CN210983074U - 一种通用型现场总线控制器 - Google Patents

Abstract

一种通用型现场总线控制器，接口单元与中央控制模块的I/O口连接，第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器分别与中央控制模块的同一组I/O口连接，本实施例中，第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器分别与中央控制模块的I/O口连接，拨码开关与第一锁存器连接，信号灯接口与第二锁存器和第三锁存器连接，温度传感器与第四锁存器和第五锁存器连接，RAM单元与第六锁存器连接，RS‑485单元与第七锁存器连接，电源单元用于供电。本实用新型采用单片机配合锁存器结构，简化了整个产品结构，使产品能够小型化，且性能稳定，信号传输稳定。

Description

一种通用型现场总线控制器

技术领域

本实用新型公开一种控制器，特别是一种通用型现场总线控制器。

背景技术

基于国际标准PROFIBUS现场总线技术，是一种多主从式结构的现场总线，具有以下的特点：(1)、可预测的实时性：由于PROFIBUS技术是采用主从轮询方式，从站不能主动发送数据，所以可以完全避免碰撞，每个站的最大的等待时间都可预测，具有极强的实时性。(2)、高可靠性：可预测的实时性本身就保证了可靠性，另外PROFIBUS技术是基于可靠连接的一种通信方式，再结合主站主动请求的方式，任何一级出现的错误都可以通过诊断在确定的时间内传送上来，具有较高的可靠性。对于输出型模块，还提供了错误处理策略，使模块上电初始化和通信中断或错误时，模块将按照组态时设定的默认输出值进行输出，确保整个系统的安全。(3)、高速：系统的波特率支持从9600到12M，完全可以满足对速度的要求。(4)、易用性：PROFIBUS总线协议的物理层采用485总线作为传输介质，只有两根线，10M速率下每段线路最长可以达到300米，如果采用较低的波特率则距离还可以加长，再加上功能强大的组态工具，使得整个系统的连接变得十分简单，另外模块支持波特率自适应功能，波特率可以动态更改，使用十分方便。(5)、灵活性：系统采用可变的配置方式，规模可大可小，可以适应各种不同系统的要求。

PROFIBUS现场总线技术通常配备有LINK模块以及I/O模块和控制器进行工作，常规的总线控制器结构复杂，占地空间较大，不能小型化，造价成本高昂。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的总线控制器结构复杂的缺点，本实用新型提供一种通用型现场总线控制器，其采用单片机配合锁存器结构，简化了整个产品结构，使产品能够小型化，且性能稳定，信号传输稳定。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种通用型现场总线控制器，总线控制器包括接口单元、中央控制单元、第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器、拨码开关、编码器、信号灯接口、温度传感器、RAM单元、RS-485单元和电源单元，接口单元与中央控制模块的I/O口连接，第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器分别与中央控制模块的同一组I/O口连接，本实施例中，第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器分别与中央控制模块的I/O口连接，拨码开关与第一锁存器连接，信号灯接口与第二锁存器和第三锁存器连接，温度传感器与第四锁存器和第五锁存器连接，RAM单元与第六锁存器连接，RS-485单元与第七锁存器连接，电源单元用于供电。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器分别与中央控制模块的同一组I/O口连接，中央控制单元中的另外两组I/O与接口单元连接，中央控制单元中的第四组I/O口与编码器连接。

所述的编码器的输入端与中央控制单元连接，编码器的输出端Y0与第一锁存器的锁存控制端连接，第一锁存器的使能端与正电源连接，编码器的输出端Y1通过与非门与第二锁存器的使能端连接，第二锁存器的锁存控制端接地，编码器的输出端Y2通过与非门与第三锁存器的使能端连接，第三锁存器的锁存控制端接地，编码器的输出端Y3与第四锁存器的锁存控制端连接，第四锁存器的使能端与正电源连接，编码器的输出端Y4通过反相器第五锁存器的使能端连接，第五锁存器的锁存控制端接地，编码器的输出端Y5通过反相器第七锁存器的使能端连接，第七锁存器的锁存控制端接地，第六锁存器的使能端直接与中央控制单元的一个I/O口连接，第六锁存器的锁存控制端接地。

所述的编码器的拨码开关采用8位拨码开关，其中的7位分别通过一个上拉电阻与正电源连接，同时与第一锁存器连接，第8位与接口单元的串口连接。

所述的编码器的温度传感器采用型号为DS1620的传感器芯片，温度传感器的使能端和时钟端分别与第五锁存器连接，温度传感器的数据输出端与第四锁存器连接。

所述的编码器的第五锁存器上连接有看门狗单元，看门狗芯片的使能端、数据输入端、数据输出端和时钟信号端分别与第五锁存器连接，看门狗芯片的重启信号输出端与中央控制单元的RESET端口连接。

所述的编码器的电源单元采用型号为LM2575的开关稳压器，开关稳压器输出端与地之间连接有退耦电容组。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用单片机配合锁存器结构，简化了整个产品结构，使产品能够小型化，且性能稳定，信号传输稳定。

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型电路方框图。

图2为本实用新型电路原理图(附图中的字体和标记太小，不够清晰，下面将图2分成多块子电路图进行展示，图2仅作整体展示之用)。

图3为本实用新型A部分电路原理图。

图4为本实用新型B部分电路原理图。

图5为本实用新型C部分电路原理图。

图6为本实用新型D部分电路原理图。

图7为本实用新型E部分电路原理图。

图8为本实用新型F部分电路原理图。

具体实施方式

本实施例为本实用新型优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本实用新型保护范围之内。

请结合参看附图1至附图8，本实用新型主要包括接口单元、中央控制单元、第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器、拨码开关、编码器、信号灯接口、温度传感器、RAM单元、RS-485单元和电源单元，接口单元与中央控制模块的I/O口连接，第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器分别与中央控制模块的同一组I/O口连接，本实施例中，第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器分别与中央控制模块的P0.0端口～P0.7端口连接，P0.0端口～P0.7端口采用分时复用的方式与几个锁存器进行数据交换，节省了I/O口资源，拨码开关与第一锁存器连接，信号灯接口与第二锁存器和第三锁存器连接，温度传感器与第四锁存器和第五锁存器连接，RAM单元与第六锁存器连接，RS-485单元与第七锁存器连接，电源单元用于供电。

本实施例中，中央控制单元采用型号为89C52PLCC的单片机，其包括4组I/O口，第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器分别与中央控制模块的P0.0端口～P0.7端口连接，P0.0端口～P0.7端口采用分时复用的方式与几个锁存器进行数据交换，P1.0端口～P1.7端口以及P3.0端口～P3.7端口与接口单元连接，P2.0端口～P2.7端口与编码器连接。

本实施例中，第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器以及第七锁存器均采用型号为74HC573的数据锁存器，编码器采用型号为74HC138的编码器，编码器的输入端与中央控制单元连接，编码器的输出端Y0与第一锁存器的锁存控制端连接，第一锁存器的使能端与正电源连接，编码器的输出端Y1通过与非门(本实施例中，与非门采用型号为74HC00的与非门芯片)与第二锁存器的使能端连接，第二锁存器的锁存控制端接地，编码器的输出端Y2通过与非门与第三锁存器的使能端连接，第三锁存器的锁存控制端接地，编码器的输出端Y3与第四锁存器的锁存控制端连接，第四锁存器的使能端与正电源连接，编码器的输出端Y4通过反相器(本实施例中，反相器采用型号为74ALS04的反相器芯片)第五锁存器的使能端连接，第五锁存器的锁存控制端接地，编码器的输出端Y5通过反相器第七锁存器的使能端连接，第七锁存器的锁存控制端接地。第六锁存器的使能端直接与中央控制单元的一个I/O口连接，第六锁存器的锁存控制端接地。

信号灯接口采用16位LED指示灯，74HC573数据锁存器为8位数据锁存器，所以信号灯接口与第二锁存器和第三锁存器连接，同时进行16位数据锁存。

本实施例中，拨码开关采用8位拨码开关，其中的7位进行系统设置之用，分别通过一个上拉电阻与正电源连接，同时与第一锁存器连接，通过第一锁存器将数据输入到中央控制单元中，第8位与接口单元的串口连接。

本实施例中，RAM单元采用型号为IS61C256的内存芯片，其中8位地址码直接与中央控制单元连接，另外8位地址码通过第六锁存器与中央控制单元连接，数据端与中央控制单元(P0.0～P0.7)连接。

本实施例中，温度传感器采用型号为DS1620的传感器芯片，温度传感器的使能端和时钟端分别与第五锁存器连接，温度传感器的数据输出端与第四锁存器连接。

本实施例中，RS-485单元采用型号为RS485的芯片，RS-485单元与中央控制单元的P3.0端口和P3.1端口连接，通过P3.0端口和P3.1端口模拟串口进行485通信，RS-485单元与接口单元连接，通过485进行数据传输，本实施例中，P3.0端口和P3.1端口上还通过反相器连接有指示LED，用于指示通信情况。本实施例中，接口单元的RS-485单元接口上连接有TVS管，用于防雷、防浪涌。

本实施例中，第五锁存器上连接有看门狗单元，看门狗单元采用型号为X5045的看门狗芯片，看门狗芯片的使能端、数据输入端、数据输出端和时钟信号端分别与第五锁存器连接，看门狗芯片的重启信号输出端与中央控制单元的RESET端口连接。

本实施例中，电源单元通过接口单元上输入的+24V电源进行供电，电源单元采用型号为LM2575的开关稳压器，将输入的+24V电源转换成+5V电源进行供电。本实施例中，+5V电源与地之间分别连接有退耦电容组(退耦电容也叫去耦电容，退耦电容并接于电路正负极之间，可防止电路通过电源形成的正反馈通路而引起的寄生振荡)，本实施例中，退耦电容组采用2个以上并联连接的电容。

本实用新型在使用时，通过锁存器对中央控制单元的I/O口进行分时复用，实现LED指示、拨码开关输入、温度检测信息输入等，通过中央控制单元输出控制信号给接口单元，对外接设备进行控制。

本实用新型采用单片机配合锁存器结构，简化了整个产品结构，使产品能够小型化，且性能稳定，信号传输稳定。

Claims (7)

1.一种通用型现场总线控制器，其特征是：所述的总线控制器包括接口单元、中央控制单元、第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器、拨码开关、编码器、信号灯接口、温度传感器、RAM单元、RS-485单元和电源单元，接口单元与中央控制模块的I/O口连接，第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器分别与中央控制模块的同一组I/O口连接，第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器分别与中央控制模块的I/O口连接，拨码开关与第一锁存器连接，信号灯接口与第二锁存器和第三锁存器连接，温度传感器与第四锁存器和第五锁存器连接，RAM单元与第六锁存器连接，RS-485单元与第七锁存器连接，电源单元用于供电。

2.根据权利要求1所述的通用型现场总线控制器，其特征是：所述的第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、第七锁存器分别与中央控制模块的同一组I/O口连接，中央控制单元中的另外两组I/O与接口单元连接，中央控制单元中的第四组I/O口与编码器连接。

3.根据权利要求1所述的通用型现场总线控制器，其特征是：所述的编码器的输入端与中央控制单元连接，编码器的输出端Y0与第一锁存器的锁存控制端连接，第一锁存器的使能端与正电源连接，编码器的输出端Y1通过与非门与第二锁存器的使能端连接，第二锁存器的锁存控制端接地，编码器的输出端Y2通过与非门与第三锁存器的使能端连接，第三锁存器的锁存控制端接地，编码器的输出端Y3与第四锁存器的锁存控制端连接，第四锁存器的使能端与正电源连接，编码器的输出端Y4通过反相器第五锁存器的使能端连接，第五锁存器的锁存控制端接地，编码器的输出端Y5通过反相器第七锁存器的使能端连接，第七锁存器的锁存控制端接地，第六锁存器的使能端直接与中央控制单元的一个I/O口连接，第六锁存器的锁存控制端接地。

4.根据权利要求1所述的通用型现场总线控制器，其特征是：所述的编码器的拨码开关采用8位拨码开关，其中的7位分别通过一个上拉电阻与正电源连接，同时与第一锁存器连接，第8位与接口单元的串口连接。

5.根据权利要求1所述的通用型现场总线控制器，其特征是：所述的编码器的温度传感器采用型号为DS1620的传感器芯片，温度传感器的使能端和时钟端分别与第五锁存器连接，温度传感器的数据输出端与第四锁存器连接。

6.根据权利要求1所述的通用型现场总线控制器，其特征是：所述的编码器的第五锁存器上连接有看门狗单元，看门狗芯片的使能端、数据输入端、数据输出端和时钟信号端分别与第五锁存器连接，看门狗芯片的重启信号输出端与中央控制单元的RESET端口连接。

7.根据权利要求1所述的通用型现场总线控制器，其特征是：所述的编码器的电源单元采用型号为LM2575的开关稳压器，开关稳压器输出端与地之间连接有退耦电容组。

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