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基于485總線的pc機(jī)與多片單片機(jī)的通信_畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫吧資料

2024-09-04 15:46本頁面
  

【正文】 S485 的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為 10Mbps 3. RS485 接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合,抗共模干能 力增強(qiáng),即抗噪聲干擾性好。 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 19 圖 315 兩線制總線拓?fù)?式 結(jié)構(gòu) 與 RS232 相比較 RS485 有以下幾個特點(diǎn): 1. RS485 的電氣特性:邏輯 “1”以兩線間的電壓差為 +( 2—6) V 表示;邏輯 “0”以兩線間的電壓差為 ( 2—6) V 表示。在 RS485 通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式,即一個主機(jī)帶多個從機(jī)。 RS485 采用差分信號負(fù)邏輯,+ 2V~+ 6V表示 “0”, 6V~ 2V 表示 “1”。 今使用 MAX3162 芯片以實(shí)現(xiàn)電平間的轉(zhuǎn)換。因此,為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的 TTL 器件連接,必須在 EIA RS232C 與 TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。(3~ 15)V 之間。對于數(shù)據(jù)(信息碼):邏輯 “1”的電平低于 3V,邏輯 “0”的電平高于 +3V。 接收數(shù)據(jù) (RxD)—— 通過 RxD 線終端接收從 MODEM 發(fā)來的串行數(shù)據(jù),(DCE→DTE) 。 圖 312 9 針、 25 針接口 圖 313 9 針管腳意義 RS232 的 電器特性、 邏輯電平 和各種信號線功能 的 規(guī)定。傳輸距離短的另一原因是RS232 屬單端信號傳送,存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題,因此一般用于 15m 以內(nèi)的通信。 RS232 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒 150、 300、 600、 1200、 2400、4800、 9600、 19200 波特。通常 RS232 接口以 9 個引腳 (DB9) 或是 25個引腳 (DB25) 的型態(tài)出現(xiàn) 如圖 312 所示 。 表 31 固定波特率與寄存器狀態(tài) 波特率 fosc SMOD 定時(shí)器 T1 C/T 所選方式 相應(yīng)初值 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 16 串行口方式 0 6Mhz * * * * 串行口方式 2 6Mhz 1 * * * 方式 1 或 3 6Mhz 1 0 2 FEH 6Mhz 1 0 2 FDH 6Mhz 0 0 2 FDH 6Mhz 0 0 2 FAH 6Mhz 0 0 2 F4H 6Mhz 0 0 2 E8H 110 6Mhz 0 0 2 72H 55 6Mhz 0 0 2 FEEBH (三 ) 串口工作方式 3 的發(fā)送接收時(shí)序 串口工作方式 3 的發(fā)送、接收時(shí)序如圖 311 所示。用公式表示為: 工作方式 0 的波特率 =fosc/12 (式 ) 方式 2 的波特率 工作方式 2 時(shí),移位脈沖由振蕩頻率 fosc 的第二節(jié)拍 P2 時(shí)鐘(即 fosc/2)給出,所以,方式 2 波特率取決于 PCON 中的 SMOD 位的值,當(dāng) SMOD=0 時(shí),波特率 為 fosc 的 1/64;當(dāng) SMOD=1 時(shí),波特率為 fosc 的 1/32,用公式表示為; 工作方式 2 波特率 =( 2SMOD/64) fosc (式 ) 工作方式 1 和方式 3 的波特率 在這兩種方式下,串行口波特率是由定時(shí)器的溢出率決定的,因而波特率也是可變的。 波特率設(shè)計(jì) 方式 0 的波 特率 工作方式 0 時(shí),移位脈沖由機(jī)器周期的第 6 個狀態(tài)周期 S6 給出,每個機(jī)器周期產(chǎn)生一個移位脈沖,發(fā)送或接收一位數(shù)據(jù)。 (二 ) 串行口的通信波特率 串行口的通信波特率恰好反映串行口傳輸數(shù)據(jù)的速率。 電源控制寄存器 PCON 中只有一位 SMOD 與串行口工作有關(guān),它的位格式為 圖39 所示 : 圖 39 電源控制寄存器 PCON SMOD:波特率倍增位。所不同的是:方式 1 時(shí) RB8 中存放的是停止位, 方式 2 和方式 3 時(shí) RB8 中存放的是數(shù)據(jù)第 9 位。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完后, TI=1, CPU 便可通過查詢 TI 來以同樣方法發(fā)送下一個字符幀 。兩者的差異僅在于通信波特率有所不同方式 2 的波特率由 MCS51 主頻 fosc經(jīng) 32 或 64 分頻后提供;方式 3 的波特率有定時(shí)器 T1 或 T2 的溢出率經(jīng) 32 分頻后提供,故它的波特率是可調(diào)的。 接收操作時(shí) , RI=0 且 REN=1,接收電路對高電平的 RxD 線采樣,當(dāng)接收電路連續(xù) 8 次采樣到 RxD 線為低電平時(shí),相應(yīng)的檢測器便可確認(rèn) RxD 線上有了起始位 ,在接收數(shù)據(jù)第 9 位時(shí),當(dāng) RI=0 和 SM2=0 或接收到的停止位為 1,才能把接收到的 8 位字符存入 “ SBUF( 接收 )” 中,把停止位送入 RB8, 并使 RI=1 和發(fā)出串行口中斷請求,若上述條件不滿足,則數(shù)據(jù)被舍去。 發(fā)送操作時(shí), TI=0,執(zhí)行指令后,發(fā)送電路就自動在 8 位發(fā)送字符前后分別添加 一位起始位和一位停止位 ,并在移動脈沖作用下在 TxD 線上依次發(fā)送一幀信息,發(fā)送完后自動維持 TxD 線高電平。 在接收 操作時(shí), “ SBUF( 接收 )” 相當(dāng)于一個串入并出的移位寄存器,從 RxD線接收一幀串行數(shù)據(jù)并 把它并行的送入內(nèi)部總線,此時(shí) RI=0 且 REN=1,接收電路接收到 8 位數(shù)據(jù)后, RI 自動置 1 并發(fā)出串行口中斷請求, CPU 響應(yīng)后 RI 由軟件復(fù)位。 1. 方式 0 在方式 0 下, 串行口的 SBUF 是作為同步的移位寄存器用的。 RI 置位表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢,可用查詢的方法獲知或者用中斷的方法獲知。在方式 0,當(dāng)接收完第 8 位數(shù)據(jù)后,由硬件置位。 TI 必須用軟件清 0。在其它方式的發(fā)送停止位前,由硬件置位。 TI:發(fā)送中 斷標(biāo)志。在方式 1 中,若( SM2)=0, RB8 為接收到的停止位。 RB8:接收到的數(shù)據(jù)的第 9 位。在方式 2 或方式 3 中,要發(fā)送的第 9 位數(shù)據(jù),根據(jù)需要由軟件置 1 或清 0。由軟件置位以允許接收,又由軟件清 0 來禁止接收。在方式 2 或方式 3 當(dāng)( SM2)=1 且接收到的第九位數(shù)據(jù) RB8=0 時(shí), RI 才置 1。在方式 0 時(shí), SM2 一定要等于 0。 二 MCS51 的串行接口 (一 ) 串行口控制寄存器 SCON 和 PCON MCS51 對串行口的控制是通過 SCON 實(shí)現(xiàn)的,也和電源控制寄存器 PCON 有 串行口控制寄存器 SCON 決定串行口通信工作方式,控制數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送 ,并標(biāo)示串行口的工作狀態(tài)等。 ( 三 ) 通信制式 : A、 B 只能是一個發(fā)送,一個接收, 即 一條信號線和一條接地線。 圖 37 表 示 每一幀的結(jié)構(gòu): 8 位數(shù)據(jù) 起始位 奇偶校驗(yàn) 停止位 多路選擇開關(guān) 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 12 第 n 字符幀 (共 11 位) 圖 37 幀結(jié)構(gòu) ( 二 ) 波特率 定義是每秒傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù),單位是 bps(位 /秒),用于表征數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?,波特率越高,?shù)據(jù)傳輸速度越 快。在串行通信中 ,發(fā)送端一幀一幀發(fā)送信息,接收端一幀一幀接收信息。 MCS51 的串行通信 串行通信是一種能把二進(jìn)制數(shù)據(jù)按位傳送的通信,故它所需傳輸線條數(shù)極少,特別適用于遠(yuǎn)程通信之中。中斷系統(tǒng)是指能夠?qū)崿F(xiàn)中斷功能 的那部分硬件電路和軟件程序,對于 MCS51 單片機(jī),大部分中斷電路都是集成在芯片內(nèi)部的 (即內(nèi)部中斷,包括定時(shí)器溢出中斷源 2 個和串行口中斷源) ,只有 INT0 和 INT1 中斷輸入線上的中斷請求信號產(chǎn)生電路才分散在各中斷源電路或接口芯片電路里 (即外部中斷) 。中斷由中斷源產(chǎn)生,中斷源在需要時(shí)可以向 CPU 提出“中斷請求。 5. XTAL1 和 XTAL2:片內(nèi)振蕩電路輸入線。 3. PSEN:片外 ROM 選通線,在執(zhí)行訪問片外 ROM 的指令 MOVC 時(shí), 8051 自動在PSEN線上產(chǎn)生一個負(fù)脈沖,用于為片外 ROM 芯片的選通。在不訪問片外存儲器時(shí), 8051 自動在 ALE/PROG 線上輸出頻率為 fosc/6的脈沖序列。 (三)控制線( 6 條) 1. ALE/PROG:地址鎖存允許 /編程線,配合 P0 口引腳的第二功能使用。 4. P3 口( —): 功能 a:通用 I/O 口,用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 口( —): 功能 a:通用 I/O 口,用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 功能 b:帶片外存儲器, — 在 CPU 訪問片外存儲器時(shí)顯示用于傳送片外存儲器的低 8 位,然后傳送 CPU 對片外存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。外部中斷源通常指外部設(shè)備其產(chǎn)生的中斷請求信號可以從 和 (即 INT0 和 INT1)引腳上輸入 。中斷系統(tǒng)是指能夠處理上述中斷過程所需要的那部分電路。 在計(jì)數(shù)模式下, T0、 T1 的計(jì)數(shù)脈沖可以從 和 引腳上輸入。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1 有定時(shí)器和計(jì)數(shù)器兩種工作模式。串行 I/O 口的電路結(jié)構(gòu)還包括串行口控制寄存器 SCON、電源及波特率選擇寄存器 PCON 和串行數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF 等。這個串行 I/O 端口既可以在程序控制下把 CPU 的八位并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)一位一位地從發(fā)送數(shù)據(jù)線 Txd 發(fā)送出去,也可以把串行接收到數(shù)據(jù)變成八位并行數(shù)據(jù)送給 CPU,而且這種串行發(fā)送和串行接受可以單獨(dú)進(jìn)行,也可以同步進(jìn)行。讀引腳是輸入外部數(shù)據(jù)的操作,是從端口引腳線上讀入外部的輸入數(shù)據(jù)。 四個并行 I/O 端口作為通用 I/O 使用是,共有寫端口、讀端口和讀引腳三種操作方式。 ( 1) 并行 I/O 端口 8051 有四個并行 I/O 端口,分別命名為 P0、 P P2 和 P3,在這四個并行 I/O 端口中,每個端口都有雙向 I/O 功能。 二 ROM 存儲器 8051 內(nèi)部僅有 4KB ROM 存儲器,地址范圍為 0000H—0FFFH。 DPTR DPTR 是一個 16 位的寄存器,由兩個八位寄存器 DPH 和 DPL 拼裝而成。 PSW 程序狀態(tài)字 PSW 是用來存放指令執(zhí)行后有關(guān)狀態(tài)的 8 位標(biāo)志寄存器,其各位的定義如 圖 32 所示 : PSW0 PSW1 PSW2 PSW3 PSW4 PSW5 PSW6 PSW7 Cy AC F0 RS1 RS0 OV P 圖 32 程序狀態(tài)字 各位定義 SP SP 是一個 8 位寄存器,能自動加、減 1,專門用來存放堆棧的棧頂?shù)刂贰? ACC 累加器 ACC 是一個專門用來存放操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果的 8 位寄存器。 (二)定時(shí)控制部件 OSC OSC 是控制器的核心,能為控制器提供時(shí)鐘脈沖。 8051 單片機(jī)內(nèi)部包含了作為微型計(jì)算機(jī)所必須的基本功能部件,各功能部件相互獨(dú)立而融為一體,集成在同一塊芯片上。從制造工藝來看, MCS51 系列中的器件基本上可分為 HMOS 和 CMOS 兩類。當(dāng)朱節(jié)點(diǎn)的輪詢信息中包含自己的網(wǎng)絡(luò)通信識別號,此從節(jié)點(diǎn)對此幀進(jìn)行應(yīng)答,其他節(jié)點(diǎn)則忽略此幀,不做處理。通信方式一般是主節(jié)點(diǎn)循環(huán)輪詢各個從節(jié)點(diǎn)。 RE、 DE 的信號有效脈沖寬應(yīng)該大于發(fā)送或接收一幀信號的寬度。在 RS485 總線通信網(wǎng)絡(luò)中,必須控制好每個站點(diǎn)的“聽”、“說”狀態(tài),即收、發(fā)狀態(tài),對總線的使用權(quán)必須進(jìn)行分配,以使各個從機(jī)的發(fā)送控制信號在時(shí)間上完全隔離,保證能及時(shí)、正確地傳輸數(shù)據(jù)。主從機(jī)均以中斷方式進(jìn)行通信,程序流程如圖 22所示 : 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 4 否 圖 22 通信流程圖 (二)多機(jī)發(fā)送是的分時(shí)說、聽 多機(jī)傳送時(shí),通信協(xié)議要合理地協(xié)調(diào)總線的分時(shí)公用,通信波特率的計(jì)算要有冗余。主機(jī)向從機(jī)發(fā)送一幀地址信息,從機(jī)接收到地址幀后,將其與本地地址比較,判斷是否一致。主從式多機(jī)通信協(xié)議中,通信速率設(shè)為 。若從機(jī)需要發(fā)送數(shù)據(jù),則必須等到主機(jī)輪詢本地從機(jī)時(shí),才可以提出請求。主機(jī)處 于發(fā)送狀態(tài)“說”時(shí)從機(jī)總是處于“聽”狀態(tài)。 PC 機(jī)與單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)通信系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu)。當(dāng)從機(jī)收到呼叫幀后,把本機(jī)地址和當(dāng)前狀態(tài)回發(fā)給主機(jī)。呼叫幀由主機(jī)發(fā)出。如果是多點(diǎn)通信,每個從機(jī)要分配一個地址碼。 在該系統(tǒng)中,由于采用 MAX487 差分平衡收發(fā)器芯片,半雙工傳輸方式,因此驅(qū)動器可接的下位機(jī)根據(jù)需要最多可擴(kuò)展至 128 個。將總線上的差分信號的正端 A+和負(fù)端 B之間接一網(wǎng)絡(luò)。匹配電阻的取值應(yīng)該與總線的特性阻抗相當(dāng)。 P C 機(jī) ( db9) RS485 RS485 RS485 Rxd Txd 8051 Rxd
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