专利名称：直流电源远程控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于8位单片机的电源远程控制器，在主控计算机的控制下，实现对高精度高稳定度直流稳流电源或稳压电源的远程控制和远程测试。
背景技术：
目前，基于8位单片机的控制器仅对电源的运行状态进行监测，不能调节输出电流/电压，输出的远程电压基准分辨率较低或长期稳定度较差，对直流电源输出的电流和电压值回读精度较低，不能满足对高精度高稳定度直流稳流电源或稳压电源，如输出电流或电压长期稳定度小于1×10-4远程控制的要求。
实用新型内容本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种直流电源远程控制器，在主控计算机的控制下，以实现对高精度高稳定度直流稳流电源或稳压电源的远程控制和远程测试。通过控制器的RS-485通信接口，易于组成分布式网络控制。本实用新型集成了远程数据通信、远程控制状态量输入、开关量输出的功能。
本实用新型的目的可以通过采用以下技术方案来实现一种直流电源远程控制器，包括有单片机(1)，单片机(1)的地址总线(10)连接地址译码器(3)和数据储存器(4)，其主要特点是还包括有地址译码器(3)的译码输出端分别作为数据储存器(4)、数模转换电路(5)、模数转换电路(6)、状态量输入电路(7)和开关量输出电路(8)的选通地址；单片机(1)的8位数据总线(9)分别连接数据储存器(4)、数模转换电路(5)、模数转换电路(6)、状态量输入电路(7)、开关量输出电路(8)；单片机(1)的串行口与通信接口电路(2)连接。
所述的直流电源远程控制器的单片机(1)为AT89C51。
所述的直流电源远程控制器的通信接口电路(2)，其通信字符由J1接收，J1的5脚接地并且通过C10连于MAX232的6脚，在J1的5脚与MAX232的2脚之间设有C7、C9，在MAX232的16脚加5V电压，MAX232的1脚与3脚之间设有C11，MAX232的4脚与5脚之间设有C12，MAX232的15脚接地；J1的2脚通过选择开关K2连接MAX232的14脚或MAX485的7脚；J1的3脚通过选择开关K1连接MAX232的13脚或MAX485的6脚；MAX485的4、1脚和MAX232的11、12脚分别与单片机AT89C51的11、10脚相连，MAX485的5、8脚之间设有C34，8脚加5V电压，5脚接地，2、3脚连通接单片机(1)AT89C51。
MAX232实现与主控计算机的全双工RS232标准的数据通信，MAX485实现与主控计算机的半双工标准的数据通信。通信接口为标准通讯接口，易于构成多机分布式控制网络。
所述的通信接口电路(2)的通信字符由J2接收，J2的1、2脚分别连于MAX491的12、11脚，其间设有R1；J2的3、4脚分别连于MAX491的10、9脚，其间设有R2；MAX491的2、5脚分别通过开关K3、K4与单片机AT89C51的11、10脚相连，MAX491的3、6、7脚连通接地，其4、14脚连通加5V电压通过C13接地。
直流电源远程控制器的开关量输出电路(8)，单片机(1)的8位数据总线(9)的数据线D0-D7与锁存器74HC377的数据输入端连接，74HC377的11脚与单片机(1)16脚连接；锁存器74HC377的12、15、16、19端连接光电隔离器U12TLP521-4的8、6、4、2脚，在U12TLP521-4的1、3、5、7脚与P+5V之间分别串接R7、R8、R9、R10和发光二极管D1、D2、D3、D4；在U12TLP521-4的10、12、14、16脚与+5V之间分别串接R18、R17、R16、R15，其脚9、11、13、15输出+5V电平。
所述的开关量输出电路(8)还包括有锁存器74HC377的2、5、6、9端连接光电隔离器U13TLP521-4的8、6、4、2脚，在U13TLP521-4的1、3、5、7脚与P+5V之间分别串接R14、R13、R12、R11和发光二极管D33、D32、D31、D30；U13TLP521-4的16、14脚与+5V之间分别串接R19、R20，其脚13、15输出+5V电平。
开关量输出电路(8)锁存器74HC377扩展一个8位并行输出口，经光电隔离器TLP521-4隔离，提供+5V电平输出或驱动微型继电器，TLP521-4输入端串联LED指示。
本实用新型的状态量输入电路(7)，输入信号分别串接R43、R44、R45、R46和发光二极管D13、D14、D15、D16后接入光电隔离器U14TLP521-4的1、3、5、7脚，其U14TLP521-4的2、4、6、8脚接ICOM端；U14TLP521-4的16、14、12、10脚连接于总线驱动器74HC244的2、4、6、8脚；在U14TLP521-4的16、14、12、10与+5V之间分别串接R27、R28、R29、R30，其脚15、13、11、9接地；总线驱动器74HC244的输出端18、16、14、12与单片机(1)的8位数据总线(9)中的D0-D3连接。
所述的状态量输入电路(7)，输入信号分别串接R47、R48、R49、R50和发光二极管D17、D18、D19、D20后接入光电隔离器U15TLP521-4的1、3、5、7脚，其U15TLP521-4的2、4、6、8脚接ICOM端；U15TLP521-4的16、14、12、10脚连接于总线驱动器74HC244的11、13、15、17脚；在U15TLP521-4的16、14、12、10与+5V之间分别通过R31、R32、R33、R34，其脚15、13、11、9接地；总线驱动器74HC244的输出端9、7、5、3脚与单片机(1)的8位数据总线(9)中的D4-D7连接；总线驱动器74HC244的20脚接P+5V并通过C35接地，其1、19脚连通接244G1。
状态量输入电路(7)由8路状态量输入信号经光电隔离器TLP521-4隔离后由总线驱动器并行传送到数据总线，每路状态量输入串联LED指示。
本实用新型的有益效果是，实现了对高精度高稳定度直流稳流或稳压电源的远程分布控制。各功能模块运行稳定，开发不同的控制软件，达到了相应的控制目的；控制数据通信可靠，控制命令响应正确，具有良好的抗干扰能力；远控基准长期稳定度高，其主要指标为①负载能力为10V/10mA，0-10V编程可调；②长期稳定度为2×10-5；③非线性误差为2×10-4；④增益误差为1×10-5；⑤重复误差为5×10-5；⑥温度系数为3ppm/℃；⑦分辨率为16位。
具有如下主要功能①+5V电平输出和继电器触点开关量输出，配置继电器状态LED指示灯；②8路光隔离状态量输入，并配置状态量LED指示；③一路16位分辨率模拟量输出，单极性输出范围0～+10V，双极性输出范围-10V～+10V，输出电流10mA；④4KB容量的电源运行数据存储记录；⑤标准RS232和RS485远程通信接口，易于实现多机分布式控制；⑥供电电源监控的功能；⑦采用模拟电路与数字电路分别供电的模式；⑧良好的抗干扰能力。
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述图1是本实用新型的控制器功能框图。
图2是本实用新型的的控制器通讯电路原理图。
图3是本实用新型的开关量输出原理图。
图4是本实用新型的状态量输入原理图。
具体实施方式
一种基于MSC51系列单片机的高精度电源远程控制器，采用双层印制板结构，两层印制板通过34针插座连接，增强结构的紧凑性，减小控制器的平面尺寸，适合3U标准机箱使用。各功能模块数据输入输出部分与单片机AT89C51的数据总线连接，AT89C51是控制器的核心部件，其烧录的控制软件实现对各个功能模块的控制。
见图1，本实用新型的控制器功能框图。单片机1为AT89C51，单片机1的地址总线10连接地址译码器3和数据储存器4，地址译码器3的译码输出端分别作为数据储存器4、数模转换电路5、模数转换电路6、状态量输入电路7和开关量输出电路8的选通地址；单片机1的8位数据总线9分别连接数据储存器4、数模转换电路5、模数转换电路6、状态量输入电路7、开关量输出电路8；单片机1的串行口与通信接口电路2连接。
见图2本实用新型的控制器通讯原理图。通信接口电路2，其通信字符由J1接收，J1的5脚接地并且通过C10连于MAX232的6脚，在J1的5脚与MAX232的2脚之间设有C7、C9，在MAX232的16脚加5V电压，MAX232的1脚与3脚之间设有C11，MAX232的4脚与5脚之间设有C12，MAX232的15脚接地；J1的2脚通过选择开关K2连接MAX232的14脚或MAX485的7脚；J1的3脚通过选择开关K1连接MAX232的13脚或MAX485的6脚；MAX485的4、1脚和MAX232的11、12脚分别与单片机AT89C51的11、10脚相连，MAX485的5、8脚之间设有C34，8脚加5V电压，5脚接地，2、3脚连通接单片机1AT89C51。
通信接口电路2的通信字符由J2接收，J2的1、2脚分别连于MAX491的12、11脚，其间设有R1；J2的3、4脚分别连于MAX491的10、9脚，其间设有R2；MAX491的2、5脚分别通过开关K3、K4与单片机AT89C51的11、10脚相连，MAX491的3、6、7脚连通接地，其4、14脚连通加5V电压通过C13接地。
见图3本实用新型的开关量输出原理图。单片机1的8位数据总线9的数据线D0-D7与锁存器74HC377的数据输入端连接，74HC377的11脚与单片机16脚连接；锁存器74HC377的12、15、16、19端连接光电隔离器U12TLP521-4的8、6、4、2脚，在U12TLP521-4的1、3、5、7脚与P+5V之间分别串接R7、R8、R9、R10和发光二极管D1、D2、D3、D4；在U12TLP521-4的10、12、14、16脚与+5V之间分别串接R18、R17、R16、R15，其脚9、11、13、15输出+5V电平。锁存器74HC377的2、5、6、9端连接光电隔离器U13TLP521-4的8、6、4、2脚，在U13TLP521-4的1、3、5、7脚与P+5V之间分别串接R14、R13、R12、R11和发光二极管D33、D32、D31、D30；U13TLP521-4的16、14脚与+5V之间分别串接R19、R20，其脚13、15输出+5V电平。
见图4本实用新型的状态量输入原理图。状态量输入电路7，输入信号分别串接R43、R44、R45、R46和发光二极管D13、D14、D15、D16后接入光电隔离器U14TLP521-4的1、3、5、7脚，其U14TLP521-4的2、4、6、8脚接ICOM端；U14TLP521-4的16、14、12、10脚连接于总线驱动器74HC244的2、4、6、8脚；在U14TLP521-4的16、14、12、10与+5V之间分别串接R27、R28、R29、R30，其脚15、13、11、9接地；总线驱动器74HC244的输出端18、16、14、12与单片机1的8位数据总线9中的D0-D3连接。输入信号分别串接R47、R48、R49、R50和发光二极管D17、D18、D19、D20后接入光电隔离器U15TLP521-4的1、3、5、7脚，其U15TLP521-4的2、4、6、8脚接ICOM端；U15TLP521-4的16、14、12、10脚连接于总线驱动器74HC244的11、13、15、17脚；在U15TLP521-4的16、14、12、10与+5V之间分别通过R31、R32、R33、R34，其脚15、13、11、9接地；总线驱动器74HC244的输出端9、7、5、3脚与单片机1的8位数据总线9中的D4-D7连接；总线驱动器74HC244的20脚接P+5V并通过C35接地，其1、19脚连通接244G1。
权利要求1.一种直流电源远程控制器，包括有单片机(1)，单片机(1)的地址总线(10)连接地址译码器(3)和数据储存器(4)，其特征是还包括有地址译码器(3)的译码输出端分别作为数据储存器(4)、数模转换电路(5)、模数转换电路(6)、状态量输入电路(7)和开关量输出电路(8)的选通地址；单片机(1)的8位数据总线(9)分别连接数据储存器(4)、数模转换电路(5)、模数转换电路(6)、状态量输入电路(7)、开关量输出电路(8)；单片机(1)的串行口与通信接口电路(2)连接。
2.如权利要求1所述的直流电源远程控制器，其特征是所述的单片机(1)为AT89C51。
3.如权利要求1或2所述的直流电源远程控制器，其特征是所述的通信接口电路(2)，其通信字符由J1接收，J1的5脚接地并且通过C10连于MAX232的6脚，在J1的5脚与MAX232的2脚之间设有C7、C9，在MAX232的16脚加5V电压，MAX232的1脚与3脚之间设有C11，MAX232的4脚与5脚之间设有C12，MAX232的15脚接地；J1的2脚通过选择开关K2连接MAX232的14脚或MAX485的7脚；J1的3脚通过选择开关K1连接MAX232的13脚或MAX485的6脚；MAX485的4、1脚和MAX232的11、12脚分别与单片机AT89C51的11、10脚相连，MAX485的5、8脚之间设有C34，8脚加5V电压，5脚接地，2、3脚连通接单片机(1)AT89C51。
4.如权利要求3所述的直流电源远程控制器，其特征是所述的通信接口电路(2)的通信字符由J2接收，J2的1、2脚分别连于MAX491的12、11脚，其间设有R1；J2的3、4脚分别连于MAX491的10、9脚，其间设有R2；MAX491的2、5脚分别通过开关K3、K4与单片机AT89C51的11、10脚相连，MAX491的3、6、7脚连通接地，其4、14脚连通加5V电压通过C13接地。
5.如权利要求1或2所述的直流电源远程控制器，其特征是所述的开关量输出电路(8)，单片机(1)的8位数据总线(9)的数据线D0-D7与锁存器74HC377的数据输入端连接，74HC377的11脚与单片机(1)16脚连接；锁存器74HC377的12、15、16、19端连接光电隔离器U12TLP521-4的8、6、4、2脚，在U12TLP521-4的1、3、5、7脚与P+5V之间分别串接R7、R8、R9、R10和发光二极管D1、D2、D3、D4；在U12TLP521-4的10、12、14、16脚与+5V之间分别串接R18、R17、R16、R15，其脚9、11、13、15输出+5V电平。
6.如权利要求5所述的直流电源远程控制器，其特征是所述的开关量输出电路(8)还包括有锁存器74HC377的2、5、6、9端连接光电隔离器U13TLP521-4的8、6、4、2脚，在U13TLP521-4的1、3、5、7脚与P+5V之间分别串接R14、R13、R12、R11和发光二极管D33、D32、D31、D30；U13TLP521-4的16、14脚与+5V之间分别串接R19、R20，其脚13、15输出+5V电平。
7.如权利要求1或2所述的直流电源远程控制器，其特征是所述的状态量输入电路(7)，输入信号分别串接R43、R44、R45、R46和发光二极管D13、D14、D15、D16后接入光电隔离器U14TLP521-4的1、3、5、7脚，其U14TLP521-4的2、4、6、8脚接ICOM端；U14TLP521-4的16、14、12、10脚连接于总线驱动器74HC244的2、4、6、8脚；在U14TLP521-4的16、14、12、10与+5V之间分别串接R27、R28、R29、R30，其脚15、13、11、9接地；总线驱动器74HC244的输出端18、16、14、12与单片机(1)的8位数据总线(9)中的D0-D3连接。
8.如权利要求7所述的直流电源远程控制器，其特征是所述的状态量输入电路(7)，输入信号分别串接R47、R48、R49、R50和发光二极管D17、D18、D19、D20后接入光电隔离器U15TLP521-4的1、3、5、7脚，其U15TLP521-4的2、4、6、8脚接ICOM端；U15TLP521-4的16、14、12、10脚连接于总线驱动器74HC244的11、13、15、17脚；在U15TLP521-4的16、14、12、10与+5V之间分别通过R31、R32、R33、R34，其脚15、13、11、9接地；总线驱动器74HC244的输出端9、7、5、3脚与单片机(1)的8位数据总线(9)中的D1-D7连接；总线驱动器74HC244的20脚接P+5V并通过C35接地，其1、19脚连通接244G1。
专利摘要本实用新型涉及一种基于8位单片机的电源远程控制器，在主控计算机的控制下，实现对高精度高稳定度直流稳流电源或稳压电源的远程控制和远程测试。一种直流电源远程控制器，包括有单片机(1)，单片机(1)的地址总线(10)连接地址译码器(3)和数据储存器(4)，其特征是还包括有地址译码器(3)的译码输出端分别作为数据储存器(4)、数模转换电路(5)、模数转换电路(6)、状态量输入电路(7)和开关量输出电路(8)的选通地址；单片机(1)的8位数据总线(9)分别连接数据储存器(4)、数模转换电路(5)、模数转换电路(6)、状态量输入电路(7)、开关量输出电路(8)；单片机(1)的串行口与通信接口电路(2)连接。本实用新型实现了对高精度高稳定度直流稳流或稳压电源的远程分布控制。控制数据通信可靠，控制命令响应正确，具有良好的抗干扰能力；远控基准长期稳定度高。
文档编号G05B15/02GK2807318SQ20052007897
公开日2006年8月16日 申请日期2005年6月24日 优先权日2005年6月24日
发明者闫怀海, 高大庆, 张显来 申请人:中国科学院近代物理研究所