2．1．2 电源及电压基准源
    本模块外部由直流24 V电源供电，内部由3个鑫飞达DC／DC隔离电源实现分开供电，互不干扰，一路经DFA5-24S12输入24 V隔离输出5 V供通道采样与A／D转换工作电源；一路经DFA5-24S5输入24 V隔离输出5 V供CPU工作电源；一路S05HIS05-2W输入5 V隔离输出5 V供RS 485通讯工作电源。模块前向通道的信号调理电路和模数转换芯片都需要一个高精度的5 V的电压基准源，TL431就是基准源电路的核心器件。其主要特点是：稳压值从2．5～36 V连续可调；参考电压源误差±l％，低动态输出电阻，典型值O．22 Ω，输出电流1．O～100 mA，全温度范伟内温度特性平坦，典型值为50 ppm；低输出电压噪声。TL431适用作12位模数转换器的基准电压参考源。本模块用TL431构建的5 V基准电路。
2．1．3 工作过程
    8路4～20 mA信号经信号调理电路(TLC279ID)，再经数模转换(TLC2543)、隔离(6N137)送入ATmegal6单片机，它利用内部自带的ADD转换器采集8路数据，将其经由RS 485接口电路传送给上位机，RS 485通讯模块采用带磁隔离的ADM2483。其原理框图见图2。

2．1．4 程序设计
    系统上电后执行初始化程序，复位各个端口。当处于监听状态时，各监测点数据采集模块处于自动巡回监测状态，系统开始对各通道按设定间隔时间进行采集；当接收到上位机发送来的指令便选中相应的采集通道执行数据采集，调用数字滤波子程序进行滤波得到精确的数值，再通过数据转换和处理后送微处理器的数据存储器，等待上位机的读取。单片机程序采用C语言编写，系统主程序为一个循环，在循环中完成以下工作：系统初始化，包括初始化I／0端口，外部中断，计数器O，USART等；扫描上位机采集指令；开中断；响应INTO中断和计数器0溢出中断；读取ADC转换结果；将采集的数据调用通讯子程序由串口通讯模块输出；接收上位机发出的命令并进行相应的操作。
2．2 多路冗余输出处理模块
    为解决对所采集的数据进行多路冗余处理输出，提高可靠性，特设计一双CPU协同处理的串口扩展模块实现多路冗余处理输出。数据通过RS 485总线输入至该模块，经隔离进双CPU处理，扩展为三路串口输出，原理框图见图3。模块采用双ATmega64芯片作为处理器，双CPU并口总线通讯，CPU数据RAM映射，数据交换速度快，实时性高。串口通讯RS 485总线，通讯模块芯片为带磁隔离的ADM2483，输出采用标准的MODBUS RTU通讯协议。电源采用鑫飞达的5W DC／DC隔离模块DFA5-24S5。

    ATmega64是高性能、低功耗的AVR、8位微处理器，先进的RISC结构，其特性如下：133条指令大多数可以在一个时钟周期内完成，32×8通用工作寄存器和外设控制寄存器，全静态工作，工作于16 MHz时性能高达16 MIPS，只需两个时钟周期的硬件乘法器；非易失性的程序和数据存储器，128 KB的系统内可编程FLASH，具有独立锁定位、可选择的启动代码区，通过片内的启动程序实现系统内编程，可以对锁定位进行编程以实现软件加密，可以通过SPI实现系统内编程；JTAG接口(与IEEE 1149．1标准兼容)，遵循JTAG标准的边界扫描功能，支持扩展的片内调试，通过JTAG接口实现对FLASH、E2PROM、熔丝位和锁定位的编程。
2．3 通讯设计
    RS 232／422／485都是串行数据接口的标准。RS 232是非平衡传输，RS 422／485是平衡传输。RS 232传送距离最大仅为15 m，最高速率为20 Kb／s，比较适合近距离的本地设备之间的通信连接；RS485连接最长可达1．2 km，可连接至256个设备节点，数据传输率能高达10 Mb-／s。为实现底层多采集模块和上位机间远距离通讯，在底层采用RS 485总线进行数据传输。因PC机端的串口是RS 232接口，故需在PC端接专用的RS 232／RS 485转换模块将RS 232信号转换成RS 485的信号。本采集单元使用通讯模块芯片为带磁隔离的ADM2483，采用工业标准协议——MODBUS RTU通讯协议。图4为RS 485通信接口硬件电路。

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