SR331芯片在車輛段脫軌器微機監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用

1 前言

巡檢系統(tǒng)目前該產(chǎn)品已應(yīng)用在中國鐵路、軍隊、公安、郵政、電信、移動、糧庫、石油、公交、高速公路、企事業(yè)及商業(yè)城、酒店、科技大廈、小區(qū)物業(yè)管理等各行各業(yè)。

一個企業(yè)會因一場大火或一次重大事故毀掉幾十年的基業(yè)，無疑也會影響決策者和主要部門領(lǐng)導(dǎo)的業(yè)績。重大安全事故的頻頻發(fā)生，不僅給國家造成巨大財產(chǎn)損失，而且對人民生命安全也構(gòu)成了巨大威脅，各類安全事故引起中國領(lǐng)導(dǎo)人高度重視。安全管理盡管年年講、月月講、天天講、終因管理手段落后始終難以落到實處。而智能巡檢管理系統(tǒng)則是將過去認為無法實現(xiàn)的管理手段變成現(xiàn)實，它必將造福于人民，造福于社會。

隨著社會的發(fā)展與進步，各行各業(yè)對管理工作要求越來越規(guī)范化、科學(xué)化、數(shù)據(jù)化。過去各種安全事故多與崗位工作人員玩忽職守、思想麻痹存在僥幸心里分不開，此類約占事故比例的80％以上，因此采用國際較先進的感應(yīng)智能巡檢管理系統(tǒng)，無疑是消除各種隱患的有力措施。

1999年初，新鄉(xiāng)三瑞電子技術(shù)有限公司精心研制了一種高可靠性、遠距離、多機、分時雙工串行通信芯片SR331，并由中國***加工生產(chǎn)。該器件的最大特點是可能、穩(wěn)定。SR331利用20mA電流環(huán)、光電隔離、多機通信原理有效地實現(xiàn)了復(fù)雜電磁環(huán)境下的多機通信，在通信距離為1000m時，通信速率達9600bps，而其下位機沒有數(shù)量限制。

2、SR331芯片介紹

SR331是遠距離通信芯片，其主要特點是：可靠性高（這正是研制SR331的初衷）和對下位機數(shù)量沒有限制。

SR331采用的電源電壓為5±0.5V；并采用TTL電平，它的RxD和TxD直接與單片機（如AT89C51）連接；其MTBF大于100萬小時；工作溫度范圍為-30～+70℃。SR331采用8腳DIP封裝，其管腳排列如圖1所示。各引腳的功能定義如下：

1腳：T+，發(fā)送正端；

2腳：T-，發(fā)送負端；

3腳：RxD，接收端，接本地CPU的RxD；

4腳：GND，接地，通常接本地CPU的地；

5腳：R-，接收負端；

6腳：R+，接收正端；

7腳：TxD，發(fā)送端，接本地CPU的RxD；

8腳：Vcc，+5V的電源端，接本地CPU的Vcc。

3 點對點串行雙工通信

利用20mA電流環(huán)、光電隔離實現(xiàn)計算機與單片機點對點通信的原理在其它文獻[1]中介紹較多，這里不再敘述。

MAX232用來實現(xiàn)計算機的標準串行口COM1所輸出的RS-232信號電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換。計算機串行口X1-TxD腳的常態(tài)為-12V，D1的9腳輸出低電平（0V）到SR331的D2的TxD腳，此時，環(huán)路A[（8V）→（R1）→（RP1）→（D3的R+腳）→（D3的R-腳）→（D2的T+腳）→（D2的T-腳）→GND（上位機端）]無電流通過，D3的RxD腳輸出高電平（+5V）送給單片機90C51；而當計算機發(fā)送信息的起始位時，此時，環(huán)路A有20mA的電流通過，D3的RxD腳輸出低電平（0V），從而實現(xiàn)上位機到下位機的通信。

當單片機89C51KD4中TxD腳的常態(tài)為高電平+5V時，環(huán)路B[8V]→（R2） →（RP2） →（D2的R+腳） →（D2的R-腳）→（D3的T+腳）→（D3的T-腳）→GND（上位機端）無電流通過，此時D2的RxD腳輸出的高電平（+5V）經(jīng)MAX232轉(zhuǎn)換為-12V送給計算機；從而實現(xiàn)下位機到上位機的通信。根據(jù)通信距離的遠近調(diào)節(jié)RP1和RP2可以使環(huán)路A和環(huán)路B中的電流為20mA。

4 多機主從式分時雙工串行通信

計算機與單片機的通信除點對點的通信以外，在許多現(xiàn)場控制中，還會出現(xiàn)一機對多機或多機間的通信。該設(shè)計要求下位機要服從上位機的調(diào)度和支配，即單片機的通信方式要使用串行口通信方式2，也就是利用第9位。通信各方約定如下：

上位機向下位機發(fā)送地址信息時，其第9位必須為1，當向下位機發(fā)送命令時，其第9位必須為0。

圖3所示為上位機與多個下位機進行分時雙工串行通信的電路原理圖。當上位機通過SR331向下位機發(fā)送地址、命令時，置SM2=0，以準備接收命令。然后向上位機回送信息。每個下位機均可單獨向上位機發(fā)送信息。平樣就實現(xiàn)了上位機與多個下位機的分時通信。

5 結(jié)束語

本文是為了解決多機遠距離通信的可靠性問題，新鄉(xiāng)三瑞電子技術(shù)有發(fā)公司才下決心研制SR331，可喜的是：SR331具有出人意料的高可靠性，并且環(huán)境適應(yīng)能力強，無須中繼，同時對下位機的數(shù)量沒有限制（太多時，在電阻R1前使用較高電壓即可）。目前，SR331已經(jīng)成功應(yīng)用于鄭州車輛段脫軌器微機監(jiān)控系統(tǒng)（具有29個下位機）、新鄉(xiāng)車輛段脫軌器微機監(jiān)控系統(tǒng)（具有12個下位機）、新鄉(xiāng)車輛段列車試風(fēng)微機監(jiān)控系統(tǒng)（具有4個下位機）、洛陽車輛段脫軌器微機監(jiān)控系統(tǒng)（具有12個下位機）、洛陽車輛段空氣壓縮機微機監(jiān)控系統(tǒng)（具有4個下位機）等系統(tǒng)中。現(xiàn)在，投入實現(xiàn)運行的300多片在連續(xù)工作500天后無一損壞。由此可見，SR331具有極高的可靠性。