另外一种方案是所有电子标签全部采用DC集中供电,这样可以避免工频电源带来的干扰,电源转换电路成本较低,对电子标签的外壳要求不高,适合在电气防爆技术等级要求较高的场所使用。缺点是,直流供电方式受最大工作电流的限制,挂接电子标签的个数相对较少,而且因线路压降的问题,也无法满足长距离供电的技术要求。
本课题采用的方案是DC分散供电方式。在电子标签分布密集的区域使用24V的DC电源集中供电,电源功率由其负载的电子标签数量决定。如果相邻区域之间跨度较远,则另外再使用一个电源。24V直流电源的数量与电子标签的分布密切相关,电子标签分布较密,供电电源相对较少;电子标签分布较疏,则供电电源相对较多。这样,就可以根据实际需求灵活布置供电电源,既能满足供电要求,也尽可能地降低了供电成本。电子标签的元件需要5V的DC供电,所以每个电子标签还需要单独的DC-DC转换电路。使用DC-DC隔离电源模块,转换效率在八成以上,抗干扰性能较强,但价格较高;使用线性降压电路成本最低,但转换效率低于三成;使用开关电源转换电路成本也很低,转换效率可以达到优尔成,但是不具备隔离性能。
具体采用哪种DC-DC转换方式,要从现场环境和对成本的要求综合考虑。总线驱动元件可以拥有各自独立的供电电源,但是一定要共地。否则不共地的两个总线驱动元件之间存在着地电位差。那么,驱动元件接收器输入端的共模电压就会达到很大幅度(十几伏甚至几十伏),并且可能伴有强干扰信号,导致接收器共模输入超出正常的范围,并且在信号线上产生干扰电流,轻则影响正常通信,重则损坏驱动元件接口。
在选取系统的设计中,不但要满足设备的供电需求,还要满足降低供电成本的要求。PL电子标签显示设备可采用本地直流电源或由主控制器远程集中供电,为了降低电源功耗,提高效率,采用的是开关电源。本课题仿真系统中,电源电路如图3-1所示,系统既可以直流供电也可以通过USB供电。在设计中为确保整个系统的供电质量,在VCC和GND之间都加了滤波电容,图中104为滤高频的电容,C3为10μF的电解电容,滤除系统低频干扰。
图3-1  系统直流电源电路
3.4  PIC单片机模块
对于整个智能化物流电子选取系统而言,起到控制和枢纽作用的单片机模块无疑是最为重要的部分。PIC18F4580单片机是新一代单片机,它具有高速、低功耗、超强抗干扰的特点。对于单片机的选取,处理器应能满足功能需求,可以实现小范围的功能升级,但不宜选择功能过于强大的单片机,以免给设计带来不便甚至浪费资源,而且还应该选择价格合适,开发简单,性能稳定的单片机。
PIC18F4580单片机的特点:
主要引脚:电源和接地引脚,振荡器晶体引脚,时钟复位引脚,I/O输入输出引脚,A/D通道引脚。
内部结构和功能特点:
•特殊的微控制器功能:C编程器优化结构,可选择扩展指令集;
•100000擦除/写入周期增强型闪存程序存储器(标准);
•1000000擦除/写入周期的数据EEPRCOM存储器(标准);
•闪存/数据EEP-ROM存储,大于40年;
•在软件控制下自编程;
•中断优先级;
•8×8单周期硬件乘法器;
•扩展看门狗定时器,可编程由41ms至131s;
•通过2个引导内电路调试(ICD);
•宽工作电压范围:(2.0——5.5V);
•ECAV模块特点:信息比特率高达1Mbps;
•符合CAN2.0B现行的规范;
•完全逆向兼容PIC18XXX8CAN模块;
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