基于ATmega128的32路遥信单元的设计及应用

摘要：介绍一款基于8位单片机ATmega128为主控芯片，具有监测32路开关量信号输入的ARTU-K32型遥信单元设计原理，以及该产品主要技术指标与应用案例。

　　0引言

　　在电力及工业自动化控制系统中，存在着大量如断路器的分合、电机的启停，电磁阀的开闭等执行机构状态需要检测并把状态反馈回控制单元，从而构成闭环控制。在以往的系统设计中常使用多个PLC或带有通讯和开关量输入功能的现场仪表组成一个远程自动控制系统，但PLC高昂的成本和繁琐的系统结构给自动化设计、应用带来困扰。

　　本文介绍一款具有32路遥信接点输入的ARTU-K32，该装置可接受32路有源或无源接点，把开关量信号经通讯实现和上位机监控系统的数据交换，32个通道扫描一周仅需时间为1ms，同时拥有2000组输入状态事件记录，带GPS校时功能,在外部电源掉电后可以保证SOE事件记录一个月内不丢失，相对以往控制方式，本设计在简化控制网络结构的同时，提供了一种低成本，高可靠性的替代方案。

　　1 电路设计原理

　　ARTU-K32遥信单元硬件电路包括主CPU芯片、拨码开关设定输入、实时时钟、双路RS485通讯、SOE事件记录存储、看门狗控制、光电隔离输入采集、供电电源模块等8部分组成。（见图1）

图1 电路结构

　　1.1 主控CPU

　　32路开关量信号采集单元（ARTU-K32）设计采用ATMEL公司的ATmega128,单芯片实现双路RS485通讯、数据处理、事件记录存取，显示状态控制等。ATmega128是ATMEL公司推出的一款8位RISC结构高速低功耗单片机，在16M时钟频率时系统性能可达16MIPS，内带128k的Flash、4k的EEPROM、4k系统SRAM；可扩展64k外部存储器；两路UART通讯口。同时该芯片拥有JTAG在线编程口，方便用户调试，降低了开发成本，53个可编程I/O口可以挂接足够多的外围设备。