【正文】 (3)串行通信協(xié)議的實現(xiàn)：基于實現(xiàn)協(xié)議的編程內容：屏蔽中斷發(fā)送子程序；○1串行中斷接○2目的地址 長 度 源 地 址 命令（碼） 數(shù) 據(jù) 和 校 驗 說 明 01H 05H 80H 01H 發(fā)送數(shù)據(jù) 85H 請求數(shù)據(jù)存儲 01H 04H 80H 02H 請求通信 84H 總線請求 備 用濰坊學院專科畢業(yè)（論文）35收子程序；協(xié)議處理子程序。說 明：相應的簡短備注說明，此不在協(xié)議的程序范疇中。和 校 驗：如果上位機發(fā)送的一串信息有 N個字節(jié)，我們就對這 N個字節(jié)進行“加” （此設計中采用算術加，即按字節(jié)相加）運算，然后將結果附在 N字節(jié)信息后面一起傳送，這附加的字節(jié)就是“校驗和” 。命令（碼）：上位機發(fā)送給從機需要執(zhí)行的相應的命令編碼，在協(xié)議處理子程序中編為分支（散轉）程序，通過調用來運行相應的子程序。長 度：長度實際上是長度的和，即源地址長度、命令（碼）長度和數(shù)據(jù)字節(jié)長度之和。它是協(xié)議中最復雜、最關鍵的部分，它規(guī)定用什么樣的方法去完成所定義的協(xié)議功能。語義：指所互換信號的意義，包括用于協(xié)調及差錯處理的控制信息等。 RS485串行通信協(xié)議協(xié)議：所謂的協(xié)議，是指相互通信的雙方（或多方）對如何進行信息交換而制定的必須遵守的一整套的規(guī)程。由于系統(tǒng)采用 8位并行的轉換器，所以其輸出模塊只需將器件選中并將數(shù)據(jù)送出即可。在接收時，接口電路檢查字符的奇偶校驗或其他校驗碼，確定是否發(fā)生傳送錯誤。（3）控制數(shù)據(jù)傳輸速率：串行通信接口電路應具有對數(shù)據(jù)傳輸速率——波特率進行選擇和控制的能力。所以當數(shù)據(jù)由計算機送至數(shù)據(jù)發(fā)送器時，首先把串行數(shù)據(jù)轉換為并行數(shù)才能送入計算機處理。在面向字符的同步方式下，接口要在待傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符。串行通信接口的基本任務:（1）實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式化：因為來自 CPU的是普通的并行數(shù)據(jù)，所以，接口電路應具有實現(xiàn)不同串行通信方式下的數(shù)據(jù)格式化的任務。串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位的按順序傳送的通信方式，其突出優(yōu)點是只需一根傳輸線,可大大降低硬件成本，特別適合遠距離通信。這種 RS—485網絡結構具有接口簡單、靈活性好、價格低、易于控制等優(yōu)點，可廣泛應用于工業(yè)控制系統(tǒng)中。應用時從 8051送出數(shù)據(jù)來選中多選一的模擬開關 MAX358來配合送出數(shù)據(jù)，來保證選中相應的通道輸出 4—20ma信號。程序中的電流漂移也是用此種變換方式. DAC模塊由于系統(tǒng)采用 8位并行轉換器，所以其輸出模塊只需將器件選中并將數(shù)據(jù)送出即可。不難看出,被測點 Yx處輸出的增量電流為： (IxIb)=16(Yx Yb)/(Ya Yb)對于同一測量點 Yx來說，隨著 Ya的變化(量程浮動)，其增量電流隨之發(fā)生線性轉移。軟件平均濾波的 程序流程圖如圖 35： N濾波及標度變換環(huán)節(jié)N濾波及標度變換環(huán)節(jié)Y濾波及標度變換環(huán)節(jié)(A) = SUM/4返 回n=n1SUM=SUMmaxSUM=SUMmin初始化max=X1，min=X1 ；SUM=0，n=6采樣 XiSUM=SUM +XiMax=XiMin=XiN濾波及標度變換環(huán)節(jié)Y濾波及標度變換環(huán)節(jié)Y濾波及標度變換環(huán)節(jié)Ximax ?Ximin?n=0?圖 35 平均濾波流程圖濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35標度變換： 量程浮動與輸出電流線性轉移 如圖 36中，線段 AB為經過補償后得到的理想輸出電流斜線。流程圖如右圖 34 SCL為高 SDA下跳傳送 X9241 從屬設備地址字段接收 X9241 返回的 ACK 信號向 X924 傳送指令字段接收 X9241 返回的 ACK 信號寫/讀？發(fā)送八位數(shù)據(jù)并接收ACK信號接收 8 位數(shù)據(jù)完成后向 X9241 發(fā)送 ACKSCL 為高 SDA 上跳，停止讀寫圖 32 讀寫 X9241流程YHN 開 始A =VMAXA5?K=5000/ARf =100kΩ/(k1)結 束K=1000送入 A，輸出參數(shù)圖 33 測定放大系數(shù)流程濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35開始片選信號置低8 位控制字送 DINSCLK 置高調延時子程序SCLK 置低傳送高字節(jié)數(shù)據(jù)傳送低字節(jié)數(shù)據(jù)返回控制字送完否？8 位傳送完否？4 位傳送完否？是否 是 是是否否圖 34濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35 濾波及標度變換環(huán)節(jié)為更好的消除抖動的影響，系統(tǒng)采用去極值平均濾波。測量和參數(shù)設定程序流程分別如圖 3圖 33： ADC模塊在實用中，為了保證精確度和穩(wěn)定性，應該采取如下的措施：一， 加強對電源以及參考電壓的濾波處理，并且要注意地線的連接。采集結束？調用 D/AC 環(huán)節(jié)，輸出數(shù)據(jù)結束是是否濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）35 此模塊根據(jù)上位機傳送過來的弱信號的最大值 VMAX，來設定放大環(huán)節(jié)的放大系數(shù)。系統(tǒng)主程序流程如圖31：表 27 WEL位及 WP引腳的狀態(tài)對保護部分的影響濰坊學院專科畢業(yè)（論文）25圖 31 實體測量總流程接通電源系統(tǒng)初始化，接收上位機信號或讀取EEPROM 數(shù)據(jù)確定放大系數(shù)。 當變送器接上 DCl2—24V電源，便自動進入實時測量狀態(tài)。當變送器檢測到上位機向變送器發(fā)送串行命令時，變送器的單片機系統(tǒng)就會產生串行口中斷，在中斷服務程序中對命令進行分析，并做出相應的應答，修改相應的參數(shù)。將變換得到的數(shù)字量輸出到數(shù)字/模擬變換器環(huán)節(jié)，轉變成電流信號輸出。實時測量模塊又可分為標準信號放大環(huán)節(jié)， A/D轉換環(huán)節(jié)，濾波、標度變換環(huán)節(jié)，D/A 轉換環(huán)節(jié)等。 WEL位及 WP引腳的狀態(tài)對器件內的存儲器及狀態(tài)寄存器各部分保護的影響如表 27所列。然后再次拉低 CS，最后送入 WREN指令及對應于狀態(tài)寄存器內容的 8 位數(shù)據(jù)即可。見表 26: 當用 CS 選中器件后，送 8 位 RDSR指令，并由 CLK 信號觸發(fā)即可將狀態(tài)寄存器的表 25 塊所存的 BL0、BL1 設定表 26 看門狗通過 WDWD0 的設定表濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）24內容從 SO 線上讀出。這兩個非易失性位可用 WRSR指令來編程，并允許用戶保護EEPROM 陣列的 1/4 、1/全部或 0。用 BLO，BL1（Block Lock）位可設置塊鎖存保護的范圍。WEL 位是易失性只讀位。 WEL（Write Enable Latch）位用于指出“寫使能”鎖存的狀態(tài)。WIP 位可用 RDSR指令讀出?？刂莆挥糜谠O置看門狗定時器的操作和存儲器的塊鎖保護。在整個工作期間，CS 必須為低。而 SO 線上的數(shù)據(jù)則由 SCK的下降沿輸出。表 23為 X5045的指令格式及其操作。X5045 可提供最少為 1000,000次擦寫和 100年的數(shù)據(jù)保存期，并具有串行外圍接口（SPI）和軟件協(xié)議的特點，允許工作在簡單的四總線上。而當 Vcc返回并超過 Vtrip達 200ns時，系統(tǒng)重新開始工作。（2）低電壓監(jiān)視 工作時， X5045對 Vcc電平進行監(jiān)測，若電源電壓跌落至預置的最小 Vtrip以下時，系統(tǒng)即確認 RESET，從而避免微處理器在電源失效或斷開的情況下圖 214 X5045引腳圖濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）22工作。該信號可避免系統(tǒng)微處理器在電壓不足或振蕩器未穩(wěn)定的情況下工作。 X5045引腳介紹 X5045的管腳排列如圖 213 所示，它共有 8個引腳，各引腳的功能如下：CS ：電路選擇端，低電平有效；SO ：串行數(shù)據(jù)輸出端； SI ：串行數(shù)據(jù)輸入端； SCK：串行時鐘輸入端； WP ：寫保護輸入端，低電平有效； RESET ：復位輸出端； VCC ：電源端； VSS ：接地端。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護系統(tǒng)免受低電壓的影響，當電源電壓降到允許范圍以下時，系統(tǒng)將復位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。當系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設置時間時，電路中的看門狗將通過 RESET信號向 CPU做出反應。4 DI 驅動器輸入端5 GND 地 6 A 同相接收器輸入和同相驅動器輸出端 7 B 反相接收器輸入和反相驅動器輸出端 8 VCC 正電源輸入端濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）21(看門狗)電路設計：為提高系統(tǒng)的可靠性，設計中選用了 X5045，這是一種集看門狗、電壓監(jiān)控和串行EEPROM三種功能于一身的可編程電路，這種組合設計減少了電路對電路板空間的需求。當 RE 為低時 RO有效；當 RE 為高時 RO 為高阻3 DE 驅動器輸出使能端。表 23 MAX485 引腳功能表引 腳 名 稱 功 能1 RO 接受器輸出端。(2)采用浮地技術，隔斷接地環(huán)路。地線和接地，沒有合理的地線和接地，就可能出現(xiàn)共模干擾和電磁輻射問題。提高 RS485網絡可靠性的幾點措施：總線匹配，在終端總線兩端接上與電纜內阻相當?shù)碾娮?，大約 100200Ω 之間，這對功耗限制比較嚴格的系統(tǒng)不適合。同時將A和 B端之間加匹配電阻，一般可選 100Ω 的電阻。在與單片機連接時接線非常簡單。從圖中可以看出,MAX485 芯片的結構和引腳都非常簡單,內部含有一個驅動器和接收器。它完成將 TTL電平轉換為 RS－485 電平的功能。MAX485接口芯片是 Maxim公司的一種 RS－485 芯片。200 mV；最大傳輸速率可達 Mb/s。 RS－485 協(xié)議簡介及 MAX485芯片介紹RS－485 是美國電氣工業(yè)聯(lián)合會(EIA)制定的利用平衡雙絞線作傳輸線的多點通訊標準。R2 C圖 211 V/I 變換圖 212 6N136引腳圖濰坊學院?？飘厴I(yè)（論文）19開路的，可針對接收電路加上上拉電阻或電壓調整電路。6N136 信號從腳 2和腳 3輸入，發(fā)光二極管發(fā)光，經片內光通道傳到光敏二極管，反向偏置的光敏二極管光照后導通，經電流—電壓轉換后動到與門的一個輸入端，與門的另一個輸入為使能端，當使能端為高時經與門輸出為高電平，經輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。數(shù)字電平上下跳變時集成電路耗電發(fā)生突變，引起電源產生毛刺，通常對開關電源影響比較大。 為了提高信噪比，通常要想辦法抑制系統(tǒng)中噪聲對模擬和 A/D電路的干擾。從信號通路來說 A/D變換之前是模擬電路之后是數(shù)字電路。其電路連接如圖 211 所示。即使輸入電壓等于電源電壓時，也可以將輸入直接耦合到輸出端。采樣保持集成電路 LF398位國家半導體公司生產的，具有采樣速度快，保持下降率低及精度高等特點。由于設計為八個通道采集輸入和八個通道分別輸出的系統(tǒng)，所以用 8選 1的模擬開關 MAX358。 V/I變換電路設計本部分主要由多通道模擬開關 MAX358及放大器組成。外部時鐘模式下 A/D轉換的進行與轉換結果的讀出之間有嚴格的時序要求，對 SCLK信號的頻率和占空比也有要求，SCLK 的周期不能大于 10μs，否則采樣保持電容上的電荷泄漏會影響轉換精度。當控制字節(jié)的最后一位移入后，SSTRB 線上產生一個寬度為時鐘周期的高電平脈沖，隨后 SCLK上出現(xiàn)的 12個下跳沿將轉換結果逐位移出。MAX186使用外部串行接口時鐘或內部時鐘實現(xiàn)逐次逼近 A/D轉換，兩種方式下均由外部時鐘信號 SCLK將數(shù)據(jù)移入和移出。 選擇單端輸入還是差分輸入， =1為單端輸入，輸入信號以 AGND為參考， =0為差分輸入。SELSELSEL0 為三位選擇轉換通道。表 22為控制字節(jié)的格式。MAX186的轉換時序MAX186 每次轉換前需寫入一個控制字節(jié)。SSTRB 為串行選通輸出，表明本次 A/D轉換已完成可以讀取數(shù)據(jù)，在內部時鐘方式下，當 MAX186開始 A/D轉換時 SSTRB變低直至 轉換完畢才變高，在外部時鐘模式下，在轉換結果最高位(MSB)出現(xiàn)前 SSTRB線上產生一個寬度為時鐘周期的高電平脈沖。 為低電平有效片選信號，只有在 為低時，SCLK 脈沖才能把串行數(shù)據(jù)從 DIN腳移入芯片， 為高電平時，DOUT處于高阻態(tài)，便于擴展多個芯片。REFADJ 為參考緩沖放大器的輸入腳。 為三態(tài)關斷模式輸入腳，將 拉低可進入關斷模式，此時最大工作電流僅為 10μA，將 拉高使參考緩沖放大器處在內部補償模式，浮空則為外部補償模式。MAX186 的引腳說明MAX186 為 20腳 DIP器件(如圖??所示)。圖 29給出了 MAX186結構框圖。本環(huán)節(jié)主要由單片機及內部程序構成，硬件為單片機及附加電路，主要工作為軟件處理采集到的數(shù)據(jù)，將在軟件部分進行討論。接著二位（P1和 P0）選擇四個電位器中的哪一個。后4位指出四個電位器中的一個，當應用是他還指出 4個輔助寄存器中的一個。 （8） 指令結構 送到 X9241的下一個字節(jié)包括指令以及寄存器指針的信息。