【正文】 RTU 消息幀 起始位 設(shè)備地址 功能代碼 數(shù)據(jù) CRC 校驗 結(jié)束符 T1T2T3 T4 8Bit 8Bit n 個 8Bit 16Bit T1T2T3T4 4． 地址 地址 0 是用作廣播地址，以使所有的從設(shè)備都能認識。 南華大學船山學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 共 59 頁 從主設(shè)備發(fā)給 從設(shè)備消息的數(shù)據(jù)域包含附加的信息：從設(shè)備必須用于進行執(zhí)行由功能代碼所定義的行為。 校驗碼：幀開始各個字節(jié)二進制算術(shù)和，不計溢出值。其中 RS485 標準介紹了從 RS232 到 RS485 的演變由來及它們的區(qū)別，通信規(guī)約部分則介紹了多功能電能表通訊規(guī)約 (DL/T6451997)和 ModBus 協(xié)議(RTU 模式 )，應用要點則是從芯片選擇和終端電阻匹配兩方面進行介紹的。 繼電器控制電路作為開關(guān)與 RS485 接口電路配合負責主機對從機的控制。 5．片上集成 512 字節(jié) RAM。 13． PWM(4 位 )/PCA（可編程計數(shù)器陣列），也可用來在實現(xiàn) 4 個定時器。 STC12C5410AD 帶 A/D 轉(zhuǎn)換的單片機在 P1 口，有 8 路 10 位高速 A/D 轉(zhuǎn)換器 , 速度可達 100KHz。此模塊將日常常見的 12V 電源轉(zhuǎn)化為適合單片機的 5V 電源。 STC12C5410AD 單片機的參考電壓源是輸入工作電壓 Vcc，所以一般不用外接參考電壓源。 17．工作溫度范圍： 0~75℃ /40~+85℃ 。 9．看門狗。其主要性能特點如下： 1．增強型 1T 流水線 /精簡指令集結(jié)構(gòu) 8051CPU。其中單片機應用電路為整個系統(tǒng)的核心，整個系統(tǒng)的控制由單片機進行處理。 2 終端匹配電阻 為了匹配網(wǎng)絡(luò)的通訊阻抗，減少由于不匹配而引起的反射、吸收噪聲，有效抑制噪聲干擾，提高 RS485 通訊的可靠性，需要在 RS485 網(wǎng)絡(luò)的 2 個端點各安裝 1 個終端匹配電阻。 多功能電能表通訊規(guī)約 (DL/T6451997) 國內(nèi)江蘇、浙江、上海地區(qū)的電表廠商采用多功能 電能表通訊規(guī)約(DL/T6451997)作為電表的遠程控制通訊協(xié)議；這是一個在 RS485 網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)應用的行業(yè)標準 [1920]。對異議響應，從設(shè)備返 回一等同于正常代碼的代碼，但最重要的位置為邏輯 1。 整個消息幀必須作為一連續(xù)的流轉(zhuǎn)輸。 代碼系統(tǒng)： 8 位二進制，十六進制數(shù) 0...9， A...F 消息中的每個 8 位 域都是一個兩個十六進制字符組成 每個字節(jié)的位： 1 個起始位 8 個數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送 1 個奇偶校驗位，無校驗則無 1 個停止位（有校驗時）， 2 個 Bit（無校驗時） 錯誤檢測域： CRC(循環(huán)冗長檢測 ) 設(shè)備地址 功能代碼 數(shù) 據(jù) 錯誤檢測 主設(shè)備的查詢消息 設(shè)備地址 功能代碼 數(shù) 據(jù) 錯誤檢測 從設(shè)備回應消息 南華大學船山學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 共 59 頁 3． RTU 幀 使用 RTU 模式，消息發(fā)送至少要以 個字符時間的停頓間隔開始。數(shù)據(jù)段必須包含要告之從設(shè)備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。 比如，很多具有 RS485 接口電路的用戶設(shè)備采用自己制定的簡單通訊協(xié)議，或是直接取自 ModBus 協(xié)議 (AscII/RTU 模式 )中的一部分功能；在電力通訊領(lǐng)域，當前國家現(xiàn)在執(zhí)行的行業(yè)標準中，頒布有按設(shè)備分類的各種通訊規(guī)約，如CDT、 SC180 u4F、 規(guī)約和 1995 年的 IEC608705101 傳輸規(guī)約、 1997 年的國際 101 規(guī)約的國內(nèi)版本 DL/T6341997規(guī)約；在電表應用中，國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)的廠商采用多功能電能表通訊規(guī)約 (DL/T6451997)。同時， RS485 電路具有控制方便、成本低廉等優(yōu)點。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。參見圖 所示。 RS485 標準與 RS232 不一樣，數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式（ Differential Driver Mode），也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為 A，另一線定義為 B，如圖 。 RS232 的電氣標準 電平為邏輯 ―0‖時： +3V～ +15V； 電平為邏輯 ―1‖時： 3V～ 15V； 未定義區(qū)：－ 3V～＋ 3V。 發(fā)送器輸出信號電平 (空載最大值 ) 空載 +/25V 177。為擴展應用范圍， EIA 又于 1983 年在 RS422 基礎(chǔ)上制定了 RS485 標準，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為 TIA/EIA485A 標準。但 是，在工業(yè)控制等環(huán)境中，常會有電氣噪聲干擾傳輸線路，使用 RS232 通訊時經(jīng)常因外界的電氣干擾而導致信號傳輸錯誤；另外， RS232 通訊的最大傳輸距離在不增加緩沖器的情況下只可以達到15 米。 本文章節(jié)安排 根據(jù)研究目標 ,將本文分為五章，內(nèi)容作如下安排 : 第一章：介紹遠程數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù)研究的額背景與意義， 國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集研究現(xiàn)狀，本文主要工作內(nèi)容。 總體設(shè)計 本系統(tǒng)選擇 RS485 為系統(tǒng)的通信總線，以 52 單片機為控制核心，設(shè)計的目的是實現(xiàn)基于 RS485 總線上的數(shù)據(jù)通信與遠程控制。 方案（一）：采用 RS232 標準，優(yōu)點實現(xiàn)簡單，模塊設(shè)計相當成熟，且成本也較低。 1 主機部分方案論證 根據(jù)系統(tǒng)的要求，主機需要完成的功能是讀取從機采集回來信息，并且對從機的外設(shè)進行控制，設(shè)計了以下三個方案。軟件設(shè)計部分則根據(jù)硬件模塊用 C 語言編寫進行面向數(shù)據(jù)采集與控制過程的配套程序。一些采用新技術(shù)的方案也僅僅限于理論探討，實際的市場實用性并不大。 現(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。過程對象需檢測的參數(shù)經(jīng)轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成可測數(shù)字信號，再經(jīng)轉(zhuǎn)換器變換成單片機、計算機能處理的信號，再送入系統(tǒng)的 I/O 模塊， I/O 模塊也可設(shè)計成直接接收現(xiàn)場來的電壓、電流、電阻或脈 沖信號，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號由中央處理器處理。遠程數(shù)據(jù)采集技術(shù)在國內(nèi)外應用普遍 ,研究成果很多 ,數(shù)據(jù)采集形式和技術(shù)各異，所達到的目標和要求也不同 [6]。由此可見，對遠程數(shù)據(jù)的采集和控制方面的研究是非常有必要的。s almost impossible to make onthespot prehensive data analysis and decisions. 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 onthespot data acquisition bees very plicated, so remote data acquisition is a good and convenient way. This article will put forward a remote data acquisition and control method that is based on RS485 munication. Its purpose of the design is to realize threechannel data acquisition processing, twochannel data feedback device, twochannel way relay control remote control. First, this article will 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 and relay control circuit part of the hardware circuit design. Finally, practical software design scheme will be design scheme includes the overall design and implementation, system initialization, RS485 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 plete many collection, for example, temperature, humidity, pressure, flow, displacement, analog quantities voltage, and current .The system interface is simple and reliable, and its uses is various and flexible. Keywords: RS485。所以本文便提出一種基于 RS485 通信的遠程數(shù)據(jù)采集與控制的方法。本人授權(quán) 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 指導老師： 年 月 日 南華大學船山學院畢業(yè)設(shè)計（論文） i 基于 RS485 通信的遠程采集與控制器設(shè)計 摘 要 ： 在一些環(huán)境條件惡劣、異常危險的環(huán)境中，如深井、對人體危害極大強輻射空間、人體活動不便的空間，要做到現(xiàn)場數(shù)據(jù)綜合分析并做出現(xiàn)場決策，幾乎是不可能做到 的。系統(tǒng)接口簡單可靠，用途多樣，具有一定靈活性。 在一些環(huán)境條件惡劣、異常危險的環(huán)境中，如深井、對人體危害極大強輻射空間、人體活動不便的空間，要做到現(xiàn)場數(shù)據(jù)綜合分析并做出現(xiàn)場決策，幾乎是不可能做到的。遠程數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展時間不長，其發(fā)展也是伴隨著相關(guān)技術(shù)的進步才逐漸實用化，不過這一技術(shù)的應用很快發(fā)展成為一個潛力巨大、市場廣闊的產(chǎn)業(yè) [5]。單片機根據(jù)采集的數(shù)據(jù)通過繼電器開關(guān)再對外部裝置進行控制。工業(yè)計算機、單片機和大規(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。由于形式復雜和多樣，問題和實用性也比較多，且許多技術(shù)目的單一，并不成系統(tǒng)。 本文主要工作內(nèi)容 本論文的是對基于 RS485 通信的數(shù)據(jù)采集與控制器設(shè)計的研究，因此要用一個章節(jié)介紹 RS485 同信協(xié)議。 在計算機技術(shù)，微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的迅速發(fā)展下，遠程數(shù)據(jù)采集方案也層出不窮。 方案（三）： 以 52 系列單片機為控制核心，優(yōu)點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，利于各部分功能，且成本較低、體積較小，方便安裝等。由于傳輸線通常使用雙絞線，又是差分傳輸，所以又極強的抗共模干擾的能力，總線收發(fā)器靈敏度很高，可以檢測到低至 200mV 電壓，最高 的通訊高達 。這樣，在不通過 RS485 總線的情況下系統(tǒng)也能進行 2 路繼電器開關(guān)控制、 反饋 2 路本地模擬控制量和采集 3 路本地節(jié)點信號的工作，只是無法遠程通信。 第五章：對全文進行總結(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)計的研究方向。 RS422是由 RS232 發(fā)展而來，它是為彌補 RS232 之不足而提出的。 表格 列出了 RS23 RS42 RS485 通訊方式的區(qū)別。200mV 177。 電子工業(yè)協(xié)會（ EIA）于 1983 年制訂并發(fā)布 RS485 標準，并經(jīng)通訊工業(yè)協(xié)會（ TIA）修訂后命名為 TIA/EIA485A，習慣地稱之為 RS485 標準。 對于接收發(fā)送器，也作出與發(fā)送發(fā)送器相對的規(guī)定，收、發(fā)端通過平衡雙絞線將 AA與 BB 對應相連。 V 發(fā)送器負載（歐姆） 60Ω 最大發(fā)送器數(shù)