ATmega128的16路遙控單元電路分析

　　本文介紹一款具有16 路遙控接點(diǎn)輸出的ARTU-J16，該裝置通過(guò)RS485 總線(xiàn)與上位機相連，作為遠程繼電器輸出模塊，用于接收計算機指令，執行系統的遙控操作或自動(dòng)控制，繼電器輸出共16 路，裝置擁有1600 組操作事件記錄，帶GPS 校時(shí)功能，在外部電源掉電后可以保證SOE 事件記錄一個(gè)月內不丟失，相對以往控制方式，本設計在簡(jiǎn)化控制網(wǎng)絡(luò )結構的同時(shí)，提供了一種低成本，高可靠性的替代方案。

　　主控CPU

　　ARTU-J16 型16 路遙控執行單元設計采用ATMEL 公司的ATmega128，單芯片實(shí)現雙路RS485 通訊、數據處理、事件記錄存取，顯示和16 路繼電器常開(kāi)接點(diǎn)的輸出狀態(tài)控制。ATmega128 是ATMEL 公司推出的一款8 位RISC 結構高速低功耗單片機，在16M 時(shí)鐘頻率時(shí)系統性能可達16MIPS，內帶128k 的FlashROM、4k 的EEPROM、4k 系統SRAM；可擴展64k 外部存儲器；兩路UART通訊口。同時(shí)該芯片擁有JTAG 在線(xiàn)編程口，方便用戶(hù)調試，降低了開(kāi)發(fā)成本，53 個(gè)可編程I/O 口可以?huà)旖幼銐蚨嗟耐鈬O備。

　　撥碼開(kāi)關(guān)設定輸入

　　撥碼開(kāi)關(guān)提供用戶(hù)一個(gè)簡(jiǎn)化的人機接口，用于設定RS485 通訊中的地址、波特率、數據格式等設定功能，撥碼開(kāi)關(guān)（SW1）的10 位數據口都接10k 電阻上拉到Vcc，電路使用一個(gè)74HC244（IC5）數據緩沖器，把撥碼開(kāi)關(guān)的狀態(tài)傳送到8 位數據總線(xiàn)，剩余兩根數據線(xiàn)則直接接到CPU 的I/O 端口（見(jiàn)圖2）。

　　通訊方式

　　通訊方式采用雙路RS485 方式，調試及設定和上位機通訊部分在物理上分成兩路，互不干擾，有效防止可能存在的誤操作（見(jiàn)圖3）。

　　看門(mén)狗控制

　　掉電自動(dòng)保存部分使用MAX691CWE（IC8）作為電源管理，在系統有輔助供電的情況下保證IC3 由主電源Vcc 供電，當主電源掉電時(shí)則自動(dòng)切換到后備電池供電方式。同時(shí)此芯片還兼有看門(mén)狗功能，在系統死機的極端情況下及時(shí)　復位CPU 使系統快速恢復至受控狀態(tài)（見(jiàn)圖5）。

　　繼電器控制及輸出

　　繼電器控制輸出使用一個(gè)74HC273（IC14）鎖存需要輸出的8 路繼電器輸出狀態(tài)，再經(jīng)由ULN2803（IC15）驅動(dòng)對應的繼電器（K1 只是16 路中的一路），二極管D1 可以旁路繼電器K1 在斷開(kāi)的瞬間所產(chǎn)生的反向電流，而并接在K1輸出接點(diǎn)上的壓敏電阻VZ1 則可以吸收關(guān)斷后級感性負載所產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢，有效延長(cháng)輸出繼電器觸點(diǎn)的壽命（見(jiàn)圖6）。

　　ARTU-J16 遙控單元國家繼電保護及自動(dòng)化設備質(zhì)量監督檢驗中心測試，符合相關(guān)標準要求。該產(chǎn)品已在某油田供水供電公司、蘇州某稅務(wù)大廈、內蒙某煤礦等工程配電監控系統中得到應用，降低了投資成本，產(chǎn)生了較好的社會(huì )和經(jīng)濟效益。