVC1117-3. 3線性電源芯片轉(zhuǎn)換為3. 3V輸出， 用于給MCU供電，兩邊的電容用于穩(wěn)壓。
[0026] 圖3所示為本模塊選用的主控芯片STM32F103CBT6微控制器，C103、C104、C105、 C106、C107和C108為MCU所需的去耦電容。該芯片工作的必要外圍電路搭建，包括啟動(dòng)模 式配置端口、下載口、復(fù)位口和外部晶振，將在下面分別說明。
[0027] 圖4所示為STM32F103CBT6微控制器工作的必要外圍電路。晶振電路用于給CPU 以及它的實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供工作時(shí)鐘，選用8M外部晶振，0SC_IN和0SC_0UT引腳直接與MCU的 相應(yīng)引腳相連，提供精確的時(shí)鐘信號，使得MCU最高主頻可達(dá)72M;撥碼盤開關(guān)電路選用了 4 路撥碼開關(guān)，每路均連接了 10K的上拉電阻，用戶通過設(shè)置撥碼開關(guān)，設(shè)置本機(jī)CAN模塊地 址，實(shí)現(xiàn)CAN通信；芯片的Β00Τ0引腳通過電阻接地，表示用戶閃存存儲器被選為啟動(dòng)區(qū)，即 通過芯片自身的Flash啟動(dòng)；復(fù)位電路采用在MCU的NRST接口上加上拉電阻的方式，沒有 手動(dòng)復(fù)位功能；調(diào)試接口采用SWD接口，只需4只引腳即可完成程序的下載和調(diào)試。
[0028] 圖5所示為RS485總線的相關(guān)電路。ADUM1201為數(shù)字光稱，可隔離2路信號，用 于MCU(3. 3V)和外部RS485設(shè)備（5V)的信號隔離，0201、0202、0203、0204均為去耦電容。 MAX485ESA為485總線收發(fā)器，該芯片的2、3腳為使能控制信號端，用于控制發(fā)送器與傳輸 線的切斷與連接。串聯(lián)的2個(gè)20 Ω電阻R205和R206目的是防止485總線的A端和B端 短路時(shí)，影響RS485總線上的其他設(shè)備通信，并聯(lián)的TVS防雷管D202用于當(dāng)兩輸入端與地 之間出現(xiàn)瞬變干擾時(shí)，通過防雷擊管的放電可起到一定的保護(hù)作用，并聯(lián)的120Ω的終端 電阻R203用以總線的阻抗匹配，可以避免信號反射。當(dāng)該監(jiān)控器是總線終端時(shí)，將跳線短 路，否則跳線保持?jǐn)嚅_。該收發(fā)器的檢測靈敏度為±200mV，當(dāng)A端與B端相差在200mV以 內(nèi)的時(shí)候，輸出為不確定，所以在A端與B端的輸出上分別加了上拉與下拉電阻，當(dāng)485主 線無外設(shè)進(jìn)行信息發(fā)送的時(shí)候，收發(fā)器的A端與B端呈現(xiàn)唯一的高電平，這樣就避免了不確 定的信號被接收。
[0029] 圖6所示為DI模塊一路數(shù)字量輸入相關(guān)電路。對于數(shù)字量輸入信號，只需與24VAC 串聯(lián)以后，經(jīng)D203半波整流和C205、C213過濾后送入控制器。R207用來限定D211的電流， LED燈D211的點(diǎn)亮與否來表示有無狀態(tài)信號輸入。光電隔離芯片TPL521實(shí)現(xiàn)了外部輸入 信號與內(nèi)部電路的電氣隔離，TPL521的輸出端連接一個(gè)反相器SN74LS04D，反相器左端接 一個(gè)上拉電阻，使輸入狀態(tài)信號與送入控制器的信號邏輯一致。
【權(quán)利要求】
1. 農(nóng)業(yè)通用數(shù)字量輸入模塊，其特征在于：包括有微控制器、DI輸入接口，微控制器的 信號輸入端與DI輸入接口連接，微控制器還與電源模塊、RS485地址設(shè)置模塊、RS485通信 模塊連接，RS485通信模塊包括有電氣隔離模塊、RS485接口，RS485通信模塊用于與監(jiān)控器 連接；電源模塊提供各模塊功能所需的電壓和功率需求，DI輸入接口用于采集外部輸入數(shù) 字量信號的跳變并送往微控制器進(jìn)行處理，再通過RS485通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳送給 監(jiān)控器，同時(shí)監(jiān)控器將電磁閥通斷、泵的運(yùn)行、手動(dòng)反饋、報(bào)警反饋狀態(tài)信號傳送給微控制 器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)通用數(shù)字量輸入模塊，其特征在于：所述的電源模塊的 電壓輸入端接入電壓范圍DC12?40V。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)通用數(shù)字量輸入模塊，其特征在于：所述的微控制器的 主控芯片采用STM32F103CBT6。
【文檔編號】G05B19/042GK203894580SQ201420079216
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】郭強(qiáng), 費(fèi)瓊 申請人:上海邦伯現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司