基于AVR单片机的高可靠性开关量模块的设计

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1、2012年1O月15日现代电子技术0et．2012第35卷第2O期ModernElectronicsTechniqueVoI_35NO．20基于AVR单片机的高可靠性开关量模块的设计张利国，高静(东北石油大学秦皇岛分校，河北秦皇岛066004)摘要：从提高开关量输入输出模块可靠性的角度出发，针对微处理器软件看门狗的漏洞及死机恢复后控制状态保持的特点，给出两套解决方案。模块以功能集成度较高ATmega64L单片机为主控芯片，采用三电源供电，对数据采集和数据通信硬件均采用光电隔离技术，给出软硬件设计的详细过程；模块数据通信采用

2、MODBUs_RTU通信协议，并给出了力控软件调试界面。模块设计体现了抗干扰能力提高的同时，更靠近实用化、工业化、产品化。关键词：开关量模块；看门狗；MODBUS_RTU；力控软件中图分类号：TN91卜34；TP23文献标识码：A文章编号：1004—373X(2012)2O一0146—03DesignofhighreliabilitybinaryIOmodulebasedonAVRmicrocontrollerZHANGLi—guo，GAOJing(QinhuangdaoBranch，NortheastPetroleumU

3、niversity，Qinhuangdao066004，China)Abstract：ProceedingfromimprovingthereliabilityofbinaryIOmodules，twosolutionsisgivenforeliminatingtheloop—holesofthemicroprocessorsoftwareWDTandmaintainingthecontrolstateaftertheresumptionofdeadhalt．Amicrocon—trollerATMEGA64Iwithhi

4、ghintegrationfunctionisadoptedasamasterchipinthemodule．Threepowersupplyisused．Theoptoelectronicisolatingtechnologyisemployedfordataacquisitionanddatacommunicationshardware．Thedetailedprocessofsoftwareandhardwaredesignisofferred．MODBUS_RTUcommunicationprotocolisuse

5、dformoduledatacommu—nication．Aforcecontroldebugginginterfaceisprovided．Thedesignincarnatestheimprovementofanti—jammingcapabilityofthemodular，whichisclosertOpragmatizationandindustrialization．Keywords：binarymodule；WDT；MODBUs_RTU；forcecontrolsoftware0引言1抗干扰设计在当今的控制领

6、域PLC以其可靠性高，抗干扰能电路硬件设计要解决的突出问题是在恶劣环境下力强配套齐全，功能完善，适用性强等优点占据着重要的可靠运行，对于电气控制设备的这一性能要求就尤为地位。但在现今单片机技术盛行的时代里，为降低成突出。作为单片机开关量控制板应该具备下列抗干扰本，各种控制场合也都在尝试着使用替代PLC的单片能力：机控制板——开关量输入与输出模块。单片机控制板，(1)给单片机提供稳定的工作电源；输入端可外接光电式、电容式、电感式、霍尔式等各种传(2)死机后的热恢复；感器；而输出端可控制气缸、电磁阀、继电器、接触器等(3)软复

7、位状态下的控制状态保持。设备；高可靠性是电气控制设备的关键性能，这也是单1．1供电电源设计与芯片供电抗扰设计片机控制板所要解决的主要技术点。设计中需要一路主电源和两路辅电源，均采用相互文中结合目前开关量模块在处理抗干扰问题中存隔离的开关电源。主电源提供给MCU和主控电路，两路辅电源提供给开关量输入和485通信隔离电源，这样在的漏洞及其控制模块要求的实际特点，给出了具体的就完全做到了外电路数据引入和数据输出与主控电路解决方案，并在实践中应用加以改进。上的电气隔离。在主控电路芯片供电加去耦电容，一方面利用电容电压不突变特点保护

8、芯片，另一方面可滤除外电路引入收祷日期：2012—05—13基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11521011)；的高频干扰信号。黑龙江省高等教育学会高等教育科学研究“十一1．2防死机设计五”规划课题(115C一849)单片机控制板工作于恶劣环境，考虑到单片机会出第2O期张利国，等：基于AVR单