單片機(jī)通信技術(shù)

信息與控制工程學(xué)院

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

第七章網(wǎng)絡(luò)集成式分散控制系統(tǒng)

本章介紹網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)有以下內(nèi)容：§7.1數(shù)據(jù)通信與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)§7.2集散控制系統(tǒng)§7.3現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)§7.4單片機(jī)通信技術(shù)第七章網(wǎng)絡(luò)集成式分散控制系統(tǒng)§７.4單片機(jī)通信技術(shù)一、單片機(jī)串行通信二、常用接口芯片結(jié)構(gòu)和工作原理三、單片機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信四、單片機(jī)多機(jī)通信五、單片機(jī)與PC機(jī)通信六、單片機(jī)無線通信§7.4單片機(jī)通信技術(shù)一、單片機(jī)串行通信

單片機(jī)之間串行通信用于雙機(jī)冗余控制單片機(jī)與單片機(jī)之間交換信息。MCS-51單片機(jī)本身具有串行接口，為機(jī)間通信提供了極為便利的條件。

單片機(jī)串行通信有異步通信和同步通信兩種基本通信方式。串行通信按傳輸方向又分為單工、半雙工、全雙工通信。

單片機(jī)串行口輸出的是TTL電平，要想實(shí)現(xiàn)串行通訊，常將其轉(zhuǎn)換成常用的串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)接口電平，常用的串行通信由兩種RS-232串行通信和RS-485串行通信。§7.4單片機(jī)通信技術(shù)二、常用接口芯片結(jié)構(gòu)和工作原理

單片機(jī)機(jī)間串行通信常用MAX232芯片和MAX485芯片，分別介紹如下：１.MAX232芯片介紹MAX232芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的、兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的IC芯片，適用于各種EIA-232C和V.28/V.24的通信接口。

MAX232芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器,可以把輸入的+5V電源電壓變換成RS-232C輸出電平所需的±10V電壓。所以,采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需+5V的電源就可以了,硬件接口簡(jiǎn)單,所以被廣泛使用?！?.4單片機(jī)通信技術(shù)二、常用接口芯片結(jié)構(gòu)和工作原理MAX232芯片內(nèi)部電路

§7.4單片機(jī)通信技術(shù)二、常用接口芯片結(jié)構(gòu)和工作原理2.RS-232-C 標(biāo)準(zhǔn)

RS-232-C是一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)，是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)完整的RS-232-C接口有22根線，采用一種標(biāo)準(zhǔn)的“Ｄ”型保護(hù)殼的25針插頭座，或采用有９根引腳用一個(gè)九芯連接器連接?；镜臄?shù)據(jù)傳送引腳包括RXD、TXD、SG；Modem的控制和引腳狀態(tài)包括DTR、RTS、DSR、CTS、DCD和RI。其中DTR和RTS是計(jì)算機(jī)通過RS-232-C接口送給Modem的控制引腳；DSR、CTS、DCD和RI是Modem通過RS-232-C接口送給計(jì)算機(jī)的狀態(tài)信息引腳?！?.4單片機(jī)通信技術(shù)二、常用接口芯片結(jié)構(gòu)和工作原理RS-232總線的收發(fā)時(shí)序：§7.4單片機(jī)通信技術(shù)二、常用接口芯片結(jié)構(gòu)和工作原理３.MAX485芯片

Maxim公司提供了一系列的電平轉(zhuǎn)換芯片。其中，不僅有TTL電平到RS-232電平的轉(zhuǎn)換芯片，還有RS-485和TTL電平之間的轉(zhuǎn)換芯片MAX485。MAX485芯片管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

RO：接收其輸出端。DI：驅(qū)動(dòng)器輸入端。DE：驅(qū)動(dòng)器輸入使能端。Vcc：電源正極4.75～5.25V。GND：接地B：反相接收器輸入和反相驅(qū)動(dòng)器輸出。A：同相接收器輸入和同相驅(qū)動(dòng)器輸出。§7.4單片機(jī)通信技術(shù)二、常用接口芯片結(jié)構(gòu)和工作原理4.RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)

RS-485是一種基于差分信號(hào)傳送的串行通信鏈路層協(xié)議。它解決了RS-232協(xié)議傳輸距離太近的缺陷，是工業(yè)上廣泛采用的較長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)通信鏈路層協(xié)議。

RS-485支持半雙工或全雙工模式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)。RS-485接口采用差分方式傳輸信號(hào)，只需要檢測(cè)兩線之間的電位差就可以。

§7.4單片機(jī)通信技術(shù)三、單片機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信

MCS-51單片機(jī)一般采用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信連接。如果采用單片機(jī)自身的TTL電平直接傳輸信息，其傳輸距離較近，一般不超過1.5m，因此常采用MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。硬件電路如下。

§7.4單片機(jī)通信技術(shù)三、單片機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信查詢方式雙機(jī)通信軟件設(shè)計(jì)

通信協(xié)議：采用2400波特率、6M晶振，兩機(jī)編號(hào)分別為：05,06號(hào)，工作在方式1。05發(fā)、06收的工作過程為：1、05發(fā)呼叫信號(hào)“06”，06收到后，在可以接收數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)答“00”，否則發(fā)“0F”。2、05收到“00”后，先發(fā)數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)N，再發(fā)N字節(jié)數(shù)據(jù)及校驗(yàn)碼。3、06收完數(shù)據(jù)后，進(jìn)行校驗(yàn)，成功向05發(fā)“F0”，否則發(fā)“OF”。§7.4單片機(jī)通信技術(shù)三、單片機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信發(fā)送端軟件流程圖

接收端軟件流程圖

設(shè)定波特率啟動(dòng)定時(shí)器1設(shè)定串行口工作方式發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)指針初始化校驗(yàn)和清零發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)求校驗(yàn)和發(fā)送檢查和返回B機(jī)允許發(fā)送？NY數(shù)據(jù)發(fā)送完畢？NYB機(jī)正確接收？NY設(shè)定波特率啟動(dòng)定時(shí)器1設(shè)定串行口工作方式等待A機(jī)發(fā)送信號(hào)指針初始化校驗(yàn)和清零接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)求校驗(yàn)和接收A機(jī)校驗(yàn)和比較檢查和返回A機(jī)允許發(fā)送？NY數(shù)據(jù)接收完畢？NY發(fā)送應(yīng)答信號(hào)BB正確接收？YN發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo)志FFTX0: MOV DPH,31H MOV DPL,30H ;數(shù)據(jù)首地址 MOV R7,32H ;長(zhǎng)度 MOV R6,#00H ;累加和清零TX1: MOV A,#06H ;呼叫 MOV SBUF,ATX2: JNB TI,TX2 ;等待發(fā)送 CLR TITX3: JBC RI,TX4 ;等待應(yīng)答 SJMP TX3§7.4單片機(jī)通信技術(shù)三、單片機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信查詢方式雙機(jī)通信發(fā)送程序：TX: MOV TMOD,#20H;T1模式2 MOV TH1,#0F3H;2400常數(shù) MOV TL1,#0F3H SETB TR1 ;起動(dòng)T1定時(shí) MOV PCON,#80H;SMOD=1 MOV SCON,#50H;串口方式1TX4: MOV A,SBUF XRL A,#00H ;判“00” JZ TX5 SJMP TX1TX5: MOV A,R7 MOV SBUF,A ;發(fā)送長(zhǎng)度NTX6: JNB TI,TX6 CLR TITX7: MOVX A,@DPTR MOV SUBF,A ;發(fā)1字節(jié)數(shù)據(jù)TX8: JNB TI,TX8 CLR TITX9: INC DPTR ;調(diào)整指針 ADD A,R6 MOV R6,A ;求累加和 DJNZ R7,TX7TXB: JNB TI,TXB CLR TITXC: MOVX ASBUF ;判成功否 CJNE A,#0FH,TX0 RET MOV A,R6 MOV SBUF,A ;發(fā)累加和TXA: JNB TI,TXA CLR TI §7.4單片機(jī)通信技術(shù)四、單片機(jī)多機(jī)通信

單片機(jī)多機(jī)系統(tǒng)中常采用的總線型主從式多機(jī)系統(tǒng)。所謂主從式，即在數(shù)個(gè)單片機(jī)中，有一個(gè)是主機(jī)，其余的為從機(jī)，從機(jī)要服從主機(jī)的調(diào)度、支配。在采用不同的通信標(biāo)準(zhǔn)通信時(shí)，還需進(jìn)行相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換，也可以對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行光電隔離。在多機(jī)系統(tǒng)中，通常采用RS-422或RS-485串行標(biāo)準(zhǔn)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。硬件電路如下。

TXDRXD主機(jī)TXDRXD1號(hào)從機(jī)

TXDRXD2號(hào)從機(jī)

TXDRXDn號(hào)從機(jī)

§7苗.4單片水機(jī)通撿信技卵術(shù)四、苦單片圓機(jī)多盲機(jī)通澆信主機(jī)賊程序巴流程章圖命令分類N命令從機(jī)復(fù)位入口從機(jī)應(yīng)答？NY串口初始化發(fā)送地址Y應(yīng)答地址相符？發(fā)送命令字N從機(jī)應(yīng)答？N命令正確？YY從機(jī)就緒？從機(jī)就緒？Y發(fā)送數(shù)據(jù)塊接收數(shù)據(jù)塊返回NYN發(fā)命令01收命令02§7派.4單片曾機(jī)通參信技破術(shù)四、灑單片頃機(jī)多冠機(jī)通黨信多機(jī)小通信承的從機(jī)麗中斷程序晉流程樸圖YY接收數(shù)據(jù)發(fā)命令02命令分類接收下一個(gè)字符中斷入口地址符合？保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)回地址Y是命令？NY接收完畢？從機(jī)接收就緒？送RRDY=1N返回Y非法命令NN送RRDY=0送TRDU=0恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)從機(jī)發(fā)送就緒？發(fā)送完畢？發(fā)送數(shù)據(jù)送TRDU=1YNN命令01§7知.4單片瞞機(jī)通竊信技汗術(shù)五、撤單片晴機(jī)與PC機(jī)通查信１.R綿S-庸23抹2的硬趕件握炎手協(xié)熊議以RS綢-2殼32來說華，硬戰(zhàn)件握惱手使集用DS笨R（第6引腳極）、CT址S（第8引腳苦）、DT柱R（第4引腳熟）和RT值S（第7引腳蘇）4條硬智件線宗路，求通過銜計(jì)算押機(jī)上RS蒜-2大32端口腸的DT闊R和RT蛙S端口炭及被舌控設(shè)酬備端用的DS您R和CT右S端口鴨這4個(gè)端?？诘牧R交互性作用波。計(jì)算鍋機(jī)主粱控端節(jié)與被但控的夸設(shè)備黃端可懼以進(jìn)妨行數(shù)落據(jù)的啊交流束，而嚴(yán)在數(shù)艇據(jù)塊鐮無法襪處理悅時(shí)，唱可以雹通過4條握僅手線手的高忘地電顆位的欲變化程來控勉制數(shù)兵據(jù)是利繼續(xù)斥發(fā)送聞或是兵暫停忽發(fā)送魄?！?碑.4單片訂機(jī)通四信技緒術(shù)五、企單片炒機(jī)與PC機(jī)通豪信１.R允S-傲23洗2的硬授件握齡手協(xié)斑議設(shè)備姜端要優(yōu)求的離握手§7杏.4單片烤機(jī)通鳥信技炮術(shù)五、燒單片候機(jī)與PC機(jī)通方信２軟查件握奏手協(xié)牢議軟件棒握手欠中最飼常用逗的就票是XO婚N/徐XO盲FF協(xié)議淡。設(shè)備屢要求逐的軟件件握茶手步忠驟§7觀.4單片績(jī)機(jī)通漁信技鼻術(shù)五、清單片輩機(jī)與PC機(jī)通川信３.單片壘機(jī)與PC機(jī)點(diǎn)對(duì)豬點(diǎn)通魂信點(diǎn)對(duì)帶點(diǎn)通聯(lián)信采貸用MA乎X2鍵32連接PC機(jī)和期單片呢機(jī)，唇硬件班接口項(xiàng)電路述如圖材所示船。C81uFP3.1/TXDP3.0/RXD89C52C1+C1-C2+VDDC2-VCCT1INT1OUTT2INT2OUTR1OUTR1INR2OUTR2INMAX232AGND+C61uF+C71uF+C41uF+5V+C51uF+5V+§7終.4單片挖機(jī)通右信技檔術(shù)五、特單片傷機(jī)與PC機(jī)通胸信３.單片趙機(jī)與PC機(jī)點(diǎn)對(duì)賠點(diǎn)通您信PC機(jī)與鞏單片例機(jī)串吼行通信販流程睛圖初始化是否發(fā)送數(shù)據(jù)？NY開始開啟串行中斷PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)數(shù)據(jù)關(guān)閉串行中斷將數(shù)據(jù)返發(fā)給PC機(jī)§7朵.4單片買機(jī)通幣信技坐術(shù)五、礦單片去機(jī)與PC機(jī)通境信３.單片洪機(jī)與PC機(jī)多機(jī)長(zhǎng)通信本系驗(yàn)統(tǒng)采朝用的受是總親線型攀連接屆方式鐘，如睡下圖遼所示除。在漆總線饑的末沸端加豪入了正兩個(gè)12截0的電發(fā)阻，色以實(shí)率現(xiàn)通鄙信線礎(chǔ)路的乏阻抗攀匹配識(shí)，從孫而消熔除反急射、障吸收老噪聲羞。在總伐線連寇接時(shí)橋，上位部機(jī)的慶輸出階對(duì)應(yīng)饑所有古下位乎機(jī)的濃輸入緞，下位豪機(jī)的房誠(chéng)輸出若對(duì)應(yīng)煎上位進(jìn)機(jī)的姑輸入腿?！?局.4單片累機(jī)通嬸信技碎術(shù)五、戚單片己機(jī)與PC機(jī)通傭信３.單片峽機(jī)與PC機(jī)多機(jī)淺通信上位月機(jī)和冒下位壁機(jī)的僑通信禿接口晚電路期完全搜相同蹦，采闖用MA黃X4培85作為獵收發(fā)安器，劍接口尺電路噴如下投圖所著示?！?嚷.4單片謀機(jī)通料信技獅術(shù)六、融單片經(jīng)機(jī)無裁線通視信１.智能驅(qū)建筑杜中主喪干網(wǎng)營(yíng)結(jié)構(gòu)麥體系刑圖§7塑.4單片亞機(jī)通屈信技頁(yè)術(shù)六、蔬單片墻機(jī)無榆線通豬信２.智能壓建筑縱中家興庭內(nèi)晝部網(wǎng)底結(jié)構(gòu)世體系喇圖§7疏.4單片什機(jī)通倍信技津術(shù)六、悶單片偽機(jī)無獎(jiǎng)線通槐信３.庸2.酬4G無線盈通信逃芯片nR叢F2叮40夠1的特盾點(diǎn)工作隱在2.扛4G慮Hz免費(fèi)IS世M頻段胳；GF苗SK調(diào)制飯技術(shù)雕；傳輸提速率癥為0—客1M類bp聽s；跳頻村技術(shù)增，跳董頻信砍道12鑒5個(gè)，曾信道議跳變申時(shí)間<2杠00暖us；CR紐奉C糾錯(cuò)壓；工作滔電壓覽為1.塔9－3.巡壽6V；發(fā)射合時(shí)峰伐值電球流為10功.5湖mA；接收素時(shí)峰返值電楚流為18出mA；靜態(tài)勿功耗換為1u燙A。§7印.4單片皆機(jī)通作信技次術(shù)六、聾單片僅機(jī)無困線通將信家庭升內(nèi)部里網(wǎng)2.芽4G無線阻通信公芯片nR隊(duì)F2鬼40耳1原理§7慕.4單片疾機(jī)通為信技葉術(shù)六、木單片霸機(jī)無享線通注信2.促4G無線拆通信絕芯片nR不F2桑40爺1的工費(fèi)作模群式工作模式PWR_UPCECS收發(fā)模式110配置模式101空閑模式100關(guān)機(jī)模式0XX§7皺.4單片字機(jī)通農(nóng)信技災(zāi)術(shù)六、寶單片曠機(jī)無拐線通源信4.主干茫網(wǎng)無字線通復(fù)信芯踢片nR盒F9場(chǎng)05的特銅點(diǎn)工作蛛在43刻3／86漠8／91秋5G遞Hz免費(fèi)IS束M頻段崗；GF抵SK調(diào)制頃技術(shù)援；傳輸刺速率貼為0—滲10改0K踏bp豎s；跳頻章技術(shù)積，信貸道跳尿變時(shí)敘間<6摘50喝us；CR勞C糾錯(cuò)珍；載波販監(jiān)聽呼；工作槽電壓村為1.止9－3.好6V；發(fā)射辭時(shí)峰徐值電披流為11爬m(xù)A；接收趨時(shí)峰騾值電潤(rùn)流為12攤.5孫mA；靜態(tài)柔功耗洽為2.恥5u檢A?！?峰.4單片飛機(jī)通地信技鳥術(shù)六、糊單片遲機(jī)無恩線通疼信主干汽網(wǎng)無孔線通優(yōu)信芯耍片nR燙F9侍05原理§7爆.4單片兵機(jī)通幫信技濱術(shù)六、嬸單片州機(jī)無疫線通以信無線么通信蠶芯片nR栗F9純05的工概作模繳式工作模式PWR_UPTRX_CETX_EN關(guān)機(jī)模式0XX空閑模式10X接受模式110發(fā)送模式111§7咱.4單片戶機(jī)通枯信技戒術(shù)六、創(chuàng)單片榜機(jī)無廚線通毅信5.設(shè)備去無線者通信侮節(jié)點(diǎn)