專利名稱：光數據采集控制模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光數據采集控制模塊。
背景技術：
眾所周知，數據采集控制模塊是一種以遠程數據采集作為平臺，將通信芯片、中央處理芯片、存儲芯片和I/O單元等集成在一塊電路板上，使其具有數據采集、數據傳輸等功能的模塊。通常，數據采集控制模塊可分為模擬量輸入/輸出采集模塊、數字開關量輸入/輸出模塊以及脈沖/頻率采集模塊。現有數據采集控制模塊中的通信芯片通常采用RS485、RS422或以太網規約，通過電纜與外圍上位機進行數據通訊；然而，這種通訊方式卻存在以下缺點 I、傳輸距離短I) RS485通訊距離在I. 5KM以下；2)以太網通訊距離在100M以下。2、抗干擾能力低由于使用電纜傳輸數據，因此，同一電纜溝中的電纜易影響電纜中的數據傳輸。3、防雷擊能力弱(由于電纜本身性質決定了其具有易受到感應雷的雷擊的缺點);同時當一個設備遭雷擊時，電纜會將雷引到其他設備，從而使得在同一通訊線上設備全部受影響。4、當RS485通訊線上有一個設備損壞(該設備輸出變為高電平)，通訊線其它設備通訊均不正常，即設備無法進行通訊。為了克服上述確定，可以采用獨立于數據采集控制模塊并與其通信芯片連接的光端機來傳輸數據，然而這種改進措施仍然存在以下缺點I、增加了設備接線環節；2、增加了設備成本；3、降低了設備的可靠性。另外，現有數據采集控制模塊中的中央處理芯片通常選用8051系列產品；該產品是一種8位元的單芯片微控制器，屬于MCS-51單芯片的一種，由英特爾公司于1981年制造。然而，到現在，有更多的IC設計商，如ATMEL、飛利浦、華邦等公司，相繼開發了功能更多、更強大的兼容產品，因此，現有的這種中央處理芯片已經越來越不能滿足用戶的需求了。相應地，現有數據采集控制模塊中的存儲芯片和I/O單元均采用的是中央處理芯片內部的存儲器和I/O接口，然而，這種存儲器的容量較小，I/O接口的擴展性較差。鑒于上述情況，現在迫切需要對這種數據采集控制模塊進行改進。
實用新型內容為了解決上述現有技術存在的問題，本實用新型旨在提供一種光數據采集控制模塊，以實現有效增加通訊傳輸距離，并避免受到雷擊影響，提高抗干擾能力以及可靠性和安全性的目的。本實用新型所述的光數據采集控制模塊，它包括單芯片微控制器，其通過一 TTL電平光收發一體模塊與外圍的遠端主機通訊連接；以及與所述單芯片微控制器連接、用于采集外部數據的輸入輸出單元。在上述的光數據采集控制模塊中，所述模塊還包括分別通過一三態輸出D觸發器與所述單芯片微控制器連接的波特率撥碼開關和地址撥碼開關。在上述的光數據采集控制模塊中，所述模塊還包括與所述單芯片微控制器連接 的存儲芯片。在上述的光數據采集控制模塊中，所述TTL電平光收發一體模塊通過光纖與所述遠端主機連接。在上述的光數據采集控制模塊中，所述波特率撥碼開關和地址撥碼開關分別連接在兩個三態輸出D觸發器的D輸入端。在上述的光數據采集控制模塊中，所述兩個三態輸出D觸發器的Q輸出端均與所述單芯片微控制器連接。由于采用了上述的技術解決方案，本實用新型通過采用TTL電平光收發一體模塊將光通訊與數據采集控制模塊結合在一起，使數據采集控制模塊具有光通訊能力，并且節約了能耗，節省了外圍設備，達到了降低設備成本、簡化接線線路、降低設備的成本的目的。由于TTL電平光收發一體模塊通過光纖與遠端主機進行數據傳輸，因此，大大提高了數據傳輸距離(達< 20KM)、數據傳輸的可靠性、抗干擾能力以及抗雷擊能力(不會遭到感應雷的雷擊)。
圖I是本實用新型一種光數據采集控制模塊的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，給出本實用新型的較佳實施例，并予以詳細描述。如圖I所示，本實用新型，即光數據采集控制模塊，它包括單芯片微控制器I (CPU)、TTL電平光收發一體模塊2、存儲芯片3、輸入輸出單元4、波特率撥碼開關5、兩個三態輸出D觸發器6和地址撥碼開關7，其中輸入輸出單元4與單芯片微控制器I連接(其與單芯片微控制器I的數據線連接)，用于采集外部數據，并對外部數據進行處理，如對模擬量信號、開關量信號、脈沖/頻率的分析等；存儲芯片3與單芯片微控制器I連接(其數據線、地址線和讀寫線分別與單芯片微控制器I的數據線、地址線和讀寫線連接)，用于將輸入輸出單元4采集到的數據以及遠端主機8發送的數據進行存儲，當外部設備來查詢數據時，再將存儲的數據發給單芯片微控制器I ;單芯片微控制器I與TTL電平光收發一體模塊2連接，TTL電平光收發一體模塊2通過光纖與外圍的遠端主機8通訊連接，即單芯片微控制器I通過TTL電平光收發一體模塊2與遠端主機8進行數據通訊，用于對數據進行處理并對處理過程進行控制，包括對遠端主機8發來的數據進行處理，并將本機的狀態、輸入和輸出狀態等發回遠端主機8 ;具體來說TTL電平光收發一體模塊2的RX端口與單芯片微控制器I的RXD端口連接，從而將從遠端主機8接收到的上位機數據發送 給單芯片微控制器I ;TTL電平光收發一體模塊2的TX端口與單芯片微控制器I的TXD端口連接，從而將單芯片微控制器I處理完的數據發給遠端主機8 ；單芯片微控制器I可以對遠端主機8發來的數據進行處理(處理內容是否發給本機，數據交驗是否存在錯誤，是查詢命令還是控制命令)；單芯片微控制器I可以將遠端主機8發來指令和數據存入存儲芯片3 ；單芯片微控制器I可以對輸入輸出單元4進行查詢，將查詢的內容存入存儲芯片3，當遠端主機8來查詢時將數據發回遠端主機8 ；單芯片微控制器I可以對輸入輸出單元4進行控制，將遠端主機8發來的控制指令在輸入輸出單兀4輸出。波特率撥碼開關5和地址撥碼開關I分別用于設置波特率及本機地址，從而便于設備維護、便捷(現有的數據采集控制模塊中有的廠家提供地址碼和波特率設置，有的不提供地址碼和波特率設置，或通過軟件設置)；波特率撥碼開關5和地址撥碼開關7分別與一個三態輸出D觸發器6的D輸入端連接，兩個三態輸出D觸發器6的Q輸出端與單芯片微控制器I的數據線連接；三態輸出D觸發器6的Q輸出端在不讀取波特率和地址時處于高阻狀態；單芯片微控制器I加電后(初始化時)首先通過三態輸出D觸發器6讀取波特率撥碼開關5和地址撥碼開關7的值，以確定通訊波特率、校驗、停止位和從機(本機)地址，具體來說I、波特率撥碼開關5對本機的通訊規約進行設置(波特率2. 4K、4. 8K、9. 6K、19. 2K、38. 4K ;奇偶校驗奇、偶和無；停止位1位和2位；均可通過波特率撥碼開關5進行設定)。2、地址撥碼開關7對本機地址進行設置(本機地址I 254 ;均可通過地址撥碼開關7進行設定)。3、單芯片微控制器I通過兩個三態輸出D觸發器6讀取地址碼和波特率、校驗及校驗位的值，從而與遠端主機8建立通訊(波特率、校驗、停止位必須和遠端主機8相同；若不同，本機就不能和遠端主機8進行數據通訊)。4、單芯片微控制器I還可以通過波特率撥碼開關5和地址撥碼開關7對本機進行自檢。5、在多機通訊中，當從機接收到符合本機地址的通訊命令時，執行相應的命令。本實施例中，單芯片微控制器I采用AT89C52型CPU。本實施例中，TTL電平光收發一體模塊2的通訊協議為modbus，它可以采用武漢元創光電科技有限公司生產的型號為ocm3351的產品，或者米用武漢邁威光電技術有限公司生成的型號為MW3251的產品。TTL電平光收發一體模塊2的特點如下I、具有SC/FC插拔式或FC尾纖型光接口，可實現單模或多模光收發一體化；2、單 +3. 3V/+5V 供電；[0047]3、接口電平兼容標準TTL電平和CMOS電平；4、標準I X 9管腳封裝；5、發射器件的工作波長為1310nm或850nm ；6、極低功耗設計，滿足特殊要求；7、傳輸速率低至直流，上限速率可選，最高可達lOMb/s。 本實施例中，存儲芯片3采用英特爾公司的6264存儲芯片8K x 8 Static RAM，它為獨立于單芯片微控制器I的外部存儲器，因此，可以存儲更多的數據內容。本實施例中，輸入輸出單元4采用獨立于單芯片微控制器I的I/O接口芯片，從而可以擴展更多的I/O接口 ；輸入輸出單元4的輸入主要是指開關量輸入、模擬量輸入、脈沖和頻率輸入，輸出主要是指開關量輸出、模擬量輸出，其中，開關量輸入輸出類型包括電壓型、干觸點型(繼電器)；模擬量輸入輸出類型包括8位數據、16位數據等。由此可見，根據不同的需求，可以采用不同類型的I/O接口芯片，例如，模擬量輸入(A/D轉換電路)單元、模擬量輸出(D/A轉換電路)單元、開關量輸入/輸出單元、脈沖/頻率單元等種類。本實施例中，三態輸出D觸發器6采用774LS373芯片。綜上所述，本實用新型具有幾下優點I、采用TTL電平光收發一體模塊進行遠程數據傳輸通訊，傳輸距離< 20KM。2、由于使用光纖傳輸數據，同一電纜溝中的電纜不會影響光纜中的數據傳輸，因此具有抗干擾能力強。3、由于使用光纖傳輸數據，設備與設備之間無電纜溝通，能有效阻斷雷，因此防雷擊能力強；當一個設備遭雷擊時，不影響其他設備的正常工作。以上所述的，僅為本實用新型的較佳實施例，并非用以限定本實用新型的范圍，本實用新型的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據本實用新型申請的權利要求書及說明書內容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本實用新型專利的權利要求保護范圍。本實用新型未詳盡描述的均為常規技術內容。
權利要求1.一種光數據采集控制模塊，其特征在于，所述模塊包括 單芯片微控制器，其通過一 TTL電平光收發一體模塊與外圍的遠端主機通訊連接；以及 與所述單芯片微控制器連接、用于采集外部數據的輸入輸出單元。
2.根據權利要求I所述的光數據采集控制模塊，其特征在于，所述模塊還包括分別通過一三態輸出D觸發器與所述單芯片微控制器連接的波特率撥碼開關和地址撥碼開關。
3.根據權利要求I或2所述的光數據采集控制模塊，其特征在于，所述模塊還包括與所述單芯片微控制器連接的存儲芯片。
4.根據權利要求3所述的光數據采集控制模塊，其特征在于，所述TTL電平光收發一體模塊通過光纖與所述遠端主機連接。
5.根據權利要求2所述的光數據采集控制模塊，其特征在于，所述波特率撥碼開關和地址撥碼開關分別連接在兩個三態輸出D觸發器的D輸入端。
6.根據權利要求5所述的光數據采集控制模塊，其特征在于，所述兩個三態輸出D觸發器的Q輸出端均與所述單芯片微控制器連接。
專利摘要本實用新型涉及一種光數據采集控制模塊，它包括單芯片微控制器，其通過一TTL電平光收發一體模塊與外圍的遠端主機通訊連接；以及與所述單芯片微控制器連接、用于采集外部數據的輸入輸出單元。所述模塊還包括分別通過一三態輸出D觸發器與所述單芯片微控制器連接的波特率撥碼開關和地址撥碼開關。所述模塊還包括與所述單芯片微控制器連接的存儲芯片。本實用新型通過采用TTL電平光收發一體模塊將光通訊與數據采集控制模塊結合在一起，使數據采集控制模塊具有光通訊能力，并且節約了能耗，節省了外圍設備，達到了降低設備成本、簡化接線線路、降低設備的成本的目的，并大大提高了數據傳輸距離、數據傳輸的可靠性、抗干擾能力以及抗雷擊能力。
文檔編號G08C23/06GK202503519SQ201220131180
公開日2012年10月24日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者廖斌, 毛春林, 袁航 申請人:上海東源計算機自動化工程有限公司