【文章內(nèi)容簡介】 共模干擾能力差，而且它未規(guī)定標準連接器，接口處各信號容易產(chǎn)生干擾，所以數(shù)據(jù)傳輸率低，傳輸距離短。為了實現(xiàn)在更遠的距離和更高的速率上直接連接，研究出了一種支持多節(jié)點、遠距離和接收的靈敏度高的RS485總線標準。RS485 標準采用平衡式發(fā)送，差分式接收的數(shù)據(jù)收發(fā)器來驅(qū)動總線，如圖33所示。圖33 平衡(差動)接收器在發(fā)送端TXD 將串行口的TTL電平信號轉(zhuǎn)換成差分信號A、B 兩路輸出，經(jīng)傳輸后在接收端將差分信號還原成TTL 電平信號。兩條傳輸線通常采用雙絞線，又是差分傳輸，因此有極強的抗共模干擾能力，接收靈敏度也相當高。同時，最大傳輸率和最大傳輸距離也大大提高。如果以10Mb/s 速率傳輸數(shù)據(jù)，最大傳輸距離為12m，而用100Mb/s 傳輸數(shù)據(jù)。如果降低波特率，傳輸距離還可進一步提高。用RS485 可實現(xiàn)多點互聯(lián)，最多可達32臺驅(qū)動器和32 臺接收器，不僅可以實現(xiàn)半雙工通訊，而且可以實現(xiàn)全雙工通訊。因為RS485 的遠距離、多節(jié)點(32個)以及傳輸線成本低的特性，使得EIA RS485 成為工業(yè)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x標準。由于能夠減少布線成本和實現(xiàn)較長的傳輸距離，RS485 被廣泛應(yīng)用于POS、工業(yè)和電信領(lǐng)域，較高的輸入電阻允許多個節(jié)點連接到總線上，差分RS485傳輸信號在雙絞線上極性相反，因為在每根線上的磁場互相抵消，從而將ENI減到了最小。目前可用于RS485標準的接口芯片種類較多，不同的使用場合對芯片的要求也有所不同，使用者在芯片的選型和電路設(shè)計上應(yīng)做相應(yīng)考慮。例如，Maxim公司的MAX485和 MAX491 芯片，MAX485 用于半雙工，而 MAX491可用于全雙工。由于某些芯片的固有特性，通信中發(fā)生故障時，甚至還需要在軟件上作相應(yīng)調(diào)整。表 31 列出了 RS232 與 RS485 串行接口的主要特征參數(shù)[15]。從表中可以看出 RS232 標準適合于近距離傳輸數(shù)據(jù)，接線方式靈活、簡單；RS485標準適用于遠距離，多點間通訊，常用于工業(yè)現(xiàn)場采集和控制信號的傳輸。采用何種串行通訊標準要根據(jù)實際的要求來確定。 表31 RS232 與 RS485 串行接口參數(shù)比較特征參數(shù)RS232RS485在傳輸線上允許的驅(qū)動器與接收器數(shù)目1個驅(qū)動器1個接收器32個驅(qū)動器32個接收器工作方式單端發(fā)，單端收雙端發(fā)，雙端收最大電纜長度15m1200m(100Kb/s)最大傳輸速度20Kb/s10Mb/s(15m)驅(qū)動器輸出(最大電壓)+25V 7V~ +12V驅(qū)動器輸出(信號電平)177。5V(帶負載)177。15V(不帶負載)177。(帶負載)177。5V(不帶負載)驅(qū)動器負載阻抗3 kΩ～7kΩ54 Ω驅(qū)動器電源開路電流(高阻抗態(tài))Vmax/300Ω(開路) 177。100μA(開路) 接收器輸入電壓范圍177。15V7V~ +12V 接收器輸入靈敏度177。3V177。200mV接收器輸入阻抗2kΩ～7kΩ12 kΩ3. RS232與RS485的接口轉(zhuǎn)換 在自動監(jiān)控系統(tǒng)中，常常需要進行微機與帶有RS485口的智能終端的串行通信問題，但兩者的串行通信接口經(jīng)常不一致前者是RS232 標準接口，后者是RS485標準接口。這兩種接口的機械結(jié)構(gòu)、電器特性均不同(如表 31 所示)，所以需要進行RS232和RS485之間的電平轉(zhuǎn)換。實現(xiàn) RS232和RS485之間的電平轉(zhuǎn)換[15]，需要一個性能可靠的RS232和RS485轉(zhuǎn)換接口，實現(xiàn)的方法可采用購置適合PC機的RS485適配卡或?qū)Ｓ玫腞S232/RS485轉(zhuǎn)換器。RS485通信適配卡必須插在主機的插槽里，這種方法占用了系統(tǒng)的硬件和軟件資源，而且維修和測試比較麻煩，也為系統(tǒng)帶來了安全隱患；購置專用的RS232/RS485轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品，如75MAX3126等，由于專用的RS232/RS485轉(zhuǎn)換器設(shè)計復(fù)雜，價格昂貴，且性價比低。因此，根據(jù) RS232/RS485接口的轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計和制作一個RS232/RS485接口電路也是比較簡單的。在這轉(zhuǎn)換個電路中，如圖34 所示，MAX232芯片的7 腳與RS232 的2腳相連，主機從該引腳接收數(shù)據(jù)。MAX232 芯片的第8 腳與RS232接口的3腳相連，主機的數(shù)據(jù)從該引腳發(fā)給轉(zhuǎn)換器，經(jīng)MAX232把232電平轉(zhuǎn)換成TTL 電平，從第9 腳送出。同時主機發(fā)出的數(shù)據(jù)也用來控制SN75176芯片的2個使能端， SN75176 芯片有2個使能端RE和DE端，當RE為低電平時，數(shù)據(jù)輸入有效；當DE 為高電平時，數(shù)據(jù)輸出有效。由上位機輸出高低電平就可以實現(xiàn)SN75176芯片在接收和發(fā)送狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換了。圖34為一個半雙工RS232/RS485轉(zhuǎn)換接口設(shè)計電路。這種方案是利用現(xiàn)有的通用接口芯片 MAX232 和SN75176，構(gòu)成了一個簡單可靠并且實用的RS232/RS485轉(zhuǎn)換器。圖34 RS232與RS485轉(zhuǎn)換電路一個MAX232 將RS232 信號轉(zhuǎn)換成TTL電平，然后TTL信號連接到一個SN75176B 接口芯片，由這個接口芯片提供RS485接口。這個接口使用 3 用3條RS232導(dǎo)線：TXD傳輸數(shù)據(jù)、RXD接收數(shù)據(jù)、RTS控制方向。當RTS為低電平時，SN75176的啟動輸入為高電平，TXD可以向RS485連接進行傳輸；當RTS為高電平時，使能輸入為低電平，RXD可以從 RS485連接中接收數(shù)據(jù)。 連接器模塊與傳感器間的連接普通的糧倉只用1塊LTM8003測溫模塊就可以測的整個糧倉個點的溫度。8個通道引出的8根測溫電纜每條可以掛接64個溫度傳感器，這樣就可以測500多個測溫點。如果糧倉過大需要擴充，則應(yīng)該選用LTM8120模塊來解決一線總線的分支問題。LTM8003模塊和LTM8120模塊兩個模塊的連接圖如下圖35所示。每一個LTM8003模塊可以引出8根測溫電纜，即圖35所示的8個通道都可引出1根測溫電纜。每根測溫電纜又分為數(shù)據(jù)傳輸主干線及分支測溫電纜。分支測溫電纜通過測溫電纜分支器LTM8120連接到數(shù)據(jù)傳輸主干線，每個測溫電纜連接器可按星型連結(jié)方式引出2～3根長度為6～8米的分支測溫電纜，這樣可以擴大測量點數(shù)。連接器下掛接溫度傳感器，其掛接的方式如下圖36所示。在此模塊中，產(chǎn)能給分的運用了數(shù)字化溫度傳感器的“一線總線”技術(shù)，最大限度的節(jié)省了通訊線的數(shù)量,使系統(tǒng)布線更方便,布線成本更低。圖35 兩模塊間的連接圖圖36連接器與傳感器的連接圖 測溫模塊DS1820測量溫度時使用特有的溫度測量技術(shù)，其測量電路框圖如圖37所示。內(nèi)部計數(shù)器對一個受溫度影響的振蕩器的脈沖計數(shù)，低溫時振蕩器的脈沖可以通過門電路，而當?shù)竭_某一設(shè)置高溫時，振蕩器的脈沖無法通過門電路。計數(shù)器設(shè)置數(shù)值為40℃時，如果計數(shù)器到達0之前，門電路未關(guān)閉，則溫度寄存器的值將增加，這表示當前溫度高于40℃。同時，計數(shù)器復(fù)位在當前溫度值上，電路對振蕩器的溫度系數(shù)進行補償，計數(shù)器重新開始計數(shù)直到回零。如果門電路仍然未關(guān)閉，則重復(fù)以上過程。溫度表示值為9bit，高位為符號位。圖37 DS18B20測溫原理圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計本軟件系統(tǒng)的設(shè)計遵循“自頂而下，逐步求精”的結(jié)構(gòu)化設(shè)計原則，先將任務(wù)層次化，然后對每一層再逐步細化。每一層實現(xiàn)的功能盡量是獨立的，彼此之間互相影響應(yīng)該較少。本系統(tǒng)完成兩大部分任務(wù)：測量模塊任務(wù)和上位機監(jiān)管任務(wù)。測量模塊任務(wù)又分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算、串行通信等子任務(wù)；上位機監(jiān)管任務(wù)分為實時顯示、糧情分析、報表打印、糧庫管理及通訊等子任務(wù)。 測量模塊測量模塊任務(wù)又包括數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)計算、串行通信等子任務(wù)。測量模塊的主程序如圖41所示。測量模塊程序是一個閉環(huán)程序，除初始化程序外，程序還在采樣、計算、串行數(shù)據(jù)發(fā)送三個過程之間循環(huán)進行。測量模塊對輸入溫度信號同時數(shù)據(jù)采集，采樣3個周期（60ms），每周期采樣100點，利用準同步采樣算法對采樣數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，得到溫度測量結(jié)果，此后通過串口將測量結(jié)果以一定的格式發(fā)送給信號轉(zhuǎn)換器。圖41 測量模塊主程序流程圖 數(shù)據(jù)采集子程序數(shù)據(jù)處理采集子程序流程圖如圖42所示。采樣前首先對采樣保持器發(fā)出保持信號，然后采樣并將結(jié)果送到串口。每次采樣完成之后，程序詢問是否達到所要求的點數(shù)，如果達到則從第一點開始采樣。圖42 溫度采集子程序流程圖 串行中斷程序串行中斷程序流程圖如圖43所示：圖43 串行中斷程序流程圖 命令執(zhí)行程序命令執(zhí)行程序流程圖如圖44所示：圖44 命令執(zhí)行程序流程圖 上位機軟件系統(tǒng)上位機軟件控制系統(tǒng)通過串口和通訊控制站進行通訊，收取低層分機的數(shù)據(jù)。此系統(tǒng)采用VB進行編程，實現(xiàn)的主要功能有：發(fā)送檢測溫濕度的命令；處理接收到的數(shù)據(jù)，提取溫濕度數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫并以各種圖形化方式進行顯示；通過糧情分析，根據(jù)糧食異常的不同程度，參數(shù)設(shè)置，通信設(shè)置，數(shù)據(jù)文件的刪除等系統(tǒng)維護功能。 軟件監(jiān)測功能的設(shè)計由于糧食的儲藏受天氣影響較大，因此糧食管理員對每個倉房的檢測時間是不定的，而糧庫的倉房是按編號來區(qū)分的，同時檢測的歷史數(shù)據(jù)要求保存，考慮到測溫點較多，因此，在本模塊中的程序?qū)崿F(xiàn)上，采用了每 檢測整個倉庫一次就建立一個數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫命名為當時檢測時間，并根據(jù)倉房個數(shù)建立數(shù)據(jù)表，表命名倉房編號，將采集的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)表中。 全庫監(jiān)測模塊在程序?qū)崿F(xiàn)上使用VB中的數(shù)據(jù)庫訪問對象方法（簡稱DAO）來建立數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)表，具體程序如下：Dim strC as StringTime=LTrim(Str(Hour(Now)))+“時”+LTrim(Str(Minute(Now)))+“分”StrC=Format(Now,“l(fā)ong date”)+Time 39。取得但前日期和時間Set dbsNew= (“c:\my documents\”+ strC+“.mdb” ,dbLangGeneral,dbEncrypt) 39。以時間為名建立數(shù)據(jù)表Set nwtable=(Val(iStore)) 39。以倉號為名建立數(shù)據(jù)庫使用此方法可以避免數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)記錄過于龐大，現(xiàn)時由于數(shù)據(jù)庫以檢測時間命名，數(shù)據(jù)表以倉房號命名，便于管理員查看歷史檢測數(shù)據(jù)，也便于數(shù)據(jù)庫的維護。本模塊流程圖如圖45所示：圖45 通訊和數(shù)據(jù)處理流程 軟件管理功能設(shè)計 糧庫布局功能模塊糧庫布局主要是通過直觀的屏幕輸出顯示，讓管理人員直接通過計算機就對糧庫糧倉的分布和檢測系統(tǒng)的配置有一個大致了解。本功能提供了糧庫的整體布局圖，單倉測溫電纜及測溫點的分布圖。糧庫整體布局：糧庫的管理人員往往希望能有一個糧庫布局平面圖，這樣通過計算機就可以了解各倉房之間的空間位置，同時也有利于管理人員能在現(xiàn)場快速而準確的找到需特別處理的倉房。布局圖如圖46所示。圖46 糧庫布局示意圖屏幕輸出單倉布局：管理人員通過查看單倉布局，直接通過計算機就可知道各倉房內(nèi)部測溫電纜和測溫點的布局。單倉布局圖中給出了測溫電纜和測溫點分布的平面展開圖和俯視圖如圖4圖48所示。圖47 筒式倉布局平面圖和俯視圖圖48 房式倉布局平面圖和俯視圖 系統(tǒng)維護模塊軟件復(fù)用是在開發(fā)一種新的應(yīng)用系統(tǒng)時，重復(fù)使用以前開發(fā)活動中曾經(jīng)積累或使用過的軟件資源。這些軟件資源不僅包括源代碼，還包括軟件開發(fā)方法、需求規(guī)格說明、設(shè)計結(jié)構(gòu)、開發(fā)工具與支撐環(huán)境、測試分析數(shù)據(jù)和維護信息等。實踐已經(jīng)證明，軟件復(fù)用技術(shù)不僅可以提高軟件生產(chǎn)率和軟件質(zhì)量，而且也大大降低了開發(fā)成本、縮短了軟件開發(fā)周期。本軟件在設(shè)計上基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)，充分考慮軟件的復(fù)用性，當應(yīng)用于不同糧庫監(jiān)控管理時，可通過操作本系統(tǒng)的“系統(tǒng)維護”模塊，只需更改糧庫相應(yīng)的一些參數(shù)，而不需不量更改甚至完全淘汰原有程序，就能使本軟件適應(yīng)新的糧庫檢測管理的要求。比如，要改變糧庫布局示意圖，只需修改“系統(tǒng)維護”中的有關(guān)糧庫的一些參數(shù)信息，像儲備倉數(shù)目，安裝分機數(shù)目，各倉內(nèi)電纜總數(shù)、測溫點數(shù)等，就可以進行對不同糧庫的檢測監(jiān)控。對糧庫而言，糧庫中糧倉內(nèi)所分布的測溫點數(shù)是相對固定且已知的，本程序模塊在程序設(shè)計上對所收數(shù)據(jù)點數(shù)（包括分機數(shù)，測溫點數(shù)等）的獲取均通過訪問數(shù)據(jù)庫糧倉存儲信息表間接獲得，因此當糧倉存儲信息發(fā)生變化時，也就相應(yīng)改變了檢測過程中應(yīng)收數(shù)據(jù)量。例如檢測信息表中1號倉測溫點數(shù)為64，則當測溫點數(shù)變動為60時，上位機相應(yīng)收到的數(shù)據(jù)點數(shù)信息會有所不同，通過輸入新的參數(shù)信息，則軟件即應(yīng)用于新的糧庫中而不是大量更改源程序，這樣一來就大大節(jié)省了軟件開發(fā)的周期和成本降低了整個系統(tǒng)的開發(fā)成本。參數(shù)設(shè)定：參數(shù)設(shè)定中可對糧庫內(nèi)各倉的原始參數(shù)信息進行查詢、更新或刪除等。糧庫的儲糧信息不是一成不變的，季節(jié)的變換和糧食的不斷流入流出，糧食品種、來源會發(fā)生改變，同時由于規(guī)模上會存在擴建等情況，參數(shù)信息需要進行變更；參數(shù)的變化會導(dǎo)致整個系統(tǒng)在測溫系統(tǒng)配置等多方面的不同，在軟件已經(jīng)運行的情況下，如參數(shù)信息發(fā)生改變就要重新更改軟件的源程序并進行重新安裝顯然是不可取的，另外，也是為了適應(yīng)不同的糧庫，達到可移植的目的，因此更改后的信息會自動存入數(shù)據(jù)庫，刷新數(shù)據(jù)庫的存儲信息，而軟件的整個運行過程對于糧倉各參數(shù)信息的獲取都是和數(shù)據(jù)庫是緊密相連的，很多檢測、管理的相關(guān)參數(shù)都是與數(shù)據(jù)庫鏈接，運行時通過查詢數(shù)據(jù)庫得到的，因此數(shù)據(jù)庫信息的變更直接帶動整個軟件管理系統(tǒng)參數(shù)的自行變動。千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印?！敖Y(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。結(jié)論本糧庫監(jiān)控管理系統(tǒng)采用了三級通訊總線設(shè)計，通訊控制站與上位機之間進行串行通訊采用RS232通信協(xié)議。整個系統(tǒng)具備抗干擾能力強，數(shù)據(jù)通訊速度快，通訊誤碼率低，容量