Разработка аппаратной части системы сбора и обработки данных, страница 2

Функционирование микроконтроллера обеспечивается внешним кварцевый генератор PK206 (Q1) с частотой 32768Гц, который подключается к 9-ой и 10-ой ножкам микроконтроллера MSP430P325.

Заданная погрешность в 0,01% обеспечивается нашим выбором в пользу микроконтроллера с 14-ти разрядным АЦП т.к. .

Аппаратный сброс микроконтроллера реализован с помощью интегрирующей RC-цепи, в которой сопротивление R2 = 5 kΩ и емкость C1 = 0,1 мкФ.

Сопротивление R1 выбираем из тех соображений, что на АЦП должны подаваться сигналы, которые не превышают по амплитуде напряжение питания: .

Характеристики микроконтроллера:

-  напряжение питания 2,5 – 5,5 V;

-  порты ввода-вывода: 8 линий;

-  последовательное программирование (JTAG);

-  защита программного кода;

-  16 Кбайт ROM, 512 байт RAM;

-  корпус: 64 QFP.

Рис. 2. Микроконтроллер MSP430C325.

Таблица 1. Используемые контакты микроконтроллера MSP430C325.

Номер вывода	Ножка	Назначение
1, 2, 3	AVcc, DVcc, SVcc	Напряжение питания
28 – 31	P0.1 – P0.4	Цифровой вход/выход
33 – 40	S3 – S10	Цифровой выход
61	А0	Вход АЦП
9, 10	Xin, Xout/TCLK	Тактовый генератор
63, 64	AVss, DVss	Земля
59	RST/NMI	Вход сброса

4.2 Мультиплексор MUX16FT

Исходя из того, что максимальная частота сигналов 1 Hz то по теореме Котельникова, выбранный мультиплексор подходит т. к. необходимая частота проверки не менее 16×2 Hz, т.е. мультиплексор успеет опросить каждый свой канал.

Характеристики мультиплексора:

-  входные напряжения: от –10 V до +10 V;

-  время переключения 2 мкс ();

-  защита от перегрузки по напряжению.

Рис. 3. Мультиплексор MUX16FT.

Таблица 2. Используемые контакты мультиплексора MUX16FT.

Номер вывода	Ножка	Назначение
1, 27	+V, –V	Напряжение питания
19 – 26, 4 – 11	S1 – S16	Входы
14 – 17	А0 – A3	Управляющий вход
18	Enable	Разрешение мультиплексирования
12	GND	Земля
28	DRAIN	Выход

4.3 Микроконтроллер ADM485

Рис. 3. Микроконтроллер ADM485.

Этот микроконтроллер позволяет осуществлять обмен данными с системой верхнего уровня по интерфейсу RS485.

Протокол связи RS485 является наиболее широко используемым промышленным стандартом, использующим двунаправленную сбалансированную линию передачи. Протокол поддерживает многоточечные соединения, обеспечивая создание сетей с количеством узлов до 32 и передачу на расстояние до 1200 м со скоростью 10 Мбит/с (максимум). Использование повторителей RS485 позволяет увеличить расстояние передачи еще на 1200 м или добавить еще 32 узла. Стандарт RS485 поддерживает полудуплексную связь. Для передачи и приема данных достаточно одной скрученной пары проводников.

Таблица3. Характеристики протокола RS485.

	Протокол RS485
Режим работы	Дифференциальный
Допустимое число Tx и Rx	32 Tx, 32 Rx
Максимальное расстояние	1200 м
Максимальная скорость передачи данных	10 Мбит/с
Минимальный выходной диапазон драйвера	± 1,5 V
Максимальный выходной диапазон драйвера	± 5 V
Максимальный ток короткого замыкания драйвера	250 mA
Сопротиление нагрузки Tx	54 Ω
Чувствительность по входу Rx	± 200 mV
Максимальное входное сопротивление Rx	12 kΩ
Диапазон напряжений входного сигнала Rx	от –7 V до +12 V
Уровень логической единицы Rx	> 200 mV
Уровень логического нуля Rx	< 200 mV

Таблица 4. Используемые контакты микроконтроллера ADM485.

Номер вывода	Ножка	Назначение
1	RO	Выход приемника
2	RE	Разрешение приема
3	DE	Разрешение передачи
4	DI	Вход передатчика
5	GND	Земля
6	A	Канал передачи данных
7	B	Канал передачи данных
8	VCC	Напряжение питания, 5 V

4.4 Разъемы

Для подключения входных и выходных каналов к системе используются 16 и 10-контактные разъемы 2РМ. Для соединения с системой верхнего уровня используется разъем RS485.

5 Спецификация элементов

Таблица 5. Спецификация элементов.

Обозначение на схеме	Тип элемента	Количество	Примечание
Емкость
C1	К10 – 17б	1	0,1 мкФ ±5%
Кварцевый резонатор
Q1	PK206	1	32 kHz
Микросхемы
DD1, DD2	MUX16FT	2
DD3	MSP430P325	1
DD4	ADM485	1
Резисторы
R1	МЛТ – 0,125	16	100 kΩ ±5%
R2	МЛТ – 0,125	1	5 kΩ ±5%