ATmega128的16路遥控单元电路分析

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本文介绍一款具有16 路遥控接点输出的ARTU-J16，该装置通过RS485(＄49.9800) 总线与上位机相连，作为远程继电器输出模块，用于接收计算机指令，执行系统的遥控操作或自动控制，继电器输出共16 路，装置拥有1600 组操作事件记录，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。
　　主控CPU
　　ARTU-J16 型16 路遥控执行单元设计采用ATMEL 公司的ATmega128(＄7.7012)，单芯片实现双路RS485(＄49.9800) 通讯、数据处理、事件记录存取，显示和16 路继电器常开接点的输出状态控制。ATmega128(＄7.7012) 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FlashROM、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。
　　拨码开关设定输入
　　拨码开关提供用户一个简化的人机接口，用于设定RS485(＄49.9800) 通讯中的地址、波特率、数据格式等设定功能，拨码开关（SW1）的10 位数据口都接10k 电阻上拉到Vcc，电路使用一个74HC244(＄0.1062)（IC5）数据缓冲器，把拨码开关的状态传送到8 位数据总线，剩余两根数据线则直接接到CPU 的I/O 端口（见图2）。

　　通讯方式
　　通讯方式采用双路RS485(＄49.9800) 方式，调试及设定和上位机通讯部分在物理上分成两路，互不干扰，有效防止可能存在的误操作（见图3）。

　　看门狗控制
　　掉电自动保存部分使用MAX691CWE(＄3.9658)（IC8）作为电源管理，在系统有辅助供电的情况下保证IC3 由主电源Vcc 供电，当主电源掉电时则自动切换到后备电池供电方式。同时此芯片还兼有看门狗功能，在系统死机的极端情况下及时　复位CPU 使系统快速恢复至受控状态（见图5）。

　　继电器控制及输出
　　继电器控制输出使用一个74HC273(＄0.1038)（IC14）锁存需要输出的8 路继电器输出状态，再经由ULN2803(＄0.1800)（IC15）驱动对应的继电器（K1 只是16 路中的一路），二极管D1 可以旁路继电器K1 在断开的瞬间所产生的反向电流，而并接在K1输出接点上的压敏电阻VZ1 则可以吸收关断后级感性负载所产生的反向电动势，有效延长输出继电器触点的寿命（见图6）。

　　ARTU-J16 遥控单元国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心测试，符合相关标准要求。该产品已在某油田供水供电公司、苏州某税务大厦、内蒙某煤矿等工程配电监控系统中得到应用，降低了投资成本，产生了较好的社会和经济效益。