【正文】 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 摘要 摘要 遠程測控技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)和國防等諸領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛。測控技術(shù)的現(xiàn)代化，已被公認(rèn)為科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要條件和明顯標(biāo)志。隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在現(xiàn)代遠程測控領(lǐng)域中，各先進的測控技術(shù)、測控設(shè)備和遠程通信手段層出不窮 。 本文主要是介紹基于 RS485 總線的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)由前端和后臺兩部分組成，前端包括溫度采集器和電機控制器兩個模塊；而后臺則是基于 RS485 總線由 PC 機進行遠程測控。實現(xiàn)了對遠程溫度的檢測傳輸和電機正反轉(zhuǎn)控制。 整個系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠 性高、功能靈活多樣、造價低廉等優(yōu)點，可以應(yīng)用于多種場所的各種遠程測量控制。 關(guān)鍵詞 ： RS485總線，溫度采集器，電機控制器，遠程測控技術(shù)， PC 機 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 Abstract Abstract The remote monitoring and control technology is applied widely in the modern science and technology, the industrial production and the national defense and in other various domains. The remote monitoring and control technology modernization has been recognized as the important condition and the clear indication of the science and technology and the production modernization. Along with the incresing development of the puter technology, the munication and the electronic technology, in the modern remote monitoring and control domain there are all kinds of advanced monitoring and control technology and equipment and the longdistance means of munication. This article mainly intoduces bus work control system based on the RS485,. The system is posed by front end and the backstage two parts. Front end includes temperature gathering and electrical machinery controller two modules。 But the backstage carried on the remote monitoring and control based on the RS485 bus by PC machine. Has realized is reversing the control to the longdistance temperature examination transmission and the electrical machinery. The overall system has the structure simply, the reliability high, the function nimble diverse, the construction cost is inexpensive and so on the merit, may be supposed to use in the many kinds of places each kind of longdistance survey control. Key words: RS485 bus, temperature gathering, electrical machinery controller, longdistance observation and control technology, PC machine 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 緒論 第一章 緒論 課題背景及研究意義 隨著我們的 工業(yè)環(huán)境越來越復(fù)雜，工程師們在讓這些設(shè)備和環(huán)境越來越復(fù)雜的同時，也不斷的努力讓它們越來越 “ 簡單 ” —— 流線型的裝配、簡單的人機交互。正是他們對這個看似矛盾的理想的追求，才使我們今天出現(xiàn)了這么多的智能化設(shè)備。上述這一切都離不開數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展，它是實現(xiàn)人機交互、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制的基礎(chǔ)。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，尤其是 PC 的出現(xiàn)，大大的促進了工業(yè)自動化的程度，現(xiàn)在越來越多的設(shè)備實現(xiàn)了自動控制和無人職守，而這一切又促進了數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展。在科學(xué)技術(shù)研究的各行各業(yè)中 ，常常利用 PC 或工控機對各種數(shù)據(jù)進行采集，如液位、溫度、壓力、頻率等。 同時 隨著 計算機 數(shù)字通信技術(shù)及 信息 技術(shù)的 發(fā)展，推動了自動化技術(shù)的進步；特別是近十年來興起的總線技 術(shù) ，是 計算機 數(shù)字通信技術(shù)向工業(yè)自動化領(lǐng)域的延伸，它的發(fā)展將促使自動化 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變 革， 總線技術(shù)的一個顯著特點是其開放性，允許并鼓勵不同廠家按照總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，自主開發(fā)具有特點及專有技術(shù)的產(chǎn)品。依照總線技術(shù)規(guī)范，不同廠家產(chǎn)品可以方便完成組態(tài)與集成，構(gòu)成面向行業(yè)、適合行業(yè)特點的自主控制 系統(tǒng) 。這一特點為更多的自動化產(chǎn)品制造商自主開發(fā)并推出自主知識產(chǎn)權(quán)的自動化 系統(tǒng) 提供了可能。也為自動化 系統(tǒng) 集成商開發(fā)面向行業(yè)應(yīng)用的成套技術(shù)和自動化 系統(tǒng) 提供了機會。總線技術(shù)以其先進性、實用性、可靠性、開放性的優(yōu)點，必然成為未來自動化技術(shù)發(fā)展的主流。 基于現(xiàn)在流行的智能化設(shè)備和近些年來興起的總線技術(shù)，我的設(shè)計課題是基于 RS485 總線的網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)，研究的就是這方面的基本知識。 發(fā)展?fàn)顩r 從上個世紀(jì) 90 年代以來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們的生產(chǎn)行為、生活方式都發(fā)生了重大的變化，作為生活生產(chǎn)中非常重要的一項技術(shù)即 測 控技術(shù)的重要性正在逐漸被人 們所認(rèn)識和重視。 測 控系統(tǒng)的演變，是一個從集中監(jiān)控向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的發(fā)展歷史。早期的 測 控系統(tǒng)，采用大型儀表集中對各個重要設(shè)備的狀態(tài)進行 測控 ，并通過操作盤來進行集中式操作。而計算機 測控 系統(tǒng)是以監(jiān)測控制計算機為主體，加上檢測裝置、執(zhí)行機構(gòu)與被監(jiān)測控制的對象 (生產(chǎn)過程 )共同構(gòu)成的整體。在該系統(tǒng)中，計算機實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的檢測、監(jiān)督和控制功能。在現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)和管理中，大量的物理量、環(huán)境參數(shù)、工藝數(shù)據(jù)、特性參數(shù)需要進行實時檢測、監(jiān)督管理和自動控制。由于工業(yè)生產(chǎn)過程控制要求的高環(huán)境適應(yīng)性、高實時性、和高可靠性等特點，自動控制與 檢測技術(shù)一直沿著自己的道路發(fā)展，測控領(lǐng)域所使用的通信技術(shù)都自成體系，許多通信協(xié)議不開放，而且大多數(shù)系統(tǒng)都是面向單臺，或單一類型的設(shè)備。隨著生產(chǎn)力的進步，設(shè)備的分布越來越離散單一的，各自獨立的 測控 系統(tǒng)已不能適應(yīng)工業(yè)化的需求，于是便產(chǎn)生了分布式系統(tǒng)。這種系統(tǒng)以計算機網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，使系統(tǒng)資源分配趨于合理。但是由于目前運行的絕大多數(shù)分布式監(jiān)測系統(tǒng)還只是在局域網(wǎng)上，通常的測控僅局限東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 緒論 于同一地點，所以具有一定的地域局限性。 Inter 能實現(xiàn)資源的共享，從而使人們有能力解決以前在極有限的資源下很難解決的問題，為遠程監(jiān)控系 統(tǒng)的發(fā)展提供了有利的條件。遠程 測控 是本地計算機通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如 Inter/Intra，對遠端進行 測控。 方案確定 對于遠程測控系統(tǒng)的設(shè)計而言，一般有： 應(yīng)用專線的遠程測控系統(tǒng) ， 利用公用電話網(wǎng)的遠程測控系統(tǒng) ，采用 232/422/485 總線，現(xiàn)場總線的遠程通信， 采用光纖通道的遠程測控系統(tǒng) ， 基于 Inter 的遠程測控系統(tǒng) ， 基于無線通信的遠程測控系統(tǒng) 這六種方案， 由此可以知道這個系統(tǒng)的發(fā)展正逐步走向多功能化，由于各 485 總線的接線少，成本低，通信距離長，因此我的設(shè)計選擇了 基于 RS485 總線遠程 測控系統(tǒng)這個 比較簡單的方案。 方案任務(wù) 設(shè)計基于 RS485 總線的網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng) ,完成對遠端溫度的測量和對遠端電機的正反控制 ,有抗干擾的措施 ,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽俊? （ 1）基于 RS485 總線網(wǎng)絡(luò)的測控系統(tǒng)設(shè)計 （ 2）測量溫度電路設(shè)計 （ 3）報警電路設(shè)計 （ 4）控制電機正反轉(zhuǎn)電路設(shè)計 （ 5）串行通信電路設(shè)計 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二章 系統(tǒng)設(shè)計 第二章 系統(tǒng)設(shè)計 本方案電路介紹 隨著串行通信的廣泛應(yīng)用，工業(yè)控制，數(shù)據(jù)通信等各方面都需要用到串行通信，因此本設(shè)計的目的也就在于此，然而 RS485 是美國電器工業(yè)聯(lián)合會 制定的利用平衡雙絞線作傳輸線的多點通訊標(biāo)準(zhǔn)，它采用差分信號進行傳輸，最大傳輸距離可達，最大可以連 32 個驅(qū)動器和收發(fā)器，接受器最小靈敏度可達到177。 200mv，最大傳輸速率可達到 ，因此 RS485 正是高靈敏度，遠距離，多點通訊制定的標(biāo)準(zhǔn)，因此本次設(shè)計選用 RS485 串行通信標(biāo)準(zhǔn)?；?RS485 的測控系統(tǒng)，分為軟件和硬件兩部分， 我設(shè)計的是硬件部分，在硬件方面主要包括前端和后臺部分。前端包括溫度采集器部分，包括傳感器，放大器， A/D 轉(zhuǎn)換電路，單片機；電機控制器部分，包括電動機和單片機；后臺 是監(jiān)控部分，包括 MAX485， RS232/485 轉(zhuǎn)換器和 PC 機。 原 理描述 第一步完成溫度采集器的設(shè)計，它主要是由與被測控對象相匹配的傳感器，將對象的狀態(tài)放大到合適放大倍數(shù)的放大器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的 A/D 轉(zhuǎn)換器，和對數(shù)據(jù)進行處理的單片機組成；第二步是完成電機控制器的設(shè)計，它主要是由電機和控制電機的單片機組成； 第三步是完成 測 控端的設(shè)計，基于 RS485 總線進行數(shù)據(jù)的傳輸，然后我們采用了 RS232/485 轉(zhuǎn)換器進行電平的轉(zhuǎn)換傳送到 PC 機上，實現(xiàn)了對遠端溫度的測量和遠端電機的控制。 思路介紹 我的總體設(shè)計思路是該系統(tǒng)分為兩分，第一部分是系統(tǒng)前端，該部分包括溫度采集器和電機控制器兩部分。第二部分是系統(tǒng)后臺，該部分包括 RS485 網(wǎng)絡(luò)， RS232/485轉(zhuǎn)換器和 PC機三部分。 溫度采集器設(shè)計了信號采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊。信號采集模塊是由模擬量輸入部分、通道開關(guān)部分、放大部分 3部分組成，其中，模擬量輸入部分是用了溫度傳感器 PT100，傳感器是將被測的非電物理量轉(zhuǎn)換為電量的一種裝置，利用 PT100 的鉑電阻的阻值隨溫度變化這一原理進行測量，然后通過電路設(shè)計把電阻轉(zhuǎn)換成更加 穩(wěn)定更好處理的電壓值進入通道開關(guān)；通道開關(guān)部分是選擇了 CD4051BC 多路選擇開關(guān)，由于需要與溫度傳感器 PT100 相匹配所以選擇了多進一出的 CD4051BC芯片，這種多路選擇開關(guān)是 3 輸入 8通道的選擇實現(xiàn)對于輸入信號的選擇；放大部分的放大倍數(shù)是由 PT100 溫度和阻值關(guān)系 來確定的，通過對所采集的電壓信號進行一定值的放大得到比較合適的電壓值進入 A/D轉(zhuǎn)換器。數(shù)據(jù)處理模塊是由 A/D 轉(zhuǎn)換部分組成，其中 A/D轉(zhuǎn)換部分是將所采到的模擬電壓值進行 A/D 轉(zhuǎn)換成為數(shù)字電壓值，這樣才能送進單片機里進行處理，這里我們選擇了 0809 芯片，該芯片是一種逐次比較式東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二章 系統(tǒng)設(shè)計 8路模擬輸入， 8位數(shù)字量輸出的 A／ D轉(zhuǎn)換器 ，可以和溫度傳感器和單片機相匹配；數(shù)據(jù)傳輸模塊是由單片機部分，存儲器部分 2部分組成，其中單片機部分是硬件電路的核心，這部分是想用 C51 完成的，這里我選擇了的是型號為 89C51 的單片機和 5045可編程看門狗監(jiān)控 E2PROM 共同實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，該部分可以完成輸入通道的選擇、采集的數(shù)據(jù)的處理、報警的控制、傳輸?shù)脑O(shè)置，對波特率的控制，和對 PC機的控制，另外為了更好的對遠程溫度進行測量我還設(shè)計了報警顯示部分，其中針對所采信號超出溫度傳感器的報警上下 限來設(shè)計的一個顯示模塊，電機控制器是通過單片機來控制電機的正反轉(zhuǎn)。 整個系統(tǒng)用了單片機 C51 語言進行編寫，后臺用了