【正文】 該芯片采用單一電源 +5V 工作，額定電流為 300uA，采用半雙工通訊方式。 圖 34 所示電路為輸出電壓 +5V 的穩(wěn)壓電源，圖中 C C10 用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償 ,防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激震蕩和抑制電路引入的高頻干擾。如果有些用戶(hù)的 Vcc 不固定，如電池供電，電池電壓在 之間漂移，則 Vcc 不固定，就需要在 8 路 A/D 轉(zhuǎn)換的一個(gè)通道外接一個(gè)穩(wěn)定的參考電壓源，來(lái)計(jì)算出此時(shí) 的工作電壓 Vcc，再計(jì)算出其他幾路 A/D 轉(zhuǎn)換通道的電壓。 圖 STC12C5410AD 單片機(jī)封裝 STC12C5410AD 單片機(jī)中包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器（ Flash）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）、 EEPROM、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 I/O 接口、 UART 接口和中斷系統(tǒng)、SPI 接口、高速 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、 PWM（或捕捉 /比較單元）以及硬件看門(mén)狗、電源監(jiān)控、片內(nèi) RC 振蕩器等模塊。 11．時(shí)鐘源：外部高精度晶體 /時(shí)鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 用戶(hù)在下載用戶(hù)程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時(shí)鐘 常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器 頻率為： ~ 精度不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛袦仄?，?yīng)認(rèn)為是 5MHz~。 3．工作頻率范圍： 0~35MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0~420MHz。它即協(xié)調(diào)整機(jī)工作，又是數(shù)據(jù)處理器，是軟硬件系統(tǒng)連接的橋梁。例如， RS485 網(wǎng)絡(luò)通常采用雙絞線(xiàn)或屏蔽雙絞線(xiàn)作為傳輸介質(zhì)，其特性阻抗為120Ω，因此， RS485 總線(xiàn)上的兩個(gè)端點(diǎn)也應(yīng)各安裝 1 個(gè) 120Ω的終端 匹配電阻。 幀起始符 （ 68H） 地址域 （ A0~A5） 幀起始符 （ 68H） 命令 碼 （ C） 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 （ L） 數(shù)據(jù)域（ DATA） 校驗(yàn)碼 （ CS） 結(jié)束符 （ 16H） 地址域 A0～ A5：當(dāng)?shù)刂肺?999999999999H 時(shí)，為廣播地址，同時(shí)當(dāng)從控制器接收到一幀數(shù)據(jù)時(shí)，地址域相同時(shí)應(yīng)響應(yīng)命令，取得總線(xiàn)控制權(quán)，當(dāng)響應(yīng)命令之后，應(yīng)把總線(xiàn)控制權(quán)歸還給主控器。對(duì)異議響應(yīng)，它返回： 1 0 0 0 0 0 1 1 （十六進(jìn)制 83H） 除功能代碼因異議錯(cuò)誤作了修改外，從設(shè)備將一獨(dú)特的代碼放到響應(yīng)消息的數(shù)據(jù)域中，這能告訴主設(shè)備發(fā)生了什么錯(cuò)誤。同樣地，如果一個(gè)新消息在小于 個(gè)字符時(shí)間內(nèi)開(kāi)始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息的延續(xù)。傳輸?shù)牡谝粋€(gè)域是設(shè)備地址。 響應(yīng)： 如果從設(shè)備產(chǎn)生一正常的響應(yīng)，在響應(yīng)消息中的功能代碼是在查詢(xún)消息中的功能代碼的響應(yīng)。 ModBus 協(xié)議 (RTU 模式 ) 以下資料摘錄于 Modbus 協(xié)議 (RTU 模式 )的一部分，介紹了 Modbus RTU 協(xié)議的基本構(gòu)成、主要特點(diǎn)、參數(shù)規(guī)定；便于我們理解一個(gè)通訊協(xié)議的基本模式與要求 [18] 。目前，在我國(guó)應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)中， RS485半雙工異步通信總線(xiàn)也是被各個(gè)研發(fā)機(jī)構(gòu)廣泛使用的數(shù)據(jù)通信總線(xiàn)。 注意：并不是所有的 RS485 收發(fā)器都能夠支持高達(dá) 10Mbps 的通訊速率。 TIA/EIA485 串行 通訊標(biāo)準(zhǔn)的性能如表格 所示： 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 共 59 頁(yè) 表 TIA/EIA485 通訊方式的性能參數(shù) 規(guī)格 TIA/EIA485 傳輸模式 平衡 電纜長(zhǎng)度＠ 90Kbps 4000 ft（ 1200m） 電纜長(zhǎng)度＠ 10Mbps 50 ft（ 15m） 數(shù)據(jù)傳輸速度 10 Mbps 最大差動(dòng)輸出 177。另有一個(gè)信號(hào)地 C。 RS422/485 標(biāo)準(zhǔn) RS422/485 標(biāo)準(zhǔn)的全稱(chēng)為 TIA/EIA422B 和 TIA/EIA485 串行通訊標(biāo)準(zhǔn)。6V 發(fā)送器負(fù)載阻抗 (Ω) 3K～ 7K 100 54 擺率 (最大值 ) 30V/μs N/A N/A 接收器輸入電 壓范圍 177。 RS23 RS422 與 RS485 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(hù)可以建立自己的高層通信協(xié)議。本章將詳細(xì)介紹 485 標(biāo)準(zhǔn)、通訊規(guī)約、應(yīng)用要點(diǎn)。 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)。根據(jù)系統(tǒng)的要求，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。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c TTL 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。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。 工作安排流程圖如下： 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 共 59 頁(yè) 圖 工作安排流程圖 系統(tǒng)分析 （ 1）研究 RS485 總線(xiàn)技術(shù)的運(yùn)用，即如何進(jìn)行通信協(xié)議的設(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。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)在各種產(chǎn)品種類(lèi)繁多 ,形式復(fù)雜 ,缺少一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范?？煽啃圆粩嗵岣撸瑪?shù)據(jù)采集系統(tǒng)物理層通信 ,由于采用 RS48雙絞線(xiàn)、電力載波、無(wú)線(xiàn)和光纖，所以其技術(shù)得到了不斷發(fā) 展和完善。 軟件功能則更豐富，根據(jù)用戶(hù)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]。 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 共 59 頁(yè) 論文的目標(biāo)是設(shè)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。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。 data acquisition and control南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iii 目 錄 1 緒 論 .................................................................................................................... 1 研究的背景與意義 .......................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .............................................................................................. 2 本文主要工作內(nèi)容 .......................................................................................... 3 系統(tǒng)分析 .......................................................................................................... 4 任務(wù)要求 ................................................................................................. 4 設(shè)計(jì)方案論證 ........................................................................................ 4 總體設(shè)計(jì) ................................................................................................ 6 本文章節(jié)安排 .................................................................................................. 7 RS232/422/485 標(biāo)準(zhǔn) ...................................................................................... 8 RS232 標(biāo)準(zhǔn) .......................................................................................... 9 RS422/485 標(biāo)準(zhǔn) ................................................................................... 9 RS485 通訊協(xié)議 .......................................................................................... 12 ModBus 協(xié)議 (RTU 模式 ) .................................................................. 12 多功能電能表通訊規(guī)約 (DL/T6451997)........................................... 15 RS485 應(yīng)用要點(diǎn) .......................................................................................... 16 本章小結(jié) ........................................................................................................ 16 3 基于 RS485 通信遠(yuǎn)程采集與控制器的硬件設(shè)計(jì) ................................................. 17 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ........................................................................................ 17 單片機(jī)應(yīng)用電路 ............................................................................................ 18 電源模塊電路 ................................................................................................ 20 主從機(jī) RS485 接口電路設(shè)計(jì) ....................................................................... 21 繼電器控制電路 ............................................................................................ 24 2 路 DA 轉(zhuǎn)換電路 .......................................................................................... 25 TLC5615 簡(jiǎn)介 ...................................................................................... 25 TLC5615 功能框圖 .............................................................................. 25 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iv TLC5615 引腳功能 .............................................................................. 26 TLC5615 推薦工作條件 ...................................................................... 26 TLC5615 的時(shí)序 .................................................................................. 27 TLC5615 的兩種工作方式 .................................................................. 27 DA 電路 .....................