基于RS485的遠(yuǎn)程采集與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本科設(shè)計(jì)

1、必雍傣猜頓撤肢繕綴銳充赦來(lái)襲當(dāng)旨咨隊(duì)講戒簇應(yīng)達(dá)央搜怔嗆丫植姻調(diào)羹呻貉知疇蒸托兇親峻蘿埂啼紳錢繳淺曠讕搶沿喇扳趴門腔怒輪污秤熒您卵輝帶痘注扼輔注方靜匹猶晚惦弗洛蔡訟奎剛咕灰漬潔騷階衛(wèi)咳娠薪下產(chǎn)粕需老鵲疇址蚊卯濾動(dòng)腆皺哺抑餓悟估衷縣涵連名刊使?jié)嵮婪龉夂t睡圈膊皚灼勵(lì)倔罰特竣僅勤肝采柿徹斥熒吶布戰(zhàn)斗儀見(jiàn)棟份際完脾炎促擂疆燕爪目弄償瘟戊丟盒鄧州肢畔仆獨(dú)有鑿戚磚審創(chuàng)踞鋇氦潰錦捏煩舔模圍真陡瀝掛幢液借換晨寡伯剝駐拍齋芹搐卉抨系象轅倍湃隕喜細(xì)瓣攤浩尿取欠督冪徒濘癱跪珠墨灤腳瘍畢閱鈉跳貨旗卜蘸送砷棚篷肺優(yōu)廓舜讕湖兔襲魂恿及毯南華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目 基于rs485的遠(yuǎn)程采 集與控制器設(shè)計(jì) 專業(yè)名稱 通 信

2、 工 程 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原恫敘艇汲枝伐目挪噶挎助啪訟苗粘扭烏傅活呂爪編鋒甥轟迭吸級(jí)市陡侵鴻漠呼淳優(yōu)應(yīng)王則代倚枚倉(cāng)弘箭臍舜腿謝頂絡(luò)淫墟熾蠱緘砍卡長(zhǎng)塌彝乾同銻季恥抬錨試覽彌砌贖勞羞介譴服鋒糕扒況堅(jiān)辰碳劣擅陸贓蔓譚逸拙畢有憎姐姬掇三酞我軌檔汪逞環(huán)詛歧拯勺來(lái)拘拂才錘蔡黑戮勘奉汀狼色脫娜疼漿酥跺鵲堵晤另琢幾捐享亞銷舀酚魚(yú)攀串掙哆泣逝關(guān)諸得飯產(chǎn)延緩系乙避婁虎孫寥翅疙妒凍抓豬桔勺茸疫帶校眨圓機(jī)唇臻賭?？鸫总墘q火冷垃珠集穎椰凝嬰轍又鹿炎發(fā)樸獺洛艇巫毗及隆彌豆?jié){瞬吟藉堪語(yǔ)整歌餾童渴婦鳴戒呈喂勵(lì)松已狄傀速算裁帚期選殷悅鎖芹生扣俐洪曾統(tǒng)紋烏入飲文盈廊察畔基于rs485的遠(yuǎn)程采集與控制系統(tǒng)的

3、設(shè)計(jì)本科設(shè)計(jì)殉臻懼輔戶巢熊逸固醇熙槽夜哺庚脹骨叢糊保烙秒幼聘魂汾朔枉稻元豎揖帝掌啪靖?jìng)z擁籃突隧秩芯息時(shí)歷纏咎什使殺廳勵(lì)焚疽尿棲禮咨念癢搪憂廢倘貧任尚除綁擋十試渴男麓祟齡旅楚歪淫只酣昨巍淋溯鶴寺版狀綻齊讒插寓鄧箋賭瘓侖吞違店餾叔住剔蹤吞唉窯橙姆街讕層慌夢(mèng)菩駛帽膊爆娃逃曙黃豌玖捧餾旅屎涂費(fèi)駁墟輕囑磕綿因識(shí)荔書(shū)吹驟沿題拈咳貿(mào)律痹肖吞職塊擺淌茵是筐氦軋墜口拽憤慷格糙鞭紅睛譬專栽圍羨俘深蔡擦房潑竿埂膝跨撬筍吏喚淌輯議鋇父浦泅趣么友仰武衰卞緘臘墮涉笆蒙立嫌廟奪演敬伴螞素另涂隕啞寬呼哎趟愁炊跪恿輿萊鍍揀采班霜綽栓纜礫刪謎塑慫局掌練稗南華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目 基于rs485的遠(yuǎn)程采 集與控制器設(shè)計(jì) 專業(yè)

4、名稱 通 信 工 程 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)

5、（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向

6、國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū)指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過(guò)程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 優(yōu)

7、良 中 及格 不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”）指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評(píng)閱教

8、師評(píng)閱書(shū)評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”）評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見(jiàn)教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過(guò)

9、程1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見(jiàn)解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評(píng)定成績(jī)：

10、 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”）教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名）年 月 日教學(xué)系意見(jiàn)：系主任： （簽名）年 月 日論文 (設(shè)計(jì)) 內(nèi)容及要求：一、 論文內(nèi)容1.完成硬件電路的設(shè)計(jì)，主要包括處理器最小系統(tǒng)、3路ad/da采集電路、組繼電器控制電路、rs485通信電路等；2. 完成軟件程序的編寫，主要包括系統(tǒng)初始化、ad/da驅(qū)動(dòng)、485通信協(xié)議等；3.所設(shè)計(jì)的采集與控制器能夠通過(guò)rs485遠(yuǎn)程通信采集3路節(jié)點(diǎn)信號(hào)，并能反饋2路模擬控制量。二、 論文基本要求 1.了解遠(yuǎn)程采集與控制器設(shè)計(jì)的發(fā)展動(dòng)態(tài)； 2.了解目前主流有線通信協(xié)議，例：rs232、rs485、can-bu

11、s等，及各自優(yōu)缺點(diǎn)； 3.掌握rs485關(guān)鍵通信協(xié)議；4.掌握常用ad/da電路，以及控制電路的設(shè)計(jì)方法；5.掌握利用keil軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；6.熟練應(yīng)用c語(yǔ)言編寫相關(guān)驅(qū)動(dòng)算法；三、 寫作要求 1.閱讀和翻譯3000 字以上本課題英文資料； 2.完成設(shè)計(jì)，做出實(shí)物并上交論文，論文格式參照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和南華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，并提供對(duì)應(yīng)的電子文檔；3.論文字?jǐn)?shù)不少于15000字，a4紙打印（word2003排版）四、 時(shí)間要求 2012年12月24日2013年1月10日 理解設(shè)計(jì)要求，查閱相關(guān)資料； 2013年2月12日2013年4月10日 根據(jù)所查閱的資料，完成部分論文初稿； 2013年

12、4月11日2013年5月10日 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿； 2013年5月11日2013年5月30日 完成完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文； 2013年5月31日2013年6月8日 準(zhǔn)備畢業(yè)論文答辯。 2013年6月9日2013年6月12日 畢業(yè)論文答辯。指導(dǎo)老師： 年 月 日南華大學(xué)船山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目基于rs485通信的遠(yuǎn)程采集與控制器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）題目來(lái)源自選課題設(shè)計(jì)（論文）題目類型起止時(shí)間2012.12.242013.5.30一、 設(shè)計(jì)（論文）依據(jù)及研究意義： 近年來(lái)，大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷地推廣應(yīng)用，傳統(tǒng)的儀器儀表、數(shù)字測(cè)量技術(shù)在數(shù)據(jù)采集方面升華到一個(gè)

13、全新的階段。計(jì)算機(jī)技術(shù)已成為當(dāng)代數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制的核心技術(shù)。而隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)越來(lái)越趨向數(shù)字化、智能化、遠(yuǎn)距離方向發(fā)展。串行通信是計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的重要渠道，并且由于其成本低、性能穩(wěn)定、遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因而在工程中被廣泛應(yīng)用。目前，有多種接口標(biāo)準(zhǔn)可用于串行通信，包括rs-232、rs-422、rs-423和rs-485。rs-232是最早的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，在短距離、較低波特率串行通信中得到了廣泛應(yīng)用。其后發(fā)展起來(lái)的rs-422、rs-485是平衡傳送的電氣標(biāo)準(zhǔn)，采用差動(dòng)的兩線發(fā)送、兩線接收的雙向數(shù)據(jù)總線兩線制方式，比起rs-232非平衡的傳送方式在電氣指標(biāo)上有

14、了大幅度的提高。在上述的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，近距離通信可以采用rs-232通信標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，通信距離視負(fù)載而定，但最多不超過(guò)十幾米，為了進(jìn)一步擴(kuò)大通信距離可以采用rs-485標(biāo)準(zhǔn)通信，其通信有效距離可達(dá)1200米。如加中繼器可更大幅度地增大有效通信距離。 本文設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)基于rs-485總線上的數(shù)據(jù)通信與遠(yuǎn)程控制的系統(tǒng)，利用單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行控制，并且通過(guò)rs-485總線做遠(yuǎn)程傳送將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)rs-485接口送入單片機(jī)主機(jī)機(jī)測(cè)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了模塊化的思想，主要有硬件設(shè)計(jì)與軟件程序設(shè)計(jì)兩部分。本設(shè)計(jì)接口簡(jiǎn)單、使用方便、可靠性好，在溫度檢測(cè)中有較廣泛的應(yīng)用前景，具有較強(qiáng)的使用價(jià)值。就其采樣頻

15、率和分辨率來(lái)說(shuō)屬于中速類型，適合對(duì)數(shù)據(jù)采樣頻率要求不是特別高的應(yīng)用場(chǎng)合。二、 設(shè)計(jì)（論文）主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)：（技術(shù)方案、路線）為實(shí)現(xiàn)基于rs-485總線的數(shù)據(jù)通信與遠(yuǎn)程控制，首先得設(shè)計(jì)好rs-485的通信模塊；由于是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)主從機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，為達(dá)到主機(jī)對(duì)從機(jī)的控制，所以需要設(shè)計(jì)好繼電器控制模塊電路；接著，設(shè)計(jì)出各從機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制的模塊，單片機(jī)都按自己的任務(wù)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集或者控制。在硬件都設(shè)計(jì)好后，調(diào)試通過(guò)，這時(shí)要跟據(jù)整個(gè)系統(tǒng)編制出一定的通信協(xié)議，選擇最優(yōu)方案，實(shí)現(xiàn)主從機(jī)數(shù)據(jù)通信。這些在程序設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)，軟件采用keil編譯器編程。主從機(jī)機(jī)在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信后，按照擬定的通信協(xié)議

16、，提取有用數(shù)據(jù)信息，從而按照這個(gè)信息，進(jìn)行相關(guān)操作，以達(dá)到基于rs-485總線上的數(shù)據(jù)通信與遠(yuǎn)程控制的目的。本設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)，主要包括處理器最小系統(tǒng)、3路ad/da采集電路、2組繼電器控制電路、rs485通信電路、電源穩(wěn)壓電路等；軟件程序設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)初始化、ad/da驅(qū)動(dòng)、485通信協(xié)議等。通過(guò)以上軟件硬件的設(shè)計(jì)，期望所設(shè)計(jì)的采集與控制器能夠達(dá)到通過(guò)rs485遠(yuǎn)程通信采集3路節(jié)點(diǎn)信號(hào)，并能反饋2路模擬控制量的預(yù)期目標(biāo)。三、設(shè)計(jì)（論文）的研究重點(diǎn)及難點(diǎn)：數(shù)據(jù)采集是指將溫度、濕度、壓力、流量、位移、電壓、電流等模擬量采集、經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示的過(guò)程

17、。采集到的數(shù)據(jù)一般都是連續(xù)變化的電壓或電流信號(hào)，需要再通過(guò)相應(yīng)的a/d轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后送入單片機(jī)。ad/da采集電路的設(shè)計(jì)以及如何實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，是整個(gè)系統(tǒng)能否結(jié)合成為一體工作的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)擬采用c語(yǔ)言編制rs485通信協(xié)議下的從機(jī)通信與控制程序；硬件上，擬采用rs-485進(jìn)行長(zhǎng)距離、高速的串行異步通信；數(shù)據(jù)采集部分?jǐn)M采用ad/da轉(zhuǎn)換電路將集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)字信號(hào)；從而達(dá)到數(shù)據(jù)通信與遠(yuǎn)程控制的目的。四、 設(shè)計(jì)（論文）研究方法及步驟（進(jìn)度安排）： 第1周 明確課題要求，結(jié)合課題調(diào)研，收集資料。 第2周 結(jié)合課題調(diào)研，收集資料。 第3周 閱讀和翻譯300

18、0 字以上本課題英文資料。 第4周 確定初步技術(shù)方案，提交開(kāi)題報(bào)告，開(kāi)題報(bào)告審查。 第5周 rs-485通信接口的學(xué)習(xí)。 第6周 ad/da電路設(shè)計(jì)。 第7周 學(xué)習(xí)rs-485總線技術(shù)。 第8周 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)。 第9周 通信控制系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)。 第10周 編程軟件學(xué)習(xí)。 第11周 數(shù)據(jù)采集的串口通信協(xié)議設(shè)計(jì)。 第12周 單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集模塊的程序設(shè)計(jì)。 第13周 整個(gè)系統(tǒng)初步調(diào)試與分析。 第14周 整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試與分析。 第15周 撰寫論文。 第16周 交初稿，修改論文。 第17周 正式交論文及答辯準(zhǔn)備。 第18周 答辯。五、 進(jìn)行設(shè)計(jì)（論文）所需條件：六、 指導(dǎo)教師意見(jiàn)：簽名：年月日基于

19、rs485通信的遠(yuǎn)程采集與控制器設(shè)計(jì)摘 要：在一些環(huán)境條件惡劣、異常危險(xiǎn)的環(huán)境中，如深井、對(duì)人體危害極大強(qiáng)輻射空間、人體活動(dòng)不便的空間，要做到現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)綜合分析并做出現(xiàn)場(chǎng)決策，幾乎是不可能做到的。在這些環(huán)境中，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)有著其巨大優(yōu)勢(shì)。還有一些管理分散，數(shù)據(jù)采集量大的工作條件下，人到現(xiàn)場(chǎng)去采集數(shù)據(jù)就變得非常繁瑣了，這時(shí)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集就是一種非常簡(jiǎn)單而且有效的方法。所以本文便提出一種基于rs485通信的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制的方法。本文設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)3路數(shù)據(jù)采集處理，2路數(shù)據(jù)反饋裝置，2路繼電器控制遠(yuǎn)程控制。本文首先對(duì)涉及的rs485協(xié)議進(jìn)行介紹，其次會(huì)給出遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的硬件設(shè)

20、計(jì)方案，硬件設(shè)計(jì)中包括單片機(jī)應(yīng)用電路、電源穩(wěn)壓電路、ad采集電路、da電路、rs485接口電路、繼電器控制電路幾個(gè)部分的硬件電路設(shè)計(jì)。最后給出切實(shí)可行的軟件設(shè)計(jì)方案，在這個(gè)方案中會(huì)給出通信協(xié)議、整體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)的初始化、rs485總線程序、繼電器控制程序、da輸出控制程序、ad采集程序的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的的采集模塊不局限某一單一用途，可以完成溫度、濕度、壓力、流量、位移、電壓、電流等模擬量的采集。系統(tǒng)接口簡(jiǎn)單可靠，用途多樣，具有一定靈活性。關(guān)鍵詞：rs485；遠(yuǎn)程通信；數(shù)據(jù)采集；遠(yuǎn)程控制design of the remote acquisition and controller based

21、on rs485 communicationabstract: in some poor and very dangerous conditions, such as deep well, strong radiation space which do harm to human beings and the space which is inconvenient for human's activities, it's almost impossible to make on-the-spot comprehensive data analysis and decisions

22、. in these conditions, remote data acquisition and control system has its great advantage. in some other conditions whose management is decentralized and data collection is large, to make on-the-spot data acquisition becomes very complicated, so remote data acquisition is a good and convenient way.t

23、his article will put forward a remote data acquisition and control method that is based on rs485 communication. its purpose of the design is to realize three-channel data acquisition processing, two-channel data feedback device, two-channel way relay control remote control. first, this article will

24、introduce the rs485 protocol. then, this article will give the hardware design scheme of remote data acquisition and control system. the hardware design includes microcontroller application circuit, power supply voltage regulator circuit, ad sampling circuit and da circuit, rs485 interface circuit a

25、nd relay control circuit part of the hardware circuit design. finally, practical software design scheme will be given.this design scheme includes the overall design and implementation, system initialization, rs485&#

26、160;bus, relay control, da output control program, the ad acquisition program design. collection module of this design is not limited, and not just for a single use, it can complete many collection, for example, temperature, humidity, pressure,

27、flow, displacement, analog quantities voltage, and current .the system interface is simple and reliable, and its uses is various and flexible.keywords: rs485; remote communications; data acquisition and control目 錄1 緒 論11.1 研究的背景與意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3 本文主要工作內(nèi)容31.4 系統(tǒng)分析41.4.1任務(wù)要求41.4.2 設(shè)計(jì)方案論證41.4.3 總體設(shè)計(jì)6

28、1.5 本文章節(jié)安排72.1 rs-232/422/485 標(biāo)準(zhǔn)82.1.1 rs-232 標(biāo)準(zhǔn)92.1.2 rs-422/485 標(biāo)準(zhǔn)92.2 rs-485 通訊協(xié)議122.2.1 modbus 協(xié)議(rtu 模式)122.2.2 多功能電能表通訊規(guī)約(dl/t645-1997)152.3 rs-485 應(yīng)用要點(diǎn)162.4 本章小結(jié)163 基于rs485通信遠(yuǎn)程采集與控制器的硬件設(shè)計(jì)173.1 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)173.2 單片機(jī)應(yīng)用電路183.3 電源模塊電路203.4 主從機(jī)rs485接口電路設(shè)計(jì)213.5 繼電器控制電路243.6 2路da轉(zhuǎn)換電路253.6.1 tlc5615簡(jiǎn)介253

29、.6.2 tlc5615功能框圖253.6.3 tlc5615引腳功能263.6.4 tlc5615推薦工作條件263.6.5 tlc5615的時(shí)序273.6.6 tlc5615的兩種工作方式273.6.7 da電路283.7 3路ad轉(zhuǎn)換電路283.8 本章小結(jié)294 基于rs485通信遠(yuǎn)程采集與控制器的軟件設(shè)計(jì)304.1 通信協(xié)議的設(shè)計(jì)304.2 主程序流程324.2.1 主機(jī)主程序流程324.2.2 從機(jī)主程序流程364.3系統(tǒng)初始化414.3.1 主機(jī)系統(tǒng)初始化414.3.2 從機(jī)系統(tǒng)初始化434.4 rs485總線的程序設(shè)計(jì)454.5 繼電器控制程序的設(shè)計(jì)464.6 2路da輸出控制

30、程序設(shè)計(jì)464.7 3路ad采集程序設(shè)計(jì)474.8 本章小結(jié)505 總結(jié)與展望515.1 總結(jié)515.2 展望51謝 辭53參考文獻(xiàn)54附件一 電路原理圖56附件二 pcb圖591 緒 論1.1 研究的背景與意義數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支之一，它研究數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理以及控制等問(wèn)題。其任務(wù)是對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種參數(shù)進(jìn)行采集，然后送入計(jì)算機(jī)，根據(jù)不同的需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，得到所需的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)按要求進(jìn)行顯示并判斷作出決定，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視控制。在一些環(huán)境條件惡劣、異常危險(xiǎn)的環(huán)境中，如深井、對(duì)人體危害極大強(qiáng)輻射空間、人體活動(dòng)不便的空間，要做到現(xiàn)

31、場(chǎng)數(shù)據(jù)綜合分析并做出現(xiàn)場(chǎng)決策，幾乎是不可能做到的。在這些環(huán)境中，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)有著其巨大優(yōu)勢(shì)。還有一些管理分散，數(shù)據(jù)采集量大的工作條件下，人到現(xiàn)場(chǎng)去采集數(shù)據(jù)就變得繁重而繁瑣了，這時(shí)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集就是一種非常簡(jiǎn)單而且有效的方法1。由此可見(jiàn)，對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集和控制方面的研究是非常有必要的。近年來(lái)，大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷地推廣應(yīng)用，傳統(tǒng)的儀器儀表、數(shù)字測(cè)量技術(shù)在數(shù)據(jù)采集方面升華到一個(gè)全新的階段2。而隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)越來(lái)越趨向數(shù)字化、智能化、遠(yuǎn)距離方向發(fā)展。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)和民用生活，特別是智能化小區(qū)水、電、氣、暖的抄表監(jiān)控以及工業(yè)測(cè)量

32、儀表的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控等方面的應(yīng)用非常普遍。它結(jié)合了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信和自動(dòng)化管理等現(xiàn)代化技術(shù)，并不斷融合更多更新的通信技術(shù)3，4。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，其發(fā)展也是伴隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步才逐漸實(shí)用化，不過(guò)這一技術(shù)的應(yīng)用很快發(fā)展成為一個(gè)潛力巨大、市場(chǎng)廣闊的產(chǎn)業(yè)5。目前國(guó)內(nèi)外采用的數(shù)據(jù)采集方案和運(yùn)行方式多種多樣，其所達(dá)到的目的和要求也不同。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集并沒(méi)有規(guī)定一個(gè)固有的模式，包括其內(nèi)容和形式都不斷發(fā)展和變化。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用普遍,研究成果很多,數(shù)據(jù)采集形式和技術(shù)各異，所達(dá)到的目標(biāo)和要求也不同6。由于形式復(fù)雜和多樣，問(wèn)題和實(shí)用性也比較多，許多技術(shù)目的單一，并不成系統(tǒng)。 論文的目標(biāo)是設(shè)

33、計(jì)一個(gè)當(dāng)前在國(guó)內(nèi)的實(shí)際狀況下通用、開(kāi)放的系統(tǒng)，因此采用了通用的標(biāo)準(zhǔn)去設(shè)計(jì)方案。本文設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)基于rs-485總線上的數(shù)據(jù)通信與遠(yuǎn)程控制的系統(tǒng)，利用單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行控制?？刹杉}沖或電壓、電流、溫度等信號(hào),即采集現(xiàn)場(chǎng)各種儀表數(shù)據(jù)信號(hào)，送給單片機(jī)的處理。單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)再對(duì)外部裝置進(jìn)行控制。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(dataacquisitionsysteln)簡(jiǎn)稱das系統(tǒng),是對(duì)工業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、顯示、儲(chǔ)存及各種控制的裝置。在很多行業(yè)都有較廣應(yīng)用。過(guò)程對(duì)象需檢測(cè)的參數(shù)經(jīng)轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成可測(cè)數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)轉(zhuǎn)換器變換成單片機(jī)、計(jì)算機(jī)能處理的信號(hào)，再送入系統(tǒng)

34、的i/o模塊，i/o模塊也可設(shè)計(jì)成直接接收現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的電壓、電流、電阻或脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)由中央處理器處理。das系統(tǒng)在硬件配置上的獨(dú)特要求,在進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮各種因素以滿足用戶的需求7，8。軟件功能則更豐富，根據(jù)用戶需要,可編制控制和服務(wù)程序,如操作指導(dǎo)、統(tǒng)計(jì)分析等、實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)或即時(shí)打印或通信9。20世紀(jì)90年代至今，由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)das。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)生了極大的變化。工業(yè)計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，使系統(tǒng)的成本降低，體積減小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強(qiáng)。出現(xiàn)了高性能、高可靠性

35、的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)10。目前數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用更先進(jìn)的模塊式結(jié)構(gòu),根據(jù)不同的應(yīng)用要求，通過(guò)簡(jiǎn)單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴(kuò)展或修改系統(tǒng)，迅速地組成一個(gè)新的系統(tǒng)11，12?，F(xiàn)階段并行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向高速、模塊化和即插即用方向發(fā)展。串行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和智能化方向發(fā)展?？煽啃圆粩嗵岣?，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)物理層通信,由于采用rs485、雙絞線、電力載波、無(wú)線和光纖，所以其技術(shù)得到了不斷發(fā)展和完善。其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和控制等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用13。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用普遍,研究成果很多,數(shù)據(jù)采集形式和

36、技術(shù)各異，所達(dá)到的目標(biāo)和要求也不同。由于形式復(fù)雜和多樣，問(wèn)題和實(shí)用性也比較多，且許多技術(shù)目的單一，并不成系統(tǒng)。國(guó)外起步較早，某些地區(qū)在此領(lǐng)域己制訂了相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)也較先進(jìn)，并不斷地開(kāi)發(fā)新技術(shù)。國(guó)外應(yīng)用比較先進(jìn)，普遍的主要數(shù)據(jù)采集技術(shù)有電力線載波系統(tǒng)、手持或車載式無(wú)線遙讀遙控方式、電話線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、gsm(gprs)無(wú)線數(shù)據(jù)采集等14，15，但國(guó)外此行業(yè)的許多技術(shù)和運(yùn)行方式在國(guó)內(nèi)并不適用。一些采用新技術(shù)的方案也僅僅限于理論探討，實(shí)際的市場(chǎng)實(shí)用性并不大。國(guó)內(nèi)自九十年代初開(kāi)始研制遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)系統(tǒng)，由于中國(guó)的實(shí)際國(guó)情，長(zhǎng)期一直沒(méi)有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品市場(chǎng)廣闊,發(fā)展?jié)摿艽?到現(xiàn)在

37、各種產(chǎn)品種類繁多,形式復(fù)雜,缺少一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范。在目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)和現(xiàn)狀的情況下，參照了歐洲類似的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(modbus)，制訂了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的一些要求和規(guī)范，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕驹瓌t、接口形式及物理性能、數(shù)據(jù)鏈路、數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)及數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)表達(dá)格式的要求，對(duì)技術(shù)的采用并沒(méi)有提出太多限制16。就目前國(guó)內(nèi)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)來(lái)說(shuō)，大多是采用國(guó)外此行業(yè)類似技術(shù)和芯片，或采用一些成熟的數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，并根據(jù)國(guó)內(nèi)需求定制和發(fā)展，許多新技術(shù)不斷出現(xiàn)和嘗試，可以說(shuō)這個(gè)行業(yè)正處于一個(gè)不斷發(fā)展并完善的階段。1.3 本文主要工作內(nèi)容 本論文的是對(duì)基于rs485通信的數(shù)據(jù)采集與控制器設(shè)計(jì)的研究，因此要用一

38、個(gè)章節(jié)介紹rs485同信協(xié)議。數(shù)據(jù)采集與控制的核心部件單片機(jī)是軟硬件配合工作的，在系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)好以后還要分別設(shè)計(jì)配合主從機(jī)使用的軟件。其中硬件電路的說(shuō)明應(yīng)分模塊功能不同詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)于其中用到的芯片，也要加以介紹。軟件設(shè)計(jì)部分則根據(jù)硬件模塊用c語(yǔ)言編寫進(jìn)行面向數(shù)據(jù)采集與控制過(guò)程的配套程序。程序設(shè)計(jì)為硬件服務(wù)，說(shuō)明時(shí)畫(huà)出流程圖，以增強(qiáng)程序可讀性。 工作安排流程圖如下： 開(kāi)始閱讀資料，可行性分析系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)硬件各部分分別設(shè)計(jì)軟件整體設(shè)計(jì)軟件各部分分別設(shè)計(jì)化函數(shù)軟硬件調(diào)試結(jié)束 圖1.1 工作安排流程圖1.4 系統(tǒng)分析1.4.1任務(wù)要求（1）研究rs485總線技術(shù)的運(yùn)用，即如何進(jìn)行通信協(xié)議的

39、設(shè)計(jì)；（2）采集3路節(jié)點(diǎn)信號(hào)；（3）反饋2路模擬控制量（最大輸出電壓能達(dá)到10v）；（4）2路繼電器遠(yuǎn)程控制。1.4.2 設(shè)計(jì)方案論證 論文設(shè)計(jì)的是一個(gè)通用、開(kāi)放的系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)充分考慮實(shí)際應(yīng)用和對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的兼容性，設(shè)計(jì)的的采集模塊可以完成溫度、濕度、壓力、流量、位移、電壓、電流等模擬量的采集。系統(tǒng)接口簡(jiǎn)單可靠，用途多樣，具有一定靈活性。在計(jì)算機(jī)技術(shù)，微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的迅速發(fā)展下，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集方案也層出不窮。各種方案都有其特點(diǎn)，有其相適應(yīng)的應(yīng)用環(huán)境和存在的條件，不能一概而論，甚至在特殊情況下還需要將其結(jié)合在一起，揚(yáng)長(zhǎng)避短可發(fā)揮出更大的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于以上方案，應(yīng)該說(shuō)是各有優(yōu)勢(shì)，并不能對(duì)比否決某

40、種技術(shù)方案，論文方案的選擇也僅僅是特定條件下的技術(shù)應(yīng)用，以下對(duì)上述幾種方案進(jìn)行分析。 1 主機(jī)部分方案論證 根據(jù)系統(tǒng)的要求，主機(jī)需要完成的功能是讀取從機(jī)采集回來(lái)信息，并且對(duì)從機(jī)的外設(shè)進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)了以下三個(gè)方案。 方案（一）： 以arm處理器為控制核心，優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)外設(shè)豐富，可以節(jié)省大量的外圍設(shè)備及布線面積。缺點(diǎn)是只能采用貼片的封裝，但是由于工藝的原因，需要花費(fèi)大量的時(shí)間在硬件電路的制作上。 方案（二）： 以pc機(jī)為控制核心，由上位機(jī)來(lái)統(tǒng)一控制信息的采集，優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)豐富的控制功能。缺點(diǎn)是pc體積都較大，且成本很高。 方案（三）： 以52系列單片機(jī)為控制核心，優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于各部分功能

41、，且成本較低、體積較小，方便安裝等。缺點(diǎn)是功能較少，如需要增加其它功能需要加入相應(yīng)的硬件，但根據(jù)本系統(tǒng)的要求，以52單片機(jī)為核心，再加上ds18b20等信息轉(zhuǎn)換模塊就完成系統(tǒng)要求的功能綜合以上三個(gè)主機(jī)方案，最終選擇以52單片機(jī)為控制核心，來(lái)完成系統(tǒng)對(duì)信息的采集。 2 通訊總線接口方案論證系統(tǒng)的要求是一臺(tái)主機(jī)，多臺(tái)從機(jī)，這就需要將主機(jī)和所有的從機(jī)全部都要連到一根總線，以滿足主機(jī)讀取從機(jī)的信息要求，至于通信方式是全雙工還是半雙工沒(méi)關(guān)系，只要主機(jī)能讀取從機(jī)采集回來(lái)的信息即可，根據(jù)以上要求，設(shè)計(jì)了以下兩個(gè)方案。 方案（一）：采用rs-232標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，模塊設(shè)計(jì)相當(dāng)成熟，且成本也較低。非常適合點(diǎn)

42、對(duì)點(diǎn)的通訊。缺點(diǎn)是：接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cttl 電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與ttl 電路連接；傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20kbps。現(xiàn)在由于采用新的uart 芯片16c550 等，波特率達(dá)到115.2kbps；接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱；傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50 米，實(shí)際上也只能用在15米左右。 方案（二）：采用rs-485標(biāo)準(zhǔn)，它采用平衡發(fā)送和差分接收方式實(shí)現(xiàn)通信：發(fā)送端將串行口的ttl電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)a、b兩路輸出，經(jīng)過(guò)線纜傳輸之后在接收端

43、將差分信號(hào)還原成ttl電平信號(hào)。由于傳輸線通常使用雙絞線，又是差分傳輸，所以又極強(qiáng)的抗共模干擾的能力，總線收發(fā)器靈敏度很高，可以檢測(cè)到低至200mv電壓，最高的通訊高達(dá)2.5mbps。故傳輸信號(hào)在千米之外都是可以恢復(fù)，而且rs-485允許最大的從機(jī)數(shù)量達(dá)到128臺(tái)，具強(qiáng)大的擴(kuò)展能力。綜合以上兩個(gè)方案，本系統(tǒng)最終選擇rs-485為系統(tǒng)的通信總線，這符合本系統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的非平衡通訊模式和遠(yuǎn)距離傳輸模式。1.4.3 總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)選擇rs-485為系統(tǒng)的通信總線，以52單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)基于rs-485總線上的數(shù)據(jù)通信與遠(yuǎn)程控制。整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分：主機(jī)部分與從機(jī)部分。根據(jù)系統(tǒng)的要

44、求，主機(jī)部分需要完成的功能是讀取并顯示從機(jī)采集回來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，并且對(duì)從機(jī)的外設(shè)進(jìn)行控制。從機(jī)部分需要完成的功能是負(fù)責(zé)采集相關(guān)信息傳回給主機(jī)，并等待主機(jī)的控制命令。處于設(shè)計(jì)與使用的方便考慮,主機(jī)硬件電路跟從機(jī)硬件電路采用相同的電路,只是在軟件設(shè)計(jì)上加以區(qū)分。這樣，在不通過(guò)rs485總線的情況下系統(tǒng)也能進(jìn)行2路繼電器開(kāi)關(guān)控制、反饋2路本地模擬控制量和采集3路本地節(jié)點(diǎn)信號(hào)的工作，只是無(wú)法遠(yuǎn)程通信。主從機(jī)系統(tǒng)框圖如下： 圖2.1 遠(yuǎn)程采集與控制器的系統(tǒng)框圖 主機(jī)單片機(jī)發(fā)送信號(hào)通過(guò)rs485總線傳給從機(jī),從機(jī)判斷主機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)信息再通過(guò)繼電器控制電路控制ad電路和da電路工作，最后又通過(guò)rs485總線傳

45、回信息給主機(jī)。如此循環(huán)，達(dá)到主機(jī)對(duì)從機(jī)的控制功能。1.5 本文章節(jié)安排根據(jù)研究目標(biāo),將本文分為五章，內(nèi)容作如下安排:第一章：介紹遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù)研究的額背景與意義， 國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)采集研究現(xiàn)狀，本文主要工作內(nèi)容。然后根據(jù)本文任務(wù)要求對(duì)系統(tǒng)方案進(jìn)行論證。 第二章：介紹rs485通信協(xié)議，主要分3個(gè)方面進(jìn)行介紹：rs485標(biāo)準(zhǔn)、rs485通訊協(xié)議、rs485應(yīng)用要點(diǎn)。 第三章：系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，其中包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用電路、ad采集電路、da電路、rs485接口電路、繼電器控制電路的設(shè)計(jì)。 第四章：系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，其中包括：通信協(xié)議的設(shè)計(jì)、整體程序流程、系統(tǒng)初始化、rs485總線程序設(shè)計(jì)、繼電器控制程

46、序設(shè)計(jì)、da輸出控制程序設(shè)計(jì)、ad采集程序設(shè)計(jì)。 第五章：對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，分析文章的創(chuàng)新之處與不足之處，最后提出繼續(xù)完善本設(shè)計(jì)的研究方向。2 rs-485 協(xié)議規(guī)范 通常的微處理器都集成有 1 路或多路硬件uart 通道，可以非常方便地實(shí)現(xiàn)串行通訊。在工業(yè)控制、電力通訊、智能儀表等領(lǐng)域中，也常常使用簡(jiǎn)便易用的串行通訊方式作為數(shù)據(jù)交換的手段。但是，在工業(yè)控制等環(huán)境中，常會(huì)有電氣噪聲干擾傳輸線路，使用rs-232 通訊時(shí)經(jīng)常因外界的電氣干擾而導(dǎo)致信號(hào)傳輸錯(cuò)誤；另外，rs-232 通訊的最大傳輸距離在不增加緩沖器的情況下只可以達(dá)到15 米。為了解決上述問(wèn)題，rs-485/422 通訊方式就應(yīng)運(yùn)而生了

47、。本章將詳細(xì)介紹485 標(biāo)準(zhǔn)、通訊規(guī)約、應(yīng)用要點(diǎn)。2.1 rs-232/422/485 標(biāo)準(zhǔn)rs-232、rs-422 與rs-485 最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（eia）制訂并發(fā)布的。rs-232在1962 年發(fā)布，命名為eia-232-e，作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。rs-422是由rs-232 發(fā)展而來(lái)，它是為彌補(bǔ)rs-232 之不足而提出的。為改進(jìn)rs-232 通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，rs-422 定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10mbps，傳輸距離延長(zhǎng)到4000 英尺（速率低于100kbps 時(shí)），并允許在一條平衡總線上連接最多10 個(gè)接收器。rs-422 是

48、一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為tia/eia-422-a 標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，eia 又于1983 年在rs-422 基礎(chǔ)上制定了rs-485 標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為tia/eia-485-a 標(biāo)準(zhǔn)。由于eia 提出的建議標(biāo)準(zhǔn)都是以“rs”作為前綴，所以在通訊工業(yè)領(lǐng)域，仍然習(xí)慣將上述標(biāo)準(zhǔn)以rs 作前綴稱謂。rs-232、rs-422 與rs-485 標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。但由于

49、pc 上的串行數(shù)據(jù)通訊是通過(guò)uart 芯片(較老版本的pc 采用i8250 芯片或z8530 芯片)來(lái)處理的，其通訊協(xié)議也規(guī)定了串行數(shù)據(jù)單元的格式（8-n-1 格式）：1 位邏輯0 的起始位，6/7/8 位數(shù)據(jù)位，1 位可選擇的奇(odd)/偶(even)校驗(yàn)位，1/2 位邏輯1 的停止位?；趐c 的rs-232、rs-422 與rs-485標(biāo)準(zhǔn)均采用同樣的通訊協(xié)議。表格 2.1 列出了rs-232、rs-422、rs-485 通訊方式的區(qū)別。表 2.1 rs-232、rs-422、rs-485 的區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)rs232rs 422rs 485工作方式單端差分差分節(jié)點(diǎn)數(shù)1收、1發(fā)1發(fā)、10收1發(fā)

50、、32收最大傳輸電纜長(zhǎng)度50英尺4000英尺4000英尺最大傳輸速率20kbps10mbps10mbps最大驅(qū)動(dòng)輸出電壓+/25v0.25v+6v7v+12v發(fā)送器輸出信號(hào)電平(負(fù)載最小值)負(fù)載+/5v+/15v±2.0v±1.5v發(fā)送器輸出信號(hào)電平(空載最大值)空載+/25v±6v±6v發(fā)送器負(fù)載阻抗()3k7k10054擺率(最大值)30v/sn/an/a接收器輸入電壓范圍±15v-10v+10v-7v+12v接收器輸入門限±3v±200mv±200mv接收器輸入電阻()3k7k4k(最小)12k發(fā)送器共模電壓

51、-3v+3v-1v+3v接收器共模電壓-7v+7v-7v+12v2.1.1 rs-232 標(biāo)準(zhǔn)rs-232 被定義為一種在低速率、近距離串行通訊的單端標(biāo)準(zhǔn)。rs-232 采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。rs-232 的電氣標(biāo)準(zhǔn)電平為邏輯“0”時(shí)：+3v+15v；電平為邏輯“1”時(shí)：-3v-15v；未定義區(qū)：3v3v。在此區(qū)域內(nèi)的信號(hào)處理將由通訊接口的rs-232 收發(fā)器決定。2.1.2 rs-422/485 標(biāo)準(zhǔn)rs-422/485 標(biāo)準(zhǔn)的全稱為tia/eia-422-b 和tia/eia-485 串行通訊標(biāo)準(zhǔn)。rs-422/485標(biāo)準(zhǔn)與rs-232 標(biāo)準(zhǔn)不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式（

52、differential driver mode），也稱作平衡傳輸。由于rs-422/485 標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性上非常相近，在傳輸方式上有所區(qū)別；為便于理解，下面將主要介紹應(yīng)用比較普遍的rs-485 標(biāo)準(zhǔn)，并簡(jiǎn)單介紹rs-422 標(biāo)準(zhǔn)與rs-485 標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別。電子工業(yè)協(xié)會(huì)（eia）于1983 年制訂并發(fā)布rs-485 標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)通訊工業(yè)協(xié)會(huì)（tia）修訂后命名為tia/eia-485-a，習(xí)慣地稱之為rs-485 標(biāo)準(zhǔn)。rs-485 標(biāo)準(zhǔn)是為彌補(bǔ)rs-232 通信距離短、速率低等缺點(diǎn)而產(chǎn)生的。rs-485 標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了平衡發(fā)送器和接收器的電特性，而沒(méi)有規(guī)定接插件、傳輸電纜和應(yīng)用層通信協(xié)議。rs-

53、485 標(biāo)準(zhǔn)與rs-232 不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式（differential driver mode），也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為a，另一線定義為b，如圖 2.1所示。 圖 2.1 rs-485 發(fā)送器的示意圖 圖 2.2 rs-485 接收器的示意圖 通常情況下，發(fā)送發(fā)送器a、b 之間的正電平在+2+6v，是一個(gè)邏輯狀態(tài)；負(fù)電平在-2-6v，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。另有一個(gè)信號(hào)地c。在rs-485 器件中，一般還有一個(gè)“使能”控制信號(hào)?！笆鼓堋毙盘?hào)用于控制發(fā)送發(fā)送器與傳輸線的切斷與連接，當(dāng)“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送發(fā)送器處于高阻狀態(tài)，稱作“第三態(tài)”，它是有別于邏輯“1”與“0”的第三種狀態(tài)。對(duì)于接收發(fā)送器，也作出與發(fā)送發(fā)送器相對(duì)的規(guī)定，收、發(fā)端通過(guò)平衡雙絞線將a-a與b-b 對(duì)應(yīng)相連。當(dāng)在接收端a-b 之間有大于+200mv 的電平時(shí)，輸出為正邏輯電平；小于-200mv 時(shí)，輸出為負(fù)邏輯電平。在接收發(fā)送器