32通道开关信号采集系统的设计与实现

摘要：针对现代工业控制系统中开关量控制的问题，提出通过上位机与控制板的通讯来实现对开关量控制的方法，以STC89C51单片机为核心，设计了一种带有RS485通讯接口的多路开关量控制板，实现了开关量信号采集、控制、显示、判断及执行相应操作功能。
关键词：开关量；RS485；STC89C51；控制模块

在现代工业控制系统中，各级设备的启动、停止，对整个系统的运行状况有着一定的影响，对这些装置开关量信号的采集、动作时序的记录也显得尤为重要。因此有必要设计一种开关量信号采集卡，来对这些信号进行采集，以便对设备运行状态、生产事故的检测和分析及查询提供依据。本文介绍的32通道开关信号采集卡采用增强型STC89C51单片机为核心，可对32路开关量输入信号进行采集，对开关量的跳变波形及发生时间进行实时测量，并将数据上传至上位机历史数据库。同时，可通过与上位机软件的配合对历史数据进行查询，以分析系统运行情况。
采集卡留有UART通讯接口，与控制器联网，将采集的数据输送到控制器处理后，冉发送到工作站显示状态，并同时记录事件发生的时间和状态，将记录的数据存入工作站历史数据库。

1 信号采集卡总体设计
采集卡在卡件主面板上以32通道LED灯指示通道信号状态，同时在通道与通道之间、通道与底板之间进行隔离，并实现了与现场的电磁屏蔽，以保证测量到的信号不受干扰。采集卡模块指标如表1所示。

同时，采集卡通过UART通讯接口，通讯物理层使用RS-485总线驱动芯片SN65LBC184，通讯协议采用modbus协议，与控制器联网，将所采集的数据发送到控制器中。

2 采集卡硬件设计
32通道开关量信号采集卡硬件电路由信号采集电路、单片机系统、通讯接口电路、外接引脚、人机接口五部分组成，其硬件电路结构示意图如图1所示。