农业通用数字量输入模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种农业通用数字量输入模块，包括有微控制器、DI输入接口，微控制器的信号输入端与DI输入接口连接，微控制器还与电源模块、RS485地址设置模块、RS485通信模块连接，RS485通信模块包括有电气隔离模块、RS485接口，RS485通信模块用于与监控器连接；电源模块提供各模块功能所需的电压和功率需求，DI输入接口用于采集外部输入数字量信号的跳变并送往微控制器进行处理，再通过RS485通信模块将采集到的数据传送给监控器，同时监控器将电磁阀通断、泵的运行、手动反馈、报警反馈等状态信号传送给微控制器。本实用新型电路结构简单，信号处理稳定，信号传输通畅、快捷。
【专利说明】农业通用数字量输入模块
【技术领域】
[0001] 本实用新型主要涉及电子电路领域，尤其涉及一种农业通用数字量输入模块。
【背景技术】
[0002] DI模块，即数字量输入模块，负责系统外接数字量信号的采集，主要应用于设备状 态反馈输入，通常DI模块设计有8路输入通道。一般的DI模块会有信号处理不稳定、信号 输出不顺畅的问题。 实用新型内容
[0003] 本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种农业通用数字量输入模 块。
[0004] 本实用新型是通过以下技术方案实现的：
[0005] 农业通用数字量输入模块，其特征在于：包括有微控制器、DI输入接口，微控制器 的信号输入端与DI输入接口连接，微控制器还与电源模块、RS485地址设置模块、RS485通 信模块连接，RS485通信模块包括有电气隔离模块、RS485接口，RS485通信模块用于与监控 器连接；电源模块提供各模块功能所需的电压和功率需求，DI输入接口用于采集外部输入 数字量信号的跳变并送往微控制器进行处理，再通过RS485通信模块将采集到的数据传送 给监控器，同时监控器将电磁阀通断、泵的运行、手动反馈、报警反馈状态信号传送给微控 制器。
[0006] 所述的农业通用数字量输入模块，其特征在于：所述的电源模块的电压输入端可 以接入DC12?40V范围内的电压。
[0007] 所述的农业通用数字量输入模块，其特征在于：所述的微控制器的主控芯片采用 STM32F103CBT6。
[0008] 本实用新型的优点是：
[0009] 本实用新型电路结构简单，DI输入接口用于采集外部输入数字量信号的跳变并送 往微控制器进行处理，再通过RS485通信模块将采集到的数据传送给监控器，同时监控器 将电磁阀通断、泵的运行、手动反馈、报警反馈等状态信号传送给微控制器，信号处理稳定， 信号传输通畅、快捷。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0011] 图2a为给DI模块供电的电源模块的主芯片供电原理图。
[0012] 图2b为给微控制器供电的电源模块的变压原理图。
[0013] 图2c为给RS485总线供电的电源模块的变压原理图。
[0014] 图3a为微控制器的最小系统示意图。
[0015] 图3b为去耦电容的连接示意图。
[0016] 图4a为微控制器工作的必要外围电路的晶振电路。
[0017] 图4b为微控制器工作的必要外围电路的拨码盘开关电路。
[0018] 图4c为微控制器的Β00Τ0引脚的接地示意图。
[0019] 图4d为微控制器工作的必要外围电路的复位电路。
[0020] 图4e为微控制器工作的必要外围电路的调试接口示意图。
[0021] 图5为RS485总线的相关电路图。
[0022] 图6为DI模块一路数字量输入相关电路图。
【具体实施方式】
[0023] 如图1所示，农业通用数字量输入模块，包括有微控制器1、DI输入接口 2,微控制 器1的信号输入端与DI输入接口 2连接，微控制器1还与电源模块3、RS485地址设置模 块4、RS485通信模块5连接，RS485通信模块5包括有电气隔离模块5-1、RS485接口 5-2， RS485通信模块5用于与监控器6连接；电源模块3提供各模块功能所需的电压和功率需 求，DI输入接口 2用于采集外部输入数字量信号的跳变并送往微控制器1进行处理，再通 过RS485通信模块5将采集到的数据传送给监控器6,同时监控器6将电磁阀通断、泵的运 行、手动反馈、报警反馈等状态信号传送给微控制器1。
[0024] 电源模块3的电压输入端接入DC24V电压7。微控制器的主控芯片采用 STM32F103CBT6。
[0025] 图2所示为给DI模块供电的电源模块原理图。24V直流电压输入，经过用于电源 反接保护的二极管1N4007后，经过额定电流为0. 5A的可恢复保险丝，LM2595S-5. 0将24V 的输入电压转换为5V的输出电压，右侧的D302为电源指示灯，若电源芯片正常工作，LED 亮。输出的5V经过B0505LS-1W隔离出一路5V的输出，用于给485总线供电，两端的电容 用于稳压和去耦。隔离前的5V输出再经过NVC1117-3. 3线性电源芯片转换为3. 3V输出， 用于给MCU供电，两边的电容用于稳压。
[0026] 图3所示为本模块选用的主控芯片STM32F103CBT6微控制器，C103、C104、C105、 C106、C107和C108为MCU所需的去耦电容。该芯片工作的必要外围电路搭建，包括启动模 式配置端口、下载口、复位口和外部晶振，将在下面分别说明。
[0027] 图4所示为STM32F103CBT6微控制器工作的必要外围电路。晶振电路用于给CPU 以及它的实时时钟提供工作时钟，选用8M外部晶振，0SC_IN和0SC_0UT引脚直接与MCU的 相应引脚相连，提供精确的时钟信号，使得MCU最高主频可达72M;拨码盘开关电路选用了 4 路拨码开关，每路均连接了 10K的上拉电阻，用户通过设置拨码开关，设置本机CAN模块地 址，实现CAN通信；芯片的Β00Τ0引脚通过电阻接地，表示用户闪存存储器被选为启动区，即 通过芯片自身的Flash启动；复位电路采用在MCU的NRST接口上加上拉电阻的方式，没有 手动复位功能；调试接口采用SWD接口，只需4只引脚即可完成程序的下载和调试。
[0028] 图5所示为RS485总线的相关电路。ADUM1201为数字光稱，可隔离2路信号，用 于MCU(3. 3V)和外部RS485设备（5V)的信号隔离，0201、0202、0203、0204均为去耦电容。 MAX485ESA为485总线收发器，该芯片的2、3脚为使能控制信号端，用于控制发送器与传输 线的切断与连接。串联的2个20 Ω电阻R205和R206目的是防止485总线的A端和B端 短路时，影响RS485总线上的其他设备通信，并联的TVS防雷管D202用于当两输入端与地 之间出现瞬变干扰时，通过防雷击管的放电可起到一定的保护作用，并联的120Ω的终端 电阻R203用以总线的阻抗匹配，可以避免信号反射。当该监控器是总线终端时，将跳线短 路，否则跳线保持断开。该收发器的检测灵敏度为±200mV，当A端与B端相差在200mV以 内的时候，输出为不确定，所以在A端与B端的输出上分别加了上拉与下拉电阻，当485主 线无外设进行信息发送的时候，收发器的A端与B端呈现唯一的高电平，这样就避免了不确 定的信号被接收。
[0029] 图6所示为DI模块一路数字量输入相关电路。对于数字量输入信号，只需与24VAC 串联以后，经D203半波整流和C205、C213过滤后送入控制器。R207用来限定D211的电流， LED灯D211的点亮与否来表示有无状态信号输入。光电隔离芯片TPL521实现了外部输入 信号与内部电路的电气隔离，TPL521的输出端连接一个反相器SN74LS04D，反相器左端接 一个上拉电阻，使输入状态信号与送入控制器的信号逻辑一致。
【权利要求】
1. 农业通用数字量输入模块，其特征在于：包括有微控制器、DI输入接口，微控制器的 信号输入端与DI输入接口连接，微控制器还与电源模块、RS485地址设置模块、RS485通信 模块连接，RS485通信模块包括有电气隔离模块、RS485接口，RS485通信模块用于与监控器 连接；电源模块提供各模块功能所需的电压和功率需求，DI输入接口用于采集外部输入数 字量信号的跳变并送往微控制器进行处理，再通过RS485通信模块将采集到的数据传送给 监控器，同时监控器将电磁阀通断、泵的运行、手动反馈、报警反馈状态信号传送给微控制 器。
2. 根据权利要求1所述的农业通用数字量输入模块，其特征在于：所述的电源模块的 电压输入端接入电压范围DC12?40V。
3. 根据权利要求1所述的农业通用数字量输入模块，其特征在于：所述的微控制器的 主控芯片采用STM32F103CBT6。
【文档编号】G05B19/042GK203894580SQ201420079216
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】郭强, 费琼 申请人:上海邦伯现代农业技术有限公司