【正文】 、發(fā)端通過(guò)平衡雙絞線將 AA與 BB 對(duì)應(yīng)相連。 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)慣地稱之為 RS485 標(biāo)準(zhǔn)。200mV 177。 表格 列出了 RS23 RS42 RS485 通訊方式的區(qū)別。 RS422是由 RS232 發(fā)展而來(lái)，它是為彌補(bǔ) RS232 之不足而提出的。 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。這樣，在不通過(guò) RS485 總線的情況 下系統(tǒng)也能進(jìn)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(diǎn)信號(hào)的工作，只是無(wú)法遠(yuǎn)程通信。由于傳輸線通常使用雙絞線，又是差分傳輸，所以又極強(qiáng)的抗共模干擾的能力，總線收發(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) 。 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。 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。 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。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)。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)。單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)繼電器開關(guān)再對(duì)外部裝置進(jìn)行控制。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]。 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。 五、 進(jìn)行設(shè)計(jì)（論文）所需條件： 六、 指導(dǎo)教師意見： 簽名： 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。 第 11 周 數(shù)據(jù)采集的串口通信協(xié)議設(shè)計(jì)。 第 3 周 閱讀和翻譯 3000 字以上本課題英文資料。 本設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)，主要包括處理器最小系統(tǒng)、 3 路 AD/DA 采集電路、 2 組繼電器控制電路、 RS485 通信電路、電源穩(wěn)壓電路等；軟件程序設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)初始化、 AD/DA驅(qū)動(dòng)、 485 通信協(xié)議等。 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，并且通過(guò) RS485 總線做遠(yuǎn)程傳送將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò) RS485接口送入單片機(jī)主機(jī)機(jī)測(cè)。計(jì)算機(jī)技術(shù)已成為當(dāng)代數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制的核心技術(shù)。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 南華大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題 目 基于 RS485 的遠(yuǎn)程采 集與控制器設(shè)計(jì) 專業(yè)名稱 通 信 工 程 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作 者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。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。 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。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)。 第 4 周 確定初步技術(shù)方案，提交開題報(bào)告，開題報(bào)告審查。 第 12 周 單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集模塊的程序設(shè)計(jì)。在這些環(huán)境中，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)有著其巨大優(yōu)勢(shì)。 關(guān)鍵詞： RS485；遠(yuǎn)程 通信；數(shù)據(jù)采集；遠(yuǎn)程控制 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ii Design of the Remote Acquisition and Controller based on RS485 Communication Abstract: In some poor and very dangerous conditions, such as deep well, strong radiation space which do harm to human beings and the space which is inconvenient for human39。在這些環(huán)境中，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)有 著其巨大優(yōu)勢(shì)。 目前國(guó)內(nèi)外采用的數(shù)據(jù)采集方案和運(yùn)行方式多種多樣，其所達(dá)到的目的和要求也不同。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (DataAcquisitionSysteln)簡(jiǎn)稱 DAS 系統(tǒng) ,是對(duì)工業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、顯示、儲(chǔ)存及各種控制的裝置。出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) [10]。 國(guó)外起步較早，某些地區(qū)在此領(lǐng)域己制訂了相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)也較先進(jìn)，并不斷地開發(fā)新技術(shù)。數(shù)據(jù)采集與控制的核心部件單片機(jī)是軟硬件配合工作的，在系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)好以后還要分別設(shè)計(jì)配合主從機(jī)使用的軟件。各種方案都有其特點(diǎn)，有其相適應(yīng)的應(yīng)用環(huán)境和存在的條件，不能一概而論，甚至在特殊情況下還需要將其結(jié)合在一起，揚(yáng)長(zhǎng)避短可發(fā)揮出更大的優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)是功能較少，如需要增加其它功能需要加入相應(yīng) 的硬件，但根據(jù)本系統(tǒng)的要求，以 52 單片機(jī)為核心，再加上 DS18B20 等信息轉(zhuǎn)換模塊就完成系統(tǒng)要求的功能 綜合以上三個(gè)主機(jī)方案，最終選擇以 52 單片機(jī)為控制核心，來(lái)完成系統(tǒng)對(duì)信息的采集。故傳輸信號(hào)在千米之外都是可以恢復(fù)，而且 RS485 允許最大的從機(jī)數(shù)量達(dá)到 128 臺(tái)，具強(qiáng)大的擴(kuò)展能力。 主從機(jī)系統(tǒng)框圖如下： 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 共 59 頁(yè) 圖 遠(yuǎn)程采集與控制器的系統(tǒng)框圖 主機(jī)單片機(jī)發(fā)送信號(hào)通過(guò) RS485 總線傳給從機(jī) ,從機(jī)判斷主機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)信息再通過(guò)繼電器控制電路控制 AD 電路和 DA 電路工作，最后又通過(guò) RS485 總線傳回信息給主機(jī)。 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 共 59 頁(yè) 2 RS485 協(xié)議規(guī)范 通常的微處理器都集成有 1 路或多路硬件 UART 通道，可以非常方便地實(shí)現(xiàn)串行通訊。為改進(jìn) RS232 通信距離短、速率低的缺點(diǎn)， RS422 定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到 10Mbps，傳輸 距離延長(zhǎng)到 4000 英尺（速率低于 100kbps 時(shí)），并允許在一條平衡總線上連接最多 10 個(gè)接收器。 表 RS23 RS42 RS485 的區(qū)別 標(biāo)準(zhǔn) RS232 RS 422 RS 485 工作方式 單端 差分 差分 節(jié)點(diǎn)數(shù) 1收、 1發(fā) 1發(fā)、 10收 1發(fā)、 32收 最大傳輸電纜長(zhǎng)度 50 英尺 4000 英尺 4000 英尺 最大傳輸速率 20Kbps 10Mbps 10Mbps 最大驅(qū)動(dòng)輸出電壓 +/25V ～ +6V 7V～ +12V 發(fā)送器輸出信號(hào)電平 (負(fù)載最小值 ) 負(fù)載 +/5V～ +/15V 177。200mV 接收器輸入電阻 (Ω) 3K～ 7K 4K(最小 ) ≥12K 發(fā)送器共模電壓 3V～ +3V 1V～ +3V 接 收器共模電壓 7V～ +7V 7V～ +12V RS232 標(biāo)準(zhǔn) RS232 被定義為一種在低速率、近距離串行通訊的單端標(biāo)準(zhǔn)。 RS485 標(biāo)準(zhǔn)是為彌補(bǔ) RS232 通信距離短、速率低等缺點(diǎn)而產(chǎn)生的。當(dāng)在接收端 AB 之間有大于 +200mV 的電 平時(shí)，輸出為正邏輯電平；小于 200mV 時(shí)，輸出為負(fù)邏輯電平。 通常， RS485 網(wǎng)絡(luò)采用平衡雙絞線作為傳輸媒體。終端匹配電阻安裝在 RS485 傳輸網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)端點(diǎn)，并聯(lián)連接在 AB 引腳之間 。 目前， RS485 在國(guó)內(nèi)有著非常廣泛的應(yīng)用，許多領(lǐng)域，比如工業(yè)控制、電 力通訊、智能樓宇等都經(jīng)?？梢砸姷骄哂?RS485 接口電路的設(shè)備。數(shù)據(jù)段包含了南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 共 59 頁(yè) 從設(shè)備要執(zhí)行功能的任何附加信息。 圖 ModBus 協(xié)議的 “ 查詢 — 響應(yīng) ” 模式 2． RTU 模式 RTU 模式的格式： 地址 功能代碼 數(shù)據(jù)數(shù)量 數(shù)據(jù) 1 ... 數(shù)據(jù) n CRC高字節(jié) CRC低字節(jié) 當(dāng)控 制器設(shè)為在 Modbus 網(wǎng)絡(luò)上以 RTU（遠(yuǎn)程終端單元）模式通信，在消息中的每個(gè) 8Bit 字節(jié)包含兩個(gè) 4Bit 的十六進(jìn)制字符。在最后一個(gè)傳輸字符之后，一個(gè)至少 個(gè)字符時(shí)間的停頓標(biāo)定了消息的結(jié)束。 5． 響應(yīng) 當(dāng)從設(shè)備響應(yīng)時(shí)，它使用功能代碼域來(lái)指示是正常響應(yīng) (無(wú)誤 )還是有某種錯(cuò)誤發(fā)生（稱作異議響應(yīng)）。 例如，如果主設(shè)備需要從設(shè)備讀取一組保持寄存器（功能代碼 03），數(shù)據(jù)域指定了起始寄存 器以及要讀的寄存器數(shù)量。 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) 數(shù)據(jù)域：發(fā)送時(shí)數(shù)據(jù)加 33H，接收時(shí)數(shù)據(jù)減 33H。 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 共 59 頁(yè) 3 基于 RS485 通信 遠(yuǎn)程采集與控制器的硬件設(shè)計(jì) 本章介紹了主從機(jī)硬件電路部分的設(shè)計(jì)，主要從單片機(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、繼電器控制電路幾個(gè)部分的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。圖 為硬件設(shè) 計(jì)系統(tǒng)框圖。 7． ISP（在系統(tǒng)可編程） /ASP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器可通過(guò)串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒 即可完成一片。 15．通用異步串行口（ UART）。上電復(fù)位后 P1 口為弱上拉型 I/O 口，用戶可以通過(guò)軟件設(shè)置將 8 路中的任何一路設(shè)置為 A/D 轉(zhuǎn)換，不需作為 A/D 使用的口可繼續(xù)作為 I/O 口使用。 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．看門狗。其主要性能特點(diǎn)如下： 1．增強(qiáng)型 1T流水線 /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)） 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) 錯(cuò)誤檢測(cè)域： CRC(循環(huán)冗長(zhǎng)檢測(cè) ) 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(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)