3 智能節(jié)點的硬件設(shè)計
智能節(jié)點硬件框圖見圖2。由于智能節(jié)點在同一時間可能要進(jìn)行很多動作，如數(shù)據(jù)的采集，與上位機(jī)的通信，界面的顯示等，為了保證數(shù)據(jù)的正確采集和可靠傳輸，本系統(tǒng)采用雙MCU結(jié)構(gòu)，從MCU負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、保存和報警功能。而主MCU負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，現(xiàn)場的界面顯示等功能。主、從MCU都采用AT89C55。其內(nèi)部具有20K的EPROM，并且自帶看門狗電路，簡化了電路連接，提高了系統(tǒng)的抗干擾性。它具有雙DPTR結(jié)構(gòu)，從而使片外尋址的編程更加靈活和簡化。
ADC8016是逐次比較式16路8位A／D轉(zhuǎn)換器。它包含有一個8位A／D轉(zhuǎn)換器和16路的單端模擬信號多路轉(zhuǎn)換開關(guān)。在一個智能節(jié)點中需要4塊ADC8016對64路的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
由于電壓、電流和溫度信號是通過分流器變換成電壓量之后才進(jìn)行采集的。由于分流器變換出來的電壓量是毫伏級的，而ADC8016的輸入范圍是0～5V，所以由分流器變換出來的電壓量要通過信號放大電路之后才進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器。信號放大電路由兩級的運(yùn)算放大器構(gòu)成，從而提高了系統(tǒng)的精度。
為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在數(shù)據(jù)采集芯片ADC0816和AT87C55之間加入光耦隔離。要注意的是，這里要采用快速光耦，因為如果采用光耦的開關(guān)速度太慢，由ADC出來的數(shù)據(jù)是傳送不到采集MCU那邊的。因此我們采用了快速光耦6N137。而現(xiàn)場報警的功能是通過蜂鳴器來實現(xiàn)。

主、從MCU之間的數(shù)據(jù)、信息的傳遞是通過雙口RAM(CY7C007)來實現(xiàn)的。從MCU采集到的數(shù)據(jù)儲存到雙口RAM中，主MCU在適當(dāng)時候從雙口RAM中取出數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送。為了保證采集的數(shù)據(jù)不因下位機(jī)掉電或其他故障而丟失，主MCU在數(shù)據(jù)發(fā)送之前，先把數(shù)據(jù)存放在掉電非易失存儲器里。在CY7C007中地址最高的兩個字節(jié)7FFE、7FFF和兩邊的INTL、INTR引腳可作為左右兩邊的控制信號來用。當(dāng)左邊向7FFE寫數(shù)據(jù)時，右邊的INTR引腳會變低，當(dāng)右邊向7FFE讀數(shù)據(jù)時，INTR引腳復(fù)位，而INTR引腳是低電平有效的。對7FFF做類似的操作時，INTL引腳也會有同樣的功能。而本系統(tǒng)中，就是根據(jù)CY7C007這一特點，把CY7C007的INTR引腳連到主MCU的INT0引腳。當(dāng)從MCU檢測到有故障時，就向雙口RAM的7FFE寫數(shù)據(jù)，從而向主MCU發(fā)出報警信號，讓MCU馬上進(jìn)入中斷，進(jìn)行相應(yīng)的處理。