摘要：介紹一種基于MC145027的群模擬信號檢測系統，該系統可通過單信號線將各探頭和主機連接起來，其探頭的路數最多可達242路；MC145027特殊的設碼方式可使數據在傳輸過程中具有極高的可靠性，這在強電磁干擾的工業現場具有較高的應用價值。

關鍵詞：多點檢測；單信號線；可靠性；MC145026；MC145027

在工業自動化控制系統中,往往需要對多點模擬量進行檢測,傳統的方法是在各檢測點設置傳感器 ,并以三線或二線連接到主機,通過多路模擬開關和模數轉換器件對各個模擬量進行模數轉換,取得相應的數據以供主機處理。這種方法存在如下缺陷：

·模擬電壓在通過電纜傳到主機的過程中容易受到干擾；

·主機要通過模擬開關選擇傳感器，這使探頭的路數受到限制，主機的接口電路比較復雜；

·主機無法向各檢測點傳送控制指令；

·如果在檢測點增加一個傳感器，就必須增加一根電纜連至主機，因而增加了布線的復雜程度；

針對上述問題，筆者設計了一套基于MC145027的群模擬信號檢測系統，使主機和各個探頭之間只通過三根線即可進行雙向的數據傳輸（如圖1所示）。由于MC145027特殊的譯碼方式能夠消除瞬間的強電磁干擾，因而數據在傳輸過程中具有很高的可靠性。

1. MC145027的解碼方式

MC145027通常用作解碼器，與之搭配使用的編碼器為MC145026。為了說明MC145027的解碼方式，這里首先介紹一下MC145026的編碼方式。

1.1MC145026的編碼

集成編碼器CM145026的引腳功能和外部電路如圖2所示。A1～A9是地址或數據輸入端,當作地址使用時有三個狀態 (高電平、開路、低電平)，當作數據使用時有兩種狀態（高電平、低電平）；、的數值決定MC145026內部時鐘振蕩器的工作頻率；TE是內部時鐘振蕩器的工作控制端，當TE為低電平時，振蕩器工作；的輸出編碼信號如圖3所示，兩個連續的寬脈沖（占空比7：1）表示“1”，兩個連續的窄脈沖（占空比1：7）表示“0”，一寬一窄兩個脈沖表示“開路”。發送時，先發送17.5個時鐘周期的低電平, 接著依次發送A1～A2的狀態編碼，如果A1～A9的狀態編碼發送完畢后TE依然是低電平,經過24個時鐘周期后再依次發送 A1～A9的狀態編碼。其編碼的發送工作不管TE在何時由低電平變為高電平，均必須等到當前發送周期結束以后才能停止[1]。

1.2MC145027的解碼方式

MC145027是與MC145026配套使用的解碼器（MC145027/145028）的一種，具有4位數據輸出和5位地址編碼，根據其地址的不同組合可以產生種不同的地址編碼。根據其地址的不同組合可以產生種不同的地址編碼。MC145027的引腳功能和外部電路如圖4所示，其功能框圖如圖5所示。

MC145027通過RC積分電路來完成寬窄脈沖的識別，圖5中，定時元件R1、C1決定對寬窄脈沖的識別。。 R2、C2是整個發送周期的辨別定時元件，用以確定各個有效單字，。當編碼信號從數據輸入端（9腳）輸入時，6 腳將出現與9腳相同的信號，該信號經R1、C1積分電路積分后由7腳送至數據提取電路，數據提取電路在輸入信號的每一個上升沿通過檢測 7腳的狀態來判斷輸入的是寬脈沖還是窄脈沖。圖6給出了6腳和7腳信號的波形，假定數據輸入端輸入的是“開路”編碼（即一個寬脈沖和一個窄脈沖），寬脈沖開始于t0時刻，結束于t1時刻，窄脈沖開始于t2時刻，結束于t3時刻，整個編碼于t4時刻結束。那么，在t1時刻，7腳的電壓為：

在此時刻，數據提取電路檢測到的7腳電平為高電平，說明上一個脈沖為寬脈沖；此后窄脈沖通過 R1給C1充電，在窄脈沖結束時的t3時刻，7腳的電壓為0.74Vcc，在此后的一段時間里C1通過R1放電，在編碼結束的t4時刻，7腳的電壓為0.1Vcc。此時數據提取電路檢測到7腳的電平為低電平，說明上一個脈沖為窄脈沖。由此可見MC145027并不是對接收到的脈沖信號直接進行解碼，而是將輸入信號積分后進行解碼，由于積分電路能濾除瞬間的尖脈沖干擾，因此MC145027接收的編碼信號即使受到某種程序的干擾，MC145027依然能夠進行正確的解碼，這一點對于環境復雜的工業現場特別重要。

2. 系統硬件電路的設計

該檢測系統的硬件電路包括探頭電路和主機接口電路兩部分，主機和探頭之間傳輸的格式遵循MC145026的編碼格式。

2.1探頭電路

探頭電路的原理框圖如圖7所示。

主機發送至探頭的編碼信號線經過信號傳至各個探頭，經放大整形電路處理后送到 MC145027進行解碼，當地址判斷一致后，VT由低變高向單片機申請中斷，由單片機讀取解碼后的數據， MC145027能夠解出4位數據碼，4位二進制的數據碼可以表示種命令，單片機根據命令的要求將采集到的數據（溫度、壓力、濕度等）按照 MC145026的編碼格式由P1.7輸出，再經過驅動電路回送至主機。

2.2主機接口電路

以486或586微機作為主機，通過并行打印口與探頭交換數據的主機接口電路如圖8所示。MC145027 的A1～A5引腳的狀態決定主機的地址碼（00000），D6～D9分別和主機打印口的引腳13、12、10、11相連，上述4個引腳為打印機的狀態輸入口，口地址為 379H（279H），分別對應于主機數據總線的D4～D7。主機通過打印口的14腳（口地址37AH/27AH，對應于數據位D1）向各個探頭發送命令，探頭接到命令后向主機回傳所要求的數據，并通過 MC145027解碼后由主機讀取。MC145027的VT引腳接至打印口的1腳（口地址37AH/27AH，對應于數據位D0），主機通過定時檢測VT腳的狀態來判斷是否有應答數據到來。

3. 軟件的設計

3.1數據格式的定義

根據MC145026的編碼格式，在一個發送周期里可以發送9位數據信息，我們定義A1～A5為探頭和主機的地址信息,由于總共可表示243個地址碼,而主機的地址碼定義為00000,因而其余242個地址碼可供探頭使用; 在主機發至探頭的編碼里,除了A1～A5表示探頭的地址之外,尚有A6～A9共4位可以表示控制命令，共可組成個命令碼，設計時可以根據系統的要求將這16個命令碼一一定義，以供系統使用。在探頭發往主機的編碼里，前五位A1～A5是固定格式00000 ，表示主機的地址號，后四位A6～A9表示發往主機的數據，一個字節分兩次發送，先發高半字節（高四位），再發低半字節（低四位）。

3.2探頭地址碼的設置

MC145027的地址輸入腳（A1～A5）有三個狀態（高電平、平路、低電平）也就是說地址線是三進制數據，而單片機的 I/O口是二進制狀態（二進制數據格式），在探頭電路中，為了使單片機發送的地址碼與 MC145027的地址碼相對應，單片機必須能自動檢測自身的地址。在圖7所示的電路中，P1.0～P1.6作為地址設定腳，它們所表示的地址信息應與 MC145027的地址（A1～A5）相同，這涉及到二進制到三進制轉換的問題。由于表示243個地址需要8 位二進制數據，而單片機只有7位地址設定腳，另外的一位（最高位）只能由程序設定。這樣探頭的地址就可以比較靈活地設置，因而具有一定的通用性。

3.3單片機的軟件設計

探頭電路中的單片機主要用來完成以下幾個功能：（1）完成探頭電路的自檢；（2）接收并執行主機發來的控制命令；（3）根據主機的命令完成相應的動作；（4）按照MC145026 的編碼格式向主機發送數據。

3.4主機軟件的設計

主機軟件是整個控制系統的核心，在這里我們只討論和探頭通信有關的內容。在主控軟件中設置一個定時中斷程序，以定時檢測 MC145027的VT腳的狀態，當VT腳由低電平變為高電平時，通過讀取379H/279H口的內容來接收探頭發來的數據。當主機向各探頭發送命令時，就可通過并行打印口的 14腳發送控制命令編碼。主機命令碼的發送格式也應遵循MC145026的編碼格式。

4. 結束語

利用MC145027獨特的解碼方式能有效地克服工業現場的強電磁干擾，保證數據的可靠傳輸，利用單片機（或 486/586主機）模仿MC145026發送編碼數據可有效地利用系統資源，節藥成本，提高整個系統的可靠性。