【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(yàn) 結(jié)束符 T1T2T3 T4 8Bit 8Bit n 個(gè) 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(rèn)識(shí)。 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 共 59 頁(yè) 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(jìn)行執(zhí)行由功能代碼所定義的行為。 校驗(yàn)碼：幀開(kāi)始各個(gè)字節(jié)二進(jìn)制算術(shù)和，不計(jì)溢出值。其中 RS485 標(biāo)準(zhǔn)介紹了從 RS232 到 RS485 的演變由來(lái)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(yīng)用要點(diǎn)則是從芯片選擇和終端電阻匹配兩方面進(jìn)行介紹的。 繼電器控制電路作為開(kāi)關(guān)與 RS485 接口電路配合負(fù)責(zé)主機(jī)對(duì)從機(jī)的控制。 5．片上集成 512 字節(jié) RAM。 13． PWM(4 位 )/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列），也可用來(lái)在實(shí)現(xiàn) 4 個(gè)定時(shí)器。 STC12C5410AD 帶 A/D 轉(zhuǎn)換的單片機(jī)在 P1 口，有 8 路 10 位高速 A/D 轉(zhuǎn)換器 , 速度可達(dá) 100KHz。此模塊將日常常見(jiàn)的 12V 電源轉(zhuǎn)化為適合單片機(jī)的 5V 電源。 STC12C5410AD 單片機(jī)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(mén)狗。其主要性能特點(diǎn)如下： 1．增強(qiáng)型 1T 流水線(xiàn) /精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu) 8051CPU。其中單片機(jī)應(yīng)用電路為整個(gè)系統(tǒng)的核心，整個(gè)系統(tǒng)的控制由單片機(jī)進(jìn)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(gè)端點(diǎn)各安裝 1 個(gè)終端匹配電阻。 多功能電能表通訊規(guī)約 (DL/T6451997) 國(guó)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(yuǎn)程控制通訊協(xié)議；這是一個(gè)在 RS485 網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) [1920]。對(duì)異議響應(yīng)，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(gè)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(jìn)制，十六進(jìn)制數(shù) 0...9， A...F 消息中的每個(gè) 8 位 域都是一個(gè)兩個(gè)十六進(jìn)制字符組成 每個(gè)字節(jié)的位： 1 個(gè)起始位 8 個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送 1 個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無(wú)校驗(yàn)則無(wú) 1 個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)）， 2 個(gè) Bit（無(wú)校驗(yàn)時(shí)） 錯(cuò)誤檢測(cè)域： CRC(循環(huán)冗長(zhǎng)檢測(cè) ) 設(shè)備地址 功能代碼 數(shù) 據(jù) 錯(cuò)誤檢測(cè) 主設(shè)備的查詢(xún)消息 設(shè)備地址 功能代碼 數(shù) 據(jù) 錯(cuò)誤檢測(cè) 從設(shè)備回應(yīng)消息 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 共 59 頁(yè) 3． RTU 幀 使用 RTU 模式，消息發(fā)送至少要以 個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開(kāi)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(kāi)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(hù)設(shè)備采用自己制定的簡(jiǎn)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(dāng)前國(guó)家現(xiàn)在執(zhí)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，頒布有按設(shè)備分類(lèi)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(guó)際 101 規(guī)約的國(guó)內(nèi)版本 DL/T6341997規(guī)約；在電表應(yīng)用中，國(guó)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(shí)， RS485 電路具有控制方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。參見(jiàn)圖 所示。 RS485 標(biāo)準(zhǔn)與 RS232 不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式（ Differential Driver Mode），也稱(chēng)作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線(xiàn)，將其中一線(xiàn)定義為 A，另一線(xiàn)定義為 B，如圖 。 RS232 的電氣標(biāo)準(zhǔn) 電平為邏輯 ―0‖時(shí)： +3V～ +15V； 電平為邏輯 ―1‖時(shí)： 3V～ 15V； 未定義區(qū)：－ 3V～＋ 3V。 發(fā)送器輸出信號(hào)電平 (空載最大值 ) 空載 +/25V 177。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍， EIA 又于 1983 年在 RS422 基礎(chǔ)上制定了 RS485 標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線(xiàn)上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線(xiàn)共模范圍，后命名為 TIA/EIA485A 標(biāo)準(zhǔn)。但 是，在工業(yè)控制等環(huán)境中，常會(huì)有電氣噪聲干擾傳輸線(xiàn)路，使用 RS232 通訊時(shí)經(jīng)常因外界的電氣干擾而導(dǎo)致信號(hào)傳輸錯(cuò)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(dá)到15 米。 本文章節(jié)安排 根據(jù)研究目標(biāo) ,將本文分為五章，內(nèi)容作如下安排 : 第一章：介紹遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù)研究的額背景與意義， 國(guó)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(jì) 本系統(tǒng)選擇 RS485 為系統(tǒng)的通信總線(xiàn)，以 52 單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)基于 RS485 總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)通信與遠(yuǎn)程控制。 方案（一）：采用 RS232 標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，模塊設(shè)計(jì)相當(dāng)成熟，且成本也較低。 1 主機(jī)部分方案論證 根據(jù)系統(tǒng)的要求，主機(jī)需要完成的功能是讀取從機(jī)采集回來(lái)信息，并且對(duì)從機(jī)的外設(shè)進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)了以下三個(gè)方案。軟件設(shè)計(jì)部分則根據(jù)硬件模塊用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)進(jìn)行面向數(shù)據(jù)采集與控制過(guò)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(shí)際的市場(chǎng)實(shí)用性并不大。 現(xiàn)階段并行總線(xiàn)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(guò)程對(duì)象需檢測(cè)的參數(shù)經(jīng)轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成可測(cè)數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)轉(zhuǎn)換器變換成單片機(jī)、計(jì)算機(jī)能處理的信號(hào)，再送入系統(tǒng)的 I/O 模塊， I/O 模塊也可設(shè)計(jì)成直接接收現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的電壓、電流、電阻或脈 沖信號(hào)，經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)由中央處理器處理。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)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(dá)到的目標(biāo)和要求也不同 [6]。由此可見(jiàn)，對(duì)遠(yuǎn)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(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制的方法。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)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(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 指導(dǎo)老師： 年 月 日 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） i 基于 RS485 通信的遠(yuǎn)程采集與控制器設(shè)計(jì) 摘 要 ： 在一些環(huán)境條件惡劣、異常危險(xiǎn)的環(huán)境中，如深井、對(duì)人體危害極大強(qiáng)輻射空間、人體活動(dòng)不便的空間，要做到現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)綜合分析并做出現(xiàn)場(chǎng)決策，幾乎是不可能做到 的。系統(tǒng)接口簡(jiǎn)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(xiǎn)的環(huán)境中，如深井、對(duì)人體危害極大強(qiáng)輻射空間、人體活動(dòng)不便的空間，要做到現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)綜合分析并做出現(xiàn)場(chǎng)決策，幾乎是不可能做到的。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，其發(fā)展也是伴隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步才逐漸實(shí)用化，不過(guò)這一技術(shù)的應(yīng)用很快發(fā)展成為一個(gè)潛力巨大、市場(chǎng)廣闊的產(chǎn)業(yè) [5]。單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)再對(duì)外部裝置進(jìn)行控制。工業(yè)計(jì)算機(jī)、單片機(jī)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(qiáng)。由于形式復(fù)雜和多樣，問(wèn)題和實(shí)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(duì)基于 RS485 通信的數(shù)據(jù)采集與控制器設(shè)計(jì)的研究，因此要用一個(gè)章節(jié)介紹 RS485 同信協(xié)議。 在計(jì)算機(jī)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(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集方案也層出不窮。 方案（三）： 以 52 系列單片機(jī)為控制核心，優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(xiàn)通常使用雙絞線(xiàn)，又是差分傳輸，所以又極強(qiáng)的抗共模干擾的能力，總線(xiàn)收發(fā)器靈敏度很高，可以檢測(cè)到低至 200mV 電壓，最高 的通訊高達(dá) 。這樣，在不通過(guò) RS485 總線(xiàn)的情況下系統(tǒng)也能進(jìn)行 2 路繼電器開(kāi)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(diǎn)信號(hào)的工作，只是無(wú)法遠(yuǎn)程通信。 第五章：對(duì)全文進(jìn)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(jì)的研究方向。 RS422是由 RS232 發(fā)展而來(lái)，它是為彌補(bǔ) 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(huì)（ EIA）于 1983 年制訂并發(fā)布 RS485 標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)通訊工業(yè)協(xié)會(huì)（ TIA）修訂后命名為 TIA/EIA485A，習(xí)慣地稱(chēng)之為 RS485 標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)于接收發(fā)送器，也作出與發(fā)送發(fā)送器相對(duì)的規(guī)定，收、發(fā)端通過(guò)平衡雙絞線(xiàn)將 AA與 BB 對(duì)應(yīng)相連。 V 發(fā)送器負(fù)載（歐姆） 60Ω 最大發(fā)送器數(shù)