SR331芯片在車輛段脫軌器微機(jī)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(guó)鐵路、軍隊(duì)、公安、郵政、電信、移動(dòng)、糧庫(kù)、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(gè)企業(yè)會(huì)因一場(chǎng)大火或一次重大事故毀掉幾十年的基業(yè)，無(wú)疑也會(huì)影響決策者和主要部門領(lǐng)導(dǎo)的業(yè)績(jī)。重大安全事故的頻頻發(fā)生，不僅給國(guó)家造成巨大財(cái)產(chǎn)損失，而且對(duì)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(guó)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(shí)處。而智能巡檢管理系統(tǒng)則是將過(guò)去認(rèn)為無(wú)法實(shí)現(xiàn)的管理手段變成現(xiàn)實(shí)，它必將造福于人民，造福于社會(huì)。

隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，各行各業(yè)對(duì)管理工作要求越來(lái)越規(guī)范化、科學(xué)化、數(shù)據(jù)化。過(guò)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(kāi)，此類約占事故比例的80％以上，因此采用國(guó)際較先進(jìn)的感應(yīng)智能巡檢管理系統(tǒng)，無(wú)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(yuǎn)距離、多機(jī)、分時(shí)雙工串行通信芯片SR331，并由中國(guó)***加工生產(chǎn)。該器件的最大特點(diǎn)是可能、穩(wěn)定。SR331利用20mA電流環(huán)、光電隔離、多機(jī)通信原理有效地實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜電磁環(huán)境下的多機(jī)通信，在通信距離為1000m時(shí)，通信速率達(dá)9600bps，而其下位機(jī)沒(méi)有數(shù)量限制。

2、SR331芯片介紹

SR331是遠(yuǎn)距離通信芯片，其主要特點(diǎn)是：可靠性高（這正是研制SR331的初衷）和對(duì)下位機(jī)數(shù)量沒(méi)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(jī)（如AT89C51）連接；其MTBF大于100萬(wàn)小時(shí)；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(fù)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(fù)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行雙工通信

利用20mA電流環(huán)、光電隔離實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的原理在其它文獻(xiàn)[1]中介紹較多，這里不再敘述。

MAX232用來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)串行口COM1所輸出的RS-232信號(hào)電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換。計(jì)算機(jī)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(shí)，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(jī)端）]無(wú)電流通過(guò)，D3的RxD腳輸出高電平（+5V）送給單片機(jī)90C51；而當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送信息的起始位時(shí)，此時(shí)，環(huán)路A有20mA的電流通過(guò)，D3的RxD腳輸出低電平（0V），從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)到下位機(jī)的通信。

當(dāng)單片機(jī)89C51KD4中TxD腳的常態(tài)為高電平+5V時(shí)，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(jī)端）無(wú)電流通過(guò)，此時(shí)D2的RxD腳輸出的高電平（+5V）經(jīng)MAX232轉(zhuǎn)換為-12V送給計(jì)算機(jī)；從而實(shí)現(xiàn)下位機(jī)到上位機(jī)的通信。根據(jù)通信距離的遠(yuǎn)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(jī)主從式分時(shí)雙工串行通信

計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的通信除點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信以外，在許多現(xiàn)場(chǎng)控制中，還會(huì)出現(xiàn)一機(jī)對(duì)多機(jī)或多機(jī)間的通信。該設(shè)計(jì)要求下位機(jī)要服從上位機(jī)的調(diào)度和支配，即單片機(jī)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(jī)向下位機(jī)發(fā)送地址信息時(shí)，其第9位必須為1，當(dāng)向下位機(jī)發(fā)送命令時(shí)，其第9位必須為0。

圖3所示為上位機(jī)與多個(gè)下位機(jī)進(jìn)行分時(shí)雙工串行通信的電路原理圖。當(dāng)上位機(jī)通過(guò)SR331向下位機(jī)發(fā)送地址、命令時(shí)，置SM2=0，以準(zhǔn)備接收命令。然后向上位機(jī)回送信息。每個(gè)下位機(jī)均可單獨(dú)向上位機(jī)發(fā)送信息。平樣就實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)與多個(gè)下位機(jī)的分時(shí)通信。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文是為了解決多機(jī)遠(yuǎn)距離通信的可靠性問(wèn)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(qiáng)，無(wú)須中繼，同時(shí)對(duì)下位機(jī)的數(shù)量沒(méi)有限制（太多時(shí)，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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（具有29個(gè)下位機(jī)）、新鄉(xiāng)車輛段脫軌器微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（具有12個(gè)下位機(jī)）、新鄉(xiāng)車輛段列車試風(fēng)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（具有4個(gè)下位機(jī)）、洛陽(yáng)車輛段脫軌器微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（具有12個(gè)下位機(jī)）、洛陽(yáng)車輛段空氣壓縮機(jī)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（具有4個(gè)下位機(jī)）等系統(tǒng)中。現(xiàn)在，投入實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的300多片在連續(xù)工作500天后無(wú)一損壞。由此可見(jiàn)，SR331具有極高的可靠性。