3.2.1 多點(diǎn)模擬模塊設(shè)計(jì)
多點(diǎn)模擬模塊主電路如圖2所示。TLC2543CN是支持SPI串行總線(xiàn)的11路模擬通道12位逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。CS（pin 15）片選信號(hào)端接IO0；DATA INPUT（pin 17）為串行數(shù)據(jù)輸入，其中4位串行地址用于選擇下一個(gè)被轉(zhuǎn)換的模擬通道或測(cè)試電壓寄存器；DATA OUTPUT（pin 16）輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果；CLK是維持A/D轉(zhuǎn)換正常工作的輸入輸出時(shí)鐘。值得注意的是，時(shí)鐘信號(hào)頻率較高，任何一點(diǎn)干擾都可能影響模塊的正常工作。在 CFLK上串聯(lián)或并聯(lián)一支電阻可以起到很明顯的抗干擾效果，保證A/D模塊的穩(wěn)定（本模塊中，CLK接IO8，DATA INPUT接IO9；DATA OUTPUT接IO10）。TLC2543還有一個(gè)特點(diǎn)；IO9輸入數(shù)據(jù)的同時(shí)，IO10輸出的是上一次A/D轉(zhuǎn)換的值，因此，在編寫(xiě)NeuronC源程序時(shí)要注意A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)序。選用2只旁路電路：一只47μF電解電容，對(duì)低頻起濾波作用；另一只為0.1μF，對(duì)高頻起濾波作用。此A/D模塊沒(méi)有選用電壓基準(zhǔn)，故在A(yíng)/D芯片的參考電壓邊上接了1只0.1μF電容，用以去除高頻干擾。
3.2.2 多點(diǎn)數(shù)字模塊設(shè)計(jì)
多點(diǎn)數(shù)字模塊主要包括：輸入、輸出、雙向I/O三部分。通過(guò)擴(kuò)展，模塊具有16路數(shù)字輸入通道、15路數(shù)字輸出通道的3路雙向I/O通道。
（1）輸入部分
2 片8選1數(shù)據(jù)選擇器——74LS151級(jí)聯(lián)，并將3150的IO0～I(xiàn)O3定義為Nibble Output方式，即半字節(jié)輸出方式；IO4定義為Bit Input方式，即位輸入方式。IO0～I(xiàn)O3作為16路輸入通道的地址選通信號(hào)，與74LS151的地址輸入端（STB、A、B、C引腳）相連。IO4 作為數(shù)字信號(hào)入口，與74LS151的選通輸入端連接，具體電路如圖3所示。下面的NeuronC源程序可完成對(duì)16路數(shù)字通道的定時(shí)掃描，定時(shí)時(shí)間為 1s；
IO_0 output nibble io_mselect; //定義半字節(jié)輸出I/O
IO_4 input bit io_tmp； //定義位輸入I/O
Stimer repeating t_circle=1； //定義并初始化定時(shí)器
When(timer_expires(t_circle))
{int i,bit I_num,temp[15]; //定義循環(huán)變量、通道狀態(tài)
//數(shù)組、初始化通道號(hào)
for(i=0;i<16;i++)
{io_out(io_mselect,I_num) //寫(xiě)通道號(hào)
temp[i]=(io_in(io_tmp)= =ON)?1:0)}}//讀通道狀態(tài)并存入狀態(tài)數(shù)組
（2）輸出部分
如圖4所示，輸出部分由2片8位移位寄存器74LS164和2片74LS373鎖存器組成。74LS164的功能是將NeuronC I/O口的15位串行幀輸出轉(zhuǎn)化為16路并行信號(hào)輸出。
74LS373 鎖存器的作用是使74LS164的15路輸出在電平轉(zhuǎn)換后加以保持，直至下一次電平轉(zhuǎn)換。為了滿(mǎn)足15路并行輸出的要求，在時(shí)序上需要使2片 74LS373嚴(yán)格同步。因此，硬件上增加了非門(mén)和RC電路，對(duì)2片74LS373的使能信號(hào)加以協(xié)調(diào)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，證明此電路能夠完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在 NeuronC源程序中將IO8、IO9定義為Serial Output方式，即串行輸出方式。其中IO8輸出時(shí)鐘信號(hào)，IO9輸出串行數(shù)據(jù)。IO7定義為Bit Input方式，即位輸入方式，作為74LS164的清零端。
（3）雙向I/O部分
為了使用戶(hù)對(duì)此智能節(jié)點(diǎn)的二次開(kāi)發(fā)更為靈活、方便，我們?cè)诙帱c(diǎn)數(shù)字模塊上設(shè)計(jì)了3個(gè)雙向I/O口（IO5、IO6、IO10）。用戶(hù)可根據(jù)自己的需要，利用模塊上的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行輸入、輸出切換。
需要注意的是，為了提高智能節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，在輸入、輸出電路中均采用了光電耦合器進(jìn)行電氣隔離。特別在輸出端加入了三極管功率放大電路以便于驅(qū)動(dòng)外部繼電路。
4 應(yīng)用實(shí)例
水電廠(chǎng)中的水利機(jī)組控制系統(tǒng)是一個(gè)極為復(fù)雜的系統(tǒng)。機(jī)組中有眾多參量需要測(cè)量和控制（包括模擬量和數(shù)字量），如調(diào)速器開(kāi)關(guān)、滅磁信號(hào)、主閥開(kāi)關(guān)、冷卻水泵、勵(lì)磁投放信號(hào)、鎖錠控制等等。因此，系統(tǒng)對(duì)I/O口的需求量較大，傳統(tǒng)的智能節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足要求。而我們通過(guò)對(duì)多點(diǎn)I/O智能節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)，成功地研制出 WSTA2000小型水利機(jī)組綜合自動(dòng)化裝置。此裝置已在水電廠(chǎng)中投入使用，運(yùn)行情況良好。
