【正文】 5 能提供固定的輸出 電壓，應(yīng)用范圍廣，內(nèi)含過(guò)流、過(guò)熱和過(guò)載保護(hù)電路。 圖 為 STC12C5410AD 單片機(jī)的最小系統(tǒng)： 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 共 59 頁(yè) 圖 STC12C5410AD 單片機(jī)最小系統(tǒng) 電源模塊電路 能否給單片機(jī)提供穩(wěn)定可靠的電源是影響單片機(jī)工作的一個(gè)重要因素，由于本設(shè)計(jì)對(duì)檢測(cè)的精度要求較高，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源以使單片機(jī)正常穩(wěn)定的工作。需作為 A/D 使用的口需先將其設(shè)置為高阻輸入或開漏模式。可以說(shuō) STC12C5410AD 單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采 集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)（ SOC），可以很容易地構(gòu)成典型的測(cè)控系統(tǒng)。 16． SPI 同步通信口，主模式 /從模式。 12．共 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 8． EPROM 功能。 4．用戶應(yīng)用程序空間 12K/10K/8K/6K/4K/2K 字節(jié)。 圖 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖 單片機(jī) 應(yīng)用電路 電源穩(wěn) 壓電路 RS485接口電路 2 組繼電器控制電路 2 組 DA反饋電路 3 組 AD 采集電路 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè) 共 59 頁(yè) 單片機(jī)應(yīng)用電路 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以 STC12C5410AD 單片機(jī)為核心部件 ,STC12C5410 系列單片機(jī)是由宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期（ 1T） 的兼容 8051 內(nèi)核單片機(jī)，是高速 /低功耗的新一代 8051 單片機(jī)，全新的流水線 /精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路。將編譯好的程序通過(guò)下載接口燒錄到單片機(jī)后，而單片機(jī)連接 外部各個(gè)器件，統(tǒng)一處理接收到的數(shù)據(jù)和傳送指令到各個(gè)器件以便執(zhí)行相關(guān)程序。 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件電路主要由單片機(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 組成。 本章小結(jié) 本章圍繞 RS485 標(biāo)準(zhǔn)、通信規(guī)約、應(yīng)用要點(diǎn)幾個(gè)方面，詳細(xì)介紹 RS485協(xié)議規(guī)范。 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 共 59 頁(yè) RS485 應(yīng)用要點(diǎn) 1 合理選用芯片 合理地選擇一個(gè)高效、合適的 RS485 收發(fā)器型號(hào)，可以有效減少電路設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)等后續(xù)階段的工作量。 命令碼：執(zhí)行操作的依據(jù)。如果主設(shè)備寫一組從設(shè)備的寄存器（功能代碼 10 十六進(jìn)制），數(shù)據(jù)域則指明了要寫的起始寄存器以及要寫的寄存器數(shù)量，數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，要寫入寄存器的數(shù)據(jù)。 主設(shè)備應(yīng)用程序得到異議響應(yīng)后，典型的處理過(guò)程是重發(fā)消息，或者診斷發(fā)自從設(shè)備的消息并報(bào)告給操作員。對(duì)正常響應(yīng)，從設(shè)備僅響應(yīng)相應(yīng)的功能代碼。這將導(dǎo)致一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)樵谧詈蟮?CRC 域的值不可能是正確的。一個(gè)新的消息可在此停頓后開始。可以使用的傳輸字符是十六進(jìn)制的 0...9,A...F。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：在同樣的波特率下，可比 ASCII 方式傳送更多的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)段包括了從設(shè)備收集的資料：象寄存器值或狀態(tài)。例如功能代碼 03 是要求從設(shè)備讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。關(guān)于詳細(xì)的 ModBus 協(xié) 議 ， 用 戶 可 以 從 ModBusIDA 協(xié)會(huì) () 網(wǎng)站下載具體的內(nèi)容。但是，這些設(shè)備采用的用戶層協(xié)議 (術(shù)語(yǔ)參考自 OSI 的 7 層結(jié)構(gòu) )都不相同；這些設(shè)備之間并不可以直接連接通訊。但是基于在 RS485 總線上任一時(shí)刻只能存在一個(gè)主機(jī)的特點(diǎn)，它往往應(yīng)用在集中控制樞紐與分散控制單元之間 [17]。 RS485 標(biāo)準(zhǔn)通常被用作為一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)、具有相當(dāng)高噪聲抑制、相對(duì)高的傳輸速率、傳輸距離遠(yuǎn)、寬共模范圍的通信平臺(tái)。如果采用光電隔離方式，則通訊速率一般還會(huì)受到光電隔離器件響應(yīng)速度的限制。平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，只有在 20kbps 速率以下，才可能使用規(guī)定最長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度。 6V 最小差動(dòng)輸出 177。在接收發(fā)送器的接收平衡線上，電平范圍通常在 200mV至 6V 之間。在 RS485 器件中，一般還有一個(gè) ―使能 ‖控制信號(hào)。 RS485 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。RS422/485標(biāo)準(zhǔn)與 RS232 標(biāo)準(zhǔn)不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式（ Differential 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 共 59 頁(yè) Driver Mode），也稱作平衡傳輸。 RS232 采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。15V 10V～ +10V 7V～ +12V 接收器輸入門限 177。 177。但由于 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（ 8N1 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。 RS422 是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為 TIA/EIA422A 標(biāo)準(zhǔn)。 RS232/422/485 標(biāo)準(zhǔn) RS23 RS422 與 RS485 最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ EIA）制訂并發(fā)布的。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。 第三章：系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，其中包括： 單片機(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)。如此循環(huán)，達(dá)到主機(jī)對(duì)從機(jī)的控制功能。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。 綜合以上兩個(gè)方案，本系統(tǒng)最終選擇 RS485 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?，F(xiàn)在由于采用新的 UART 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 共 59 頁(yè) 芯片 16C550 等，波特率達(dá)到 ；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。 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（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。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。 設(shè)計(jì)方案論證 論文設(shè)計(jì)的是一個(gè)通用、開放的系統(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 開始 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 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 共 59 頁(yè) 壓、電流等模擬量的采集。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。 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]。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。其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和控制等眾多領(lǐng)域得到了廣南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 共 59 頁(yè) 泛的應(yīng)用 [13]。 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]。 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。在很多行業(yè)都有較廣應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)基于 RS485 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。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)，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?jī)x表的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控等方面的應(yīng)用非常普遍。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]。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)。s activities, it39。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)。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。 第 17 周 正式交論文及答辯準(zhǔn)備。 第 13 周 整個(gè)系統(tǒng)初步調(diào)試與分析。 第 9 周 通信控制系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)。 第 5 周 RS485 通信接口的學(xué)習(xí)。 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。 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。這些在程序設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)，軟件采用 Keil 編譯器編程。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。在上述的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，近距離通信可以采用 RS232 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 RS485 標(biāo)準(zhǔn)通信，其通信有效距離可達(dá) 1200 米。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。 ⑥ 20xx 年 6 月 9 日 —20xx 年 6 月 12 日 畢業(yè)論文答辯。 二、 論文基本要求 ； ，例： RS23 RS48 CANBUS 等，及各自優(yōu)缺點(diǎn)； RS485 關(guān)鍵通信協(xié)議； AD/DA 電路，以及控制電路的設(shè)計(jì)方法； keil 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)； C 語(yǔ)言編寫相關(guān)驅(qū)動(dòng)算法； 三、 寫作要求 3000 字以上本課題英文資料； 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； 15000 字， A4 紙打?。?WORD20xx 排版） 四、 時(shí)間要求 ① 20xx 年 12 月 24 日 —20xx 年 1 月 10 日 理解設(shè)計(jì)要求，查閱相關(guān)資料； ② 20xx 年 2 月 12 日 —20xx 年 4 月 10 日 根據(jù)所查閱的資料，完成部分論文初稿； ③ 20xx 年 4 月 11 日 —20xx 年 5 月 10 日 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿； ④ 20xx 年 5 月 11 日 —20xx 年 5 月 30 日 完成完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文； ⑤ 20xx 年 5 月 31 日 —20xx 年 6 月 8 日 準(zhǔn)備畢業(yè)論文答辯。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。其后發(fā)展起來(lái) 的 RS42 RS485 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RS232 非平衡的傳送方式在電氣指標(biāo)上有了大幅度的提高。 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。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。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)。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 RS485 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 A