開關(guān)量輸入接口主要用于采集外部開關(guān)量信號，此部分電路使用TLP521光耦進(jìn)行隔離，保證信號采樣電路的安全性，同時可減小電路干擾。開關(guān)量信號從IN輸入，COM為信號輸入公共端。開關(guān)量信號經(jīng)光耦輸出至STM32的GPIO口，實現(xiàn)對外部開關(guān)量信號的檢測。

　　2.4電壓電流信號采樣接口電路

　　傳感器將非電量信號轉(zhuǎn)換為電信號，一般輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓電流信號，STM32F101自帶AD轉(zhuǎn)換通道允許輸入電壓范圍為0-3.3V，因此傳感器輸出信號需經(jīng)信號調(diào)理電路調(diào)整到AD通道有效采樣電壓范圍。本課題的設(shè)計的數(shù)據(jù)采集卡可采樣DC0-5V電壓信號和DC4-20mA電流信號，使用HCNR201線性光耦進(jìn)行隔離，輸出跟隨輸入變化，線性度較好，保證了信號采樣的準(zhǔn)確性。

　　電壓信號采樣接口電路輸入電壓范圍為DC0-5V，輸入電壓經(jīng)電阻R1A和R1B分壓后經(jīng)電阻R63輸入至運放U30A反相端，電容C107構(gòu)成反饋電容，主要用來消除噪聲和干擾。運放U30A在此處構(gòu)成比較器，當(dāng)有外部電壓功率電感器公司信號接入時，U30A的1端輸出低電平，線性光耦HCNR201的LED發(fā)光，當(dāng)光照到PD1、PD2時分別形成通路，線性光耦主要實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換和隔離，經(jīng)過線性光耦輸出的電流信號通過運放U31B構(gòu)成的電路形成電壓信號，經(jīng)過U功率電感廠家31B輸出的電壓信號經(jīng)過運放U31A構(gòu)成的3.3V限幅電路，將輸出電壓限定在0-3.3V范圍內(nèi)，以保證STM32F10插件電感生產(chǎn)廠家1的AD通道采集到正常的電壓信號。

　　2.5RS485通信接口電路

　　RS485通信主要實現(xiàn)采集的數(shù)據(jù)傳輸，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院屯ㄐ诺募嫒菪裕谟布O(shè)計上使用SP3485作為收發(fā)控制器，同時使用TLP521光耦進(jìn)行隔離，保證數(shù)據(jù)采集卡硬件通信的安全；在軟件設(shè)計上使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS協(xié)議作為RS485通信規(guī)約，保證系統(tǒng)良好的兼容性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

　　3軟件設(shè)計

　　數(shù)據(jù)采集器軟件設(shè)計主要采用模塊化編程，主程序流程圖主要包括關(guān)中斷、各功能模塊初始化、開相關(guān)中斷、看門狗定時、開關(guān)量輸入采集、AD采樣處理、RS485通信數(shù)據(jù)處理和定時喂狗；主程序流程圖如圖6所示。