ATmega128的16路遙控單元電路分析

　　本文介紹一款具有16 路遙控接點輸出的ARTU-J16，該裝置通過RS485 總線與上位機相連，作為遠程繼電器輸出模塊，用于接收計算機指令，執行系統的遙控操作或自動控制，繼電器輸出共16 路，裝置擁有1600 組操作事件記錄，帶GPS 校時功能，在外部電源掉電后可以保證SOE 事件記錄一個月內不丟失，相對以往控制方式，本設計在簡化控制網絡結構的同時，提供了一種低成本，高可靠性的替代方案。

　　主控CPU

　　ARTU-J16 型16 路遙控執行單元設計采用ATMEL 公司的ATmega128，單芯片實現雙路RS485 通訊、數據處理、事件記錄存取，顯示和16 路繼電器常開接點的輸出狀態控制。ATmega128 是ATMEL 公司推出的一款8 位RISC 結構高速低功耗單片機，在16M 時鐘頻率時系統性能可達16MIPS，內帶128k 的FlashROM、4k 的EEPROM、4k 系統SRAM；可擴展64k 外部存儲器；兩路UART通訊口。同時該芯片擁有JTAG 在線編程口，方便用戶調試，降低了開發成本，53 個可編程I/O 口可以掛接足夠多的外圍設備。

　　撥碼開關設定輸入

　　撥碼開關提供用戶一個簡化的人機接口，用于設定RS485 通訊中的地址、波特率、數據格式等設定功能，撥碼開關（SW1）的10 位數據口都接10k 電阻上拉到Vcc，電路使用一個74HC244（IC5）數據緩沖器，把撥碼開關的狀態傳送到8 位數據總線，剩余兩根數據線則直接接到CPU 的I/O 端口（見圖2）。

　　通訊方式

　　通訊方式采用雙路RS485 方式，調試及設定和上位機通訊部分在物理上分成兩路，互不干擾，有效防止可能存在的誤操作（見圖3）。

　　看門狗控制

　　掉電自動保存部分使用MAX691CWE（IC8）作為電源管理，在系統有輔助供電的情況下保證IC3 由主電源Vcc 供電，當主電源掉電時則自動切換到后備電池供電方式。同時此芯片還兼有看門狗功能，在系統死機的極端情況下及時　復位CPU 使系統快速恢復至受控狀態（見圖5）。

　　繼電器控制及輸出

　　繼電器控制輸出使用一個74HC273（IC14）鎖存需要輸出的8 路繼電器輸出狀態，再經由ULN2803（IC15）驅動對應的繼電器（K1 只是16 路中的一路），二極管D1 可以旁路繼電器K1 在斷開的瞬間所產生的反向電流，而并接在K1輸出接點上的壓敏電阻VZ1 則可以吸收關斷后級感性負載所產生的反向電動勢，有效延長輸出繼電器觸點的壽命（見圖6）。

　　ARTU-J16 遙控單元國家繼電保護及自動化設備質量監督檢驗中心測試，符合相關標準要求。該產品已在某油田供水供電公司、蘇州某稅務大廈、內蒙某煤礦等工程配電監控系統中得到應用，降低了投資成本，產生了較好的社會和經濟效益。