防腐电源智能监控节点的设计

2．2 数字电路设计

数字电路框图如图5所示。单片机80C51是本系统的核心，通过扩展ROM增加系统的数据存储容量。A／D为数据采集模块，D／A为标准电流控制信号输出模块，MAX485是与上位机进行通讯的模块，Vin为模拟部分的输出信号。

2．2．1 通讯接口设计

系统通过485通讯接口与上位机通讯，交换数据。RS-485采用的是一对平衡差分信号线，为半双工通讯方式。RS-485对于多站连接是十分方便的，其标准允许最多并联32台驱动器和32台接收器，这足以满足一个中型构件的多点防腐系统的要求。总线两端接匹配电阻，提高了抗干扰能力。RS-485传输速率最高为10Mbit／s，最大电缆长度为1200m。考虑到现场工作环境的恶劣性，使用TVS管实现了防雷功能，保护系统不受瞬间高压破坏，提高了运行的可靠性。

    2．2．2 标准控制电流输出设计

上位机将接收到的数据进行处理，运用一定的控制算法得出所需要的反馈控制信号。由于防腐电源为模拟器件电路，无法直接接收数字控制信号，因此必须通过单片机转换成模拟信号，才能控制电源工作。

系统中采用的AD421是一种单片高性能数／模转换器。它由电流环路供电，16位数字信号以串行方式输入，5～20mA电流输出，可实现远程智能工业控制。其数字输入信号通过光电隔离保证信号的准确有效，输出为标准的电流信号，具有较强的抗干扰能力，可以直接驱动相关的模拟器件。

3 监控节点的软件设计

为了提高程序编写效率，采用了目前广泛使用的MCS-51单片机高级语言C51作为软件开发工具[4]。

监控系统的整个程序主要由主程序、三个中断处理程序、两个计算程序组成。完成的主要功能是：系统复位后的初始化、控制采样、进行A／D转换、根据采样值进行信号处理、选择放大倍数(量程)、控制通讯接口传送数据等。主程序流程图如图6所示[5]。

本设计采用通用元件、模块化设计方法和可变增益电路，在满足高精度宽量程要求的同时，简化了系统结构，大大提高了系统的可靠性，同时节约了成本。该设计对于防腐工业中实现远程集约化管理具有现实意义。