【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)，接收器接收差分輸入電壓，只要接收器有足夠的抗共模電壓工作范圍，就能從地線的干擾中分離出有效信號(hào)，正確接收傳送的信息。由于平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，RS422在1200米距離內(nèi)能把速率提高到100Kb/s；在較短距離內(nèi)，其傳輸速率可高達(dá)10Mb/s，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離、高速率下傳輸數(shù)據(jù)。采用RS422實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)之間遠(yuǎn)程通信時(shí)，需要兩對(duì)平衡差分電路形成全雙工傳輸電路。在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，往往有多點(diǎn)互連而不是兩點(diǎn)直連，而且大多數(shù)情況下，在任一時(shí)刻只有一個(gè)主控模塊（點(diǎn)）發(fā)送數(shù)據(jù)，其他模塊（點(diǎn)）處在接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，于是便產(chǎn)生了主從結(jié)構(gòu)形式的RS485標(biāo)準(zhǔn)。RS485只能按半雙工方式工作，因此發(fā)送電路必須由使能信號(hào)加以控制，但它只需要一對(duì)雙絞線即可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)半雙工通訊。本系統(tǒng)的有線通信方式采用RS485總線進(jìn)行通信，RS485標(biāo)準(zhǔn)支持半雙工通信，只需三根線就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，同時(shí)具有抑制共模干擾的能力，接收靈敏度可達(dá)177。200mV，大大提高了通信距離，在100K bps速率下通信距離可達(dá)1200m，如果通信距離縮短，最大速率可達(dá)10M bps。在這里使用的是主從式通信方式，主機(jī)由主控制器充當(dāng)，從機(jī)為分控制器。主機(jī)處于主導(dǎo)和支配地位，從機(jī)以中斷方式接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，主機(jī)發(fā)送的信息可以傳送到所有的從機(jī)或指定的從機(jī)，從機(jī)發(fā)送的信息只能為主機(jī)接收，從機(jī)之間不能直接通信。主機(jī)與從機(jī)的通信電路圖分別如圖25與圖26所示。 圖25 主機(jī)通信電路圖 圖26 從機(jī)通信電路圖 主機(jī)與從機(jī)選用的RS485通信收發(fā)器芯片為MAX485，它是MAXIM公司生產(chǎn)的用于RS 485通信的低功率收發(fā)器件，采用單一電源+5 V工作，額定電流為300 μA，采用半雙工通信方式。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平的功能。MAX485芯片內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的RXD和TXD相連即可；RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)RE端為邏輯0時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE端為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)镸AX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可，；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端,當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)A的電平低于B端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在進(jìn)行通信時(shí)只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX485的接收和發(fā)送即可。同時(shí)將A和B端之間加匹配電阻，這里選用120Ω的電阻。 為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，采用光電耦合器TLP521對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行光電隔離。，使從機(jī)串行口處于偵聽(tīng)狀態(tài)。當(dāng)有串行中斷產(chǎn)生時(shí)判別是否是本機(jī)號(hào)，發(fā)送應(yīng)答信息，，使串行收發(fā)器處于接收狀態(tài)；若不是本機(jī)地址，使串行收發(fā)器處于接收偵聽(tīng)狀態(tài)。 光信號(hào)取樣電路光信號(hào)取樣電路如圖27所示，圖中主要由光信號(hào)采集電路和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換是電路的核心。信號(hào)經(jīng)過(guò)采集送入A/D轉(zhuǎn)換電路，通過(guò)單片機(jī)處理后，最終作為系統(tǒng)應(yīng)用程序進(jìn)行開(kāi)關(guān)燈判斷的依據(jù)。A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)應(yīng)根據(jù)信號(hào)的測(cè)量范圍和精度來(lái)選擇，使其有足夠的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，保證最大量化誤差在設(shè)計(jì)要求的精度范圍內(nèi)。本系統(tǒng)中，信號(hào)的測(cè)量范圍的電壓：—。在本次設(shè)計(jì)中選用了帶串行控制的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC1549，它是由德州儀器（Texas Instruments簡(jiǎn)寫為TI）公司生產(chǎn)的，它采用CMOS工藝，具有自動(dòng)采樣和保持，采用差分基準(zhǔn)電壓高阻抗輸入，抗干擾性能好，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，總不可調(diào)整誤差達(dá)到(177。)1LSB Max，芯片體積小等特點(diǎn)。同時(shí)它采用了Microwire串行接口方式，故引腳少，接口方便靈活。與傳統(tǒng)的并行方式接口A/D轉(zhuǎn)換器（例ADC0809/0808）相比，其單片機(jī)的接口電路簡(jiǎn)單，占用I/O口資源少。圖27 光信號(hào)取樣電路 Microwire串行總線性能介紹Microwire總線是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體（NS）公司推出的三線同步串行總線。這種總線由一根數(shù)據(jù)輸出線（SO）、一根數(shù)據(jù)輸入線（SI）和一根時(shí)鐘線（SK）組成 （但每個(gè)器件還要接一根片選線）。原始的Microwire總線上只能連接一片單片機(jī)作為主機(jī)，總線上的其它設(shè)備都是從機(jī)。此后，NS公司推出了8位的COP800單片機(jī)系列，仍采用原來(lái)的Microwire總線，但單片機(jī)上的總線接口改成既可由自身發(fā)出時(shí)鐘，也可由外部輸入時(shí)鐘信號(hào)，也就是說(shuō)，連接到總線上的單片機(jī)既可以是主機(jī)，也可以是從機(jī)。為了區(qū)別于原有的Microwire總線，稱這種新產(chǎn)品為增強(qiáng)型的Microwire／PLUS總線。增強(qiáng)型的Microwire／PLUS總線上允許連接多片單片機(jī)和外圍器件，因此，總線具有更大的靈活性和可變性，非常適用于分布式、多處理器的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。要改變一個(gè)系統(tǒng)，只需改變連接到總線上的單片機(jī)及外圍器件的數(shù)量和型號(hào)Microwire總線系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖28所示。 圖 28 Microwire總線系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu) TLC1549的接口設(shè)計(jì)圖 29 TLC1549引腳及與A/D接口電路TLC1549采用了Microwire串行接口方式，其接口時(shí)序如圖29所示，在芯片選擇（CS）無(wú)效情況下，I/O CLOCK最初被禁止且DATA OUT處于高阻狀態(tài)。當(dāng)串行接口把CS拉至有效時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)序開(kāi)始允許I/O CLOCK工作并使DATA OUT脫離高阻狀態(tài)。串行接口然后把I/O CLOCK序列提供給I/O CLOCK并從DATA OUT接收前次轉(zhuǎn)換結(jié)果。I/O CLOCK從主機(jī)串行接口接收長(zhǎng)度在10和16個(gè)時(shí)鐘之間的輸入序列。開(kāi)始10個(gè)I/O 時(shí)鐘提供采樣模擬輸入的控制時(shí)序。圖210 TLC1549方式1時(shí)序圖在CS的下降沿，前次轉(zhuǎn)換的MSB出現(xiàn)在DATA OUT端。10位數(shù)據(jù)通過(guò)DATA OUT 被發(fā)送到主機(jī)串行接口。為了開(kāi)始轉(zhuǎn)換，最少需要10個(gè)時(shí)鐘脈沖。如果I/O CLOCK 傳送大于10個(gè)時(shí)鐘長(zhǎng)度，那么在的10個(gè)時(shí)鐘的下降沿，內(nèi)部邏輯把DATA OUT拉至低電平以確保其余位的值為零。在正常進(jìn)行的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)，規(guī)定時(shí)間內(nèi)CS端高電平至低電平的跳變可終止該周期，器件返回初始狀態(tài)（輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容保持為前次轉(zhuǎn)換結(jié)果）。由于可能破壞輸出數(shù)據(jù)，所以在接近轉(zhuǎn)換完成時(shí)要小心防止CS被拉至低電平。時(shí)序圖如圖210。 TCL1549的數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)/* AetAD()TLC1549數(shù)據(jù)采集*/sbit ADCLK=P1^0。sbit ADOUT=P1^1。sbit ADCS=P1^2。/**/Void AetAD(){uchar i=1,w,PickCount。uint vol。for(w=1。w=PickCount。w++){ADCLK=ADOUT=0。vol=0。ADCS=0。//開(kāi)啟控制電路，使能DATA OUT和I/O CLOCKfor(i=1。i=10。i++)//采集10位串行數(shù)據(jù){//給一個(gè)脈沖ADCLK=1。vol=1。if(ADOUT)vol|=0x01。ADCLK=0。}ADCS=1。delay(21)。//兩次轉(zhuǎn)換間隔大于21usP0=0xff。//P0口置初始輸入狀態(tài)}}人體信號(hào)采集由人體紅外檢測(cè)探頭和比較電路組成。 人體紅外探頭人體紅外檢測(cè)探頭由菲涅爾透鏡、熱釋紅外傳感器P2288組成。 比較電路 比較電路如圖215所示，由兩個(gè)運(yùn)算放大器組成，輸入信號(hào)來(lái)自于紅外人體探頭輸出。比較電路中的基準(zhǔn)電壓分別由兩個(gè)獨(dú)立的分壓電路得到，供電路比較所用。圖215 人體信號(hào)比較電路通過(guò)比較電路將相應(yīng)的電壓比較結(jié)果以數(shù)字信號(hào)輸出。當(dāng)被動(dòng)紅外探頭在有效范圍內(nèi)感應(yīng)到人體信號(hào)后，運(yùn)算放大器的“2腳”或“5腳”；當(dāng)被動(dòng)紅外探頭在有效范圍內(nèi)沒(méi)有感應(yīng)人體紅外信號(hào)時(shí)，“2腳”或“5腳”。探頭故障斷路時(shí)，則“2腳”或“5腳”的電壓降為0V。 “1腳”，“2腳”，“6腳”，“5腳”的電壓與“2腳”的電壓保持一致。探頭將會(huì)根據(jù)有無(wú)人體信號(hào)在“2腳”。（由于故障或沒(méi)有安裝探頭）“1腳”，“2腳”的電壓為0V，“6腳”，“5腳”的電壓為0V。探頭將只會(huì)產(chǎn)生一種電壓信號(hào)0V。具體的比較結(jié)果如下表21所示。表21 探頭采集信號(hào)輸出狀態(tài)表探頭工作狀態(tài)“1腳”電壓“2腳”或“5腳”電壓“6腳”電壓正常工作無(wú)人狀態(tài)11有人狀態(tài)01斷路或故障0V10通過(guò)比較電路，不僅解決了不同工作狀態(tài)時(shí)被動(dòng)紅外探頭的對(duì)外界人體紅外信號(hào)的采集，而且也實(shí)現(xiàn)了僅通過(guò)被動(dòng)紅外探頭的兩根電源線同時(shí)也傳輸了所采集的周圍環(huán)境的紅外信號(hào)，一舉兩得。 DS12887時(shí)鐘芯片接口電路設(shè)計(jì)圖216 DS12887芯片管腳圖本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，燈光設(shè)計(jì)有以時(shí)間作為基準(zhǔn)信號(hào)，故采用了DALLAS公司的DS12887芯片。DS12887為DALLAS公司生產(chǎn)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，除具有實(shí)時(shí)鐘功能外，它還具有114字節(jié)的通用RAM，采用CMOS技術(shù)制成，具有內(nèi)部晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池，而且它與目前應(yīng)用廣泛的時(shí)鐘芯片MC146818B和DS1287管腳兼容。采用DS12887芯片設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路無(wú)需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機(jī)接口。DS12887芯片具有微功耗，外圍接口簡(jiǎn)單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中。圖216 顯示了DS12887管腳排列圖，并分別說(shuō)明管腳功能：VCC：直流電源+5V電壓。當(dāng)5V電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，數(shù)據(jù)可讀寫；，讀寫被禁止，計(jì)時(shí)功能仍繼續(xù)；當(dāng)VCC下降到3V以下時(shí)，RAM和計(jì)時(shí)器被切換到內(nèi)部鋰電池。MOT(模式選擇)：MOT管腳接到VCC時(shí)，選擇MOTOROLA時(shí)序，當(dāng)接到AFND時(shí)，選擇INTEL時(shí)序。SQW(方波信號(hào)輸出)：SQW管腳能從實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)部15級(jí)分頻器的13個(gè)抽頭中選擇一個(gè)作為輸出信號(hào)，其輸出頻率可通過(guò)對(duì)寄存器A編程改變。AD0～AD7(雙向地址/