【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 收電路的發(fā)送控制端及接收控制端在硬件電路連接和軟件編程中起著重要作用 。 芯片應(yīng)用示例 圖 MAX485應(yīng)用于雙機(jī)通信 圖 MAX485應(yīng)用于多機(jī)通信 設(shè)計(jì)中 單片機(jī)和 MAX485 構(gòu)成通信系統(tǒng)時(shí)的電路連接簡(jiǎn)單示意為圖 。 圖 AT89S51和 MAX485構(gòu)成 雙機(jī) 通信系統(tǒng)時(shí) 電路連接 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 13 20mA 電流環(huán) 串行接口 20mA 電流環(huán)串行接口也是目前串行通訊廣泛使用的一種接口電路 ,但未形成正式標(biāo)準(zhǔn)。這種接口要比 RS232C 接口簡(jiǎn)單的多 ,它只有 4 根線 :發(fā)送正 ,發(fā)送負(fù) ,接收正 ,接收負(fù)四根線組成一個(gè)輸入電流回路 ,一個(gè)輸出電流回路。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí) ,根據(jù)數(shù)據(jù)的邏輯 0,有規(guī)律的使回路形成通、斷狀態(tài) ,即回路無電流表示邏輯 0,有 20mA 電流時(shí)表示邏輯 1。 電流環(huán)路串行通訊接口的最大優(yōu)點(diǎn)是低阻傳輸線對(duì)電氣噪聲不敏感 ,易實(shí)現(xiàn)光電隔離 。因此 ,在長(zhǎng)距離傳輸時(shí) ,要比 RS232C 優(yōu)越得多。電 流環(huán)在低速度傳輸時(shí) ,傳輸距離可達(dá) 1000m,電流環(huán)數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)整電路如圖 所示。 圖 電流環(huán)數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)整電路 應(yīng)當(dāng)指出 ,對(duì) RS422A、 RS423A 與 RS485 總線 , 表 各項(xiàng)性能對(duì)比 中所列出的 最大 傳輸 速率 和 最大 傳輸 距離 并不能同時(shí)達(dá)到 。 傳輸 距離 長(zhǎng)時(shí) ,傳輸 速率 就低一些；傳輸 距離 短時(shí) ,傳輸 速率 就高一些。 傳輸速率和傳輸距離的關(guān)系如 圖 。 圖 傳輸速率和傳輸距離 的關(guān)系 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 14 表 RS232C、 RS422A與 RS485各項(xiàng)性能對(duì)比 RS232C RS422A RS485 20mA電流環(huán) 功能 雙向，全雙工 雙向，全雙工 雙向，半雙工 雙向，全雙工 傳輸方式 單端 差分 差分 20mA電流阻斷 邏輯 0電平 3V～ 15V 2V～ 6V ～ 6V 0mA 邏輯 1電平 3V～ 15V 2V～ 6V ～ 6V 20mA 最大速率 20Kbit/s 10Mbit/s 10Mbit/s / 最大距離 30m 1200m 1200m 1000m 驅(qū)動(dòng)器加載輸出電壓 177。 5V～ 177。 15V 177。 2V 177。 / 接收器輸入靈敏度 177。 3V 177。 177。 / 接 收 器輸入阻抗 3～ 7k歐姆 ﹥ 4k歐姆 ﹥ 7k歐姆 / 組態(tài)方式 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 1臺(tái)驅(qū)動(dòng)器 10臺(tái)接收器 32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器 32臺(tái)接收器 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 抗干擾能力 弱 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 傳輸介質(zhì) 多芯電纜 二對(duì)雙絞線 一對(duì)雙絞線 多芯電纜 常用驅(qū)動(dòng)器芯片 MC1488 SN75174等 SN75174等 / 常用接收器芯片 MC1489 SN75175等 SN75175等 / 實(shí)踐證明 ,在構(gòu)成 RS485 總線互連網(wǎng)絡(luò)時(shí) ,通常需要考慮下列幾個(gè)問題。 1． 傳輸線的選擇和阻抗匹配 。 在差分平 衡系統(tǒng)中，一般采用雙絞線作為信號(hào)傳輸線（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相互抵消）。雙絞線的特性阻抗一般在 110～ 130 歐姆之間，通常在傳輸線末端接一個(gè) 120 歐姆的電阻進(jìn)行阻抗匹配。 2． 隔離 及信號(hào)轉(zhuǎn)換 RS485 在多站互連時(shí)，相距較遠(yuǎn)的不同站之間的地電位差可能很大，各站若直接連網(wǎng)，則很有可能導(dǎo)致接口芯片的損壞，可以通過將各站的串行通信接口電路與其它站進(jìn)行電氣隔離 ；完成信號(hào)轉(zhuǎn)換的通常采用 SN75176 及 MAX485 等。 3. 抗靜電放電沖擊 及傳輸線的鋪設(shè)及屏蔽 可選用帶靜電放電保護(hù)的 RS485 接口器件，或在傳輸信號(hào)線上加鉗位電路 。在系統(tǒng)安裝時(shí)，傳輸線單獨(dú)鋪設(shè)，不與交流動(dòng)力線鋪設(shè)在同一條電纜溝中。強(qiáng)信號(hào)線與弱信號(hào)線避免平行走向，兩者盡量正交 。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 15 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路的組成 AT89S51 簡(jiǎn)介 AT89S51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性 AT89S51 有 ： (1)8 位 CPU； (2)128BRAM； (3)4KROM； (4)16 根 AB（ address bus）可尋址 64KB 片外 ROM 及 RAM； (5)各 8 位的 P0、 P P P3 口 ,其中 P0口為內(nèi)部不帶上拉電阻 ( CMOS 管構(gòu)成 )的雙向口及分時(shí)提供低 8位地址和數(shù)據(jù) ； P1 和 P2 及P3 口為內(nèi)部帶有上拉電阻 ( CMOS 管構(gòu)成 )的準(zhǔn)雙向口 ； P2 口 用作高 8 位地址和普通的 I/O 口 ； P3 口除了作普通的 I/O 口外它的的每一位具有第二功能 ，即從低位到高位分別為 RXD,TXD,INT0,INT1,T0,T1,WD,RD； (6)全雙工的異步串行口 ； (7)兩個(gè) 16位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ； (8)五個(gè)中斷源 ： 外部中斷 0, 外部中斷 1, 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0, 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1, 串行口中斷 RI/TI， 兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)由 IP 控制 ；（ 9） 有強(qiáng)大的布爾處理 ， 即位操作能力 ， 可以完成各種邏輯運(yùn)算 。 圖 AT89S51的 DIP管腳排列 圖 AT89S51 引腳定義及功能特性 如圖 AT89S51 的 采用 40 腳（ DIP）形式的 管腳排列 ， 現(xiàn)講解一下 它的引腳的名稱和功能及注意問題。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 16 (主電源引腳及對(duì)應(yīng)關(guān)系 ) (1) Vcc（ 20 腳）： 接 +5V。 (2) Vss（ 40 腳）： 接地 。 電路引腳 XTAL2 和 XTAL1（如圖 所示） 圖 時(shí)鐘電路引腳 XTAL2和 XTAL1的 電路連接 Reset（ 9 腳 ） 第一功能 : 復(fù)位 ， 當(dāng) Reset 端保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí) ， 可對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位操作 。 第二功能 :Vpd 是內(nèi)部電源的輸入端 ， 當(dāng)主電源掉電或低于規(guī)定電平時(shí) ， 由 Vpd向內(nèi)部 RAM 供電 ， 以保證片內(nèi) RAM 中的信息不丟失 ， 使上電后能正常工作 。 P0、 P P2 及 P3口均在上一頁(yè)做了簡(jiǎn)要說明 ,在此不再 贅言 。 ALE： 第一功能 ， 由于在訪問外部 ROM/RAM 時(shí) ， P0口分時(shí)提供低 8 位地址和數(shù)據(jù) ， 為了使數(shù)據(jù)和地址不至于混淆 ， 通常先送地址后送數(shù)據(jù) ， ALE(允許地址 鎖 存 )用來將 P0 口輸出的 低 8 位地址 鎖 存 ， 從而實(shí)現(xiàn)低 8 位地址和數(shù)據(jù)的分離 。 第二功能 ， 在不訪問外部 ROM/RAM 時(shí) ， ALE 將以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 的固定頻率輸出 。 每當(dāng)訪問一次外部 ROM， ALE 將減少一次脈沖 ； ALE 口能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載 。 /PSEN： 第一功能 ， 外部 ROM 的讀選通信號(hào)的輸出端 ， 當(dāng)訪問外部的 ROM 時(shí) ，它將定時(shí)產(chǎn)生負(fù)脈沖作為 ， 外部 ROM 的讀選通信號(hào)每個(gè)機(jī)器周期有效 2 次 ， 能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載 。 /EA 為 讀 ROM 控制信號(hào) ：當(dāng) /EA=1 時(shí) ， CPU 訪問內(nèi)部 ROM； /EA=0時(shí) ， CPU 訪問外部 ROM； 對(duì)無外部 ROM 的 /EA 要接高電平即 Vcc， 對(duì)無內(nèi)部 ROM 的 /EA 要接低電平即 Vss， 此要點(diǎn)從 本次設(shè)計(jì)的 實(shí)驗(yàn)板上可 以 清楚地 觀察到。 AT89S51 的 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷和串行口 由于本設(shè)計(jì)用到了 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 處于定時(shí)方式下模式 2（自重載） ， PCON（電源控制及波特率選擇）以及 SCON（串行控制），故講解一下 51 單片機(jī) 的定時(shí)器 /河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 17 計(jì)數(shù)器、中斷 。 51單片機(jī)有兩個(gè)可編程的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 t0 和 t1，可由程序選擇作為定時(shí)器用或作為計(jì)數(shù)器用，由程序設(shè)定定時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)值；定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器具有四種不同的工作方式 可由程序選擇 及設(shè)置 ；任一定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器在定時(shí)時(shí)間到或計(jì)數(shù)值到時(shí)，可由程序安排產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)或不產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào) 并進(jìn)行相應(yīng)的處理 。 2. 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作方式 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0由特殊 功能寄存器 TL0（低 8 位）和 TH0（高 8 位）構(gòu)成，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1由 特殊 功能寄存器 TL1（低 8 位）和 TH1（高 8 位）構(gòu)成。特殊功能寄存器 TMOD 控制定時(shí) /計(jì)數(shù)器 寄存器的工作方式， TCON 則用于控制定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1 的啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)，同時(shí)管理定時(shí)器 T0 和 T1 的溢出標(biāo)志等。程序開始時(shí)需對(duì) TL0、 TH0、 TL1 和 TH1 進(jìn)行初始化編程，以 及 定義它們的工作方式和控制 T0 和 T1 的計(jì)數(shù)。 MCS51 的定時(shí) /計(jì)數(shù)器共有四種工作方式 。 （ 1） 工作方式 0 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 的工作方式 0 電路邏輯結(jié)構(gòu)見圖 （定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 與其類似 ），工作方式 0 是 13 位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，其計(jì)數(shù)器由 TH0 的全部 8 位和 TL0的低 5位構(gòu)成， TL0的高 3 位沒有使用。當(dāng) =0 時(shí)，多路開關(guān)接通 振蕩脈沖的 12分頻輸出， 13位計(jì)數(shù)器 依次 進(jìn)行計(jì)數(shù) ， 這就是定時(shí)工作方式。當(dāng) =1時(shí)，多路開關(guān)接通計(jì)數(shù)引腳（ To），外部計(jì)數(shù)脈沖由 引腳 To（ ） 輸入。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器加 1，這就是我們常稱的計(jì)數(shù)工作方式。 圖 /計(jì)數(shù)器 T0 方式 0結(jié)構(gòu) 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 的工作方式 0 時(shí) ，當(dāng) TL0 的低 5 位溢出時(shí)， 會(huì)向 TH0 進(jìn)位，而全部 13 位計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，則會(huì)向計(jì)數(shù)器溢出標(biāo)志位 TF0 進(jìn)位。 我們討論門控位 GATE 的功能， GATE位的狀態(tài)決定定時(shí)器運(yùn)行控制取決于 TR0的一個(gè)條件還是 TR0 和 INT0 引腳這兩個(gè)條件。當(dāng) GATE=0時(shí)，由于 GATE信號(hào)封鎖河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 18 了 或 門，使引腳 INT0 信號(hào)無效 ， 這時(shí)候如果 TR0=1，則接通模擬開關(guān)，使計(jì)數(shù)器進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，即定時(shí) /計(jì)數(shù)工作。而 TR0=0，則斷開模擬開關(guān)，停止計(jì)數(shù)，定時(shí) /計(jì)數(shù)不能工作。 當(dāng) GATE=1 時(shí)， 或 門的輸出端由 TR0 和 INT0 電平的狀態(tài)確定，此時(shí)如果TR0=1， INT0=1 與門輸出為 1，允許定時(shí) /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，在這種情況下，運(yùn)行控制由 TR0 和 INT0 兩個(gè)條件共同控制， TR0 是確定定時(shí) /計(jì)數(shù)器的運(yùn)行控制位，由軟件置位或清“ 0”。如上所述， TF0 是定時(shí) /計(jì)數(shù)器的溢出狀態(tài)標(biāo)志，溢出時(shí)由硬件置位， TF0 溢出中斷被 CPU 響應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)入中斷時(shí)硬件清“ 0” ， TF0 也可由程序查詢和清“ 0”。 （ 2） 工作方式 1 當(dāng) M1M0=01 時(shí)，定時(shí) /計(jì)數(shù)器處于工作方式 1，仍以定時(shí)器 0 為例， 其計(jì)數(shù)器由 TH0的全部 8位和 TL0的低 8位構(gòu)成 ， 定時(shí)器 1工作方式 1時(shí)原理 類似 。 （ 3） 工作方式 2 當(dāng) M1M0=10 時(shí) ,定時(shí) /計(jì)數(shù)器處于工作方式 其 等效電