SR331芯片在车辆段脱轨器微机监控系统中应用

1 前言

巡检系统目前该产品已应用在中国铁路、军队、公安、邮政、电信、移动、粮库、石油、公交、高速公路、企事业及商业城、酒店、科技大厦、小区物业管理等各行各业。

一个企业会因一场大火或一次重大事故毁掉几十年的基业，无疑也会影响决策者和主要部门领导的业绩。重大安全事故的频频发生，不仅给国家造成巨大财产损失，而且对人民生命安全也构成了巨大威胁，各类安全事故引起中国领导人高度重视。安全管理尽管年年讲、月月讲、天天讲、终因管理手段落后始终难以落到实处。而智能巡检管理系统则是将过去认为无法实现的管理手段变成现实，它必将造福于人民，造福于社会。

随着社会的发展与进步，各行各业对管理工作要求越来越规范化、科学化、数据化。过去各种安全事故多与岗位工作人员玩忽职守、思想麻痹存在侥幸心里分不开，此类约占事故比例的80％以上，因此采用国际较先进的感应智能巡检管理系统，无疑是消除各种隐患的有力措施。

1999年初，新乡三瑞电子技术有限公司精心研制了一种高可靠性、远距离、多机、分时双工串行通信芯片SR331，并由中国***加工生产。该器件的最大特点是可能、稳定。SR331利用20mA电流环、光电隔离、多机通信原理有效地实现了复杂电磁环境下的多机通信，在通信距离为1000m时，通信速率达9600bps，而其下位机没有数量限制。

2、SR331芯片介绍

SR331是远距离通信芯片，其主要特点是：可靠性高（这正是研制SR331的初衷）和对下位机数量没有限制。

SR331采用的电源电压为5±0.5V；并采用TTL电平，它的RxD和TxD直接与单片机（如AT89C51）连接；其MTBF大于100万小时；工作温度范围为-30～+70℃。SR331采用8脚DIP封装，其管脚排列如图1所示。各引脚的功能定义如下：

1脚：T+，发送正端；

2脚：T-，发送负端；

3脚：RxD，接收端，接本地CPU的RxD；

4脚：GND，接地，通常接本地CPU的地；

5脚：R-，接收负端；

6脚：R+，接收正端；

7脚：TxD，发送端，接本地CPU的RxD；

8脚：Vcc，+5V的电源端，接本地CPU的Vcc。

3 点对点串行双工通信

利用20mA电流环、光电隔离实现计算机与单片机点对点通信的原理在其它文献[1]中介绍较多，这里不再叙述。

MAX232用来实现计算机的标准串行口COM1所输出的RS-232信号电平与TTL电平之间的转换。计算机串行口X1-TxD脚的常态为-12V，D1的9脚输出低电平（0V）到SR331的D2的TxD脚，此时，环路A[（8V）→（R1）→（RP1）→（D3的R+脚）→（D3的R-脚）→（D2的T+脚）→（D2的T-脚）→GND（上位机端）]无电流通过，D3的RxD脚输出高电平（+5V）送给单片机90C51；而当计算机发送信息的起始位时，此时，环路A有20mA的电流通过，D3的RxD脚输出低电平（0V），从而实现上位机到下位机的通信。

当单片机89C51KD4中TxD脚的常态为高电平+5V时，环路B[8V]→（R2） →（RP2） →（D2的R+脚） →（D2的R-脚）→（D3的T+脚）→（D3的T-脚）→GND（上位机端）无电流通过，此时D2的RxD脚输出的高电平（+5V）经MAX232转换为-12V送给计算机；从而实现下位机到上位机的通信。根据通信距离的远近调节RP1和RP2可以使环路A和环路B中的电流为20mA。

4 多机主从式分时双工串行通信

计算机与单片机的通信除点对点的通信以外，在许多现场控制中，还会出现一机对多机或多机间的通信。该设计要求下位机要服从上位机的调度和支配，即单片机的通信方式要使用串行口通信方式2，也就是利用第9位。通信各方约定如下：

上位机向下位机发送地址信息时，其第9位必须为1，当向下位机发送命令时，其第9位必须为0。

图3所示为上位机与多个下位机进行分时双工串行通信的电路原理图。当上位机通过SR331向下位机发送地址、命令时，置SM2=0，以准备接收命令。然后向上位机回送信息。每个下位机均可单独向上位机发送信息。平样就实现了上位机与多个下位机的分时通信。

5 结束语

本文是为了解决多机远距离通信的可靠性问题，新乡三瑞电子技术有发公司才下决心研制SR331，可喜的是：SR331具有出人意料的高可靠性，并且环境适应能力强，无须中继，同时对下位机的数量没有限制（太多时，在电阻R1前使用较高电压即可）。目前，SR331已经成功应用于郑州车辆段脱轨器微机监控系统（具有29个下位机）、新乡车辆段脱轨器微机监控系统（具有12个下位机）、新乡车辆段列车试风微机监控系统（具有4个下位机）、洛阳车辆段脱轨器微机监控系统（具有12个下位机）、洛阳车辆段空气压缩机微机监控系统（具有4个下位机）等系统中。现在，投入实现运行的300多片在连续工作500天后无一损坏。由此可见，SR331具有极高的可靠性。