【正文】 走線或增加中繼模塊，應(yīng)急方法之一是將出現(xiàn)失敗的節(jié)點更換成性能更優(yōu)異的芯片； （5）MCU有可能出現(xiàn)故障導(dǎo)致TC端處于長發(fā)狀態(tài)而將總線拉死一片的現(xiàn)象，所以必須對TC端的檢查。 RS485數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的維護RS485是一種低成本、易操作的通信系統(tǒng)，但是穩(wěn)定性差，同時相互牽制性強，通常有一個節(jié)點出現(xiàn)故障會導(dǎo)致系統(tǒng)整體或局部的癱瘓，而且又難以判斷。圖4－6 反饋重發(fā)糾錯（ARQ）原理示意圖該方式操作簡單，所需緩沖存儲器容量小。發(fā)送端根據(jù)回傳指令，將有錯的碼組重傳，直至正確接受位置。通信時，接收機根據(jù)收到的碼元序列中附加校驗位的編碼規(guī)則，進行判決。本系統(tǒng)中采用反饋重發(fā)糾錯（ARQ）方式。接收端通過校驗這種約束關(guān)系是否成立，完成識別錯誤或者進一步判斷錯誤位置并加以糾正的工作，從而保證通信的可靠性。為了克服干擾，增加傳輸?shù)目煽啃?，需要引入差錯控制技術(shù)，即由信息碼元和監(jiān)督碼元共同組成一個碼字，二者之間滿足一定的約束關(guān)系。隨著現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的不斷發(fā)展以及傳輸速率的不斷提高，對信息碼元的差錯概率的要求也在提高。 //主機接收不正確，重新發(fā)送//EA=1；Return。RI=0。TI=0。i++){SBUF=buffer[i]。do{for(i=0。RI=0。buffer[9]=sum。pocount。 //秒buffer[8]=recordID。 //時buffer[6]=minute。 //月buffer[4]=date。 //數(shù)據(jù)特征碼buffer[1]=count+1。EA=1。ET1=000。TH1=0fd。int sum。int po,year,month,date,hour。中斷服務(wù)程序用于對上位機的通信。這樣下位機程序就包括了下位機主程序和下位機中斷服務(wù)程序。（3）接收數(shù)據(jù)也要考慮延時，以等待下位機將一個單位的數(shù)據(jù)全部發(fā)給上位機。（2）發(fā)送以字節(jié)為單位，每個字節(jié)間要考慮延時，以免因溢出而丟失數(shù)據(jù)。}開發(fā)通信程序的關(guān)鍵是發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，這里只列幾個注意點：（1）由于采用半雙工傳輸方式，開始發(fā)送前要禁止接受。}else //if2MessageBox(接收數(shù)據(jù)錯誤)。(count3)){count++。//rdMessage 定義接收字節(jié)存儲區(qū)，為全局變量//if ((rdMessage[0]!=0x7f)amp。//發(fā)送命令碼char rdMessage [20]。 int count=0。//構(gòu)造串口類，初始化串行口if ((2,9600)) //if1//打開串行口2，波特率為9600bps{static char szMessage[]=0。（3）下位機內(nèi)部參數(shù)設(shè)定界面?？梢员O(jiān)測到下位機的狀態(tài)（運行，停機，故障）。圖45 單片機與PC機通訊流程圖上位機通信軟件設(shè)計：本系統(tǒng)的上位機軟件用VC實現(xiàn)，可以方便的訪問串口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。上位機接收到應(yīng)答信號后，可以作進一步的處理。單片機發(fā)送給PC機的數(shù)據(jù)格式為：開始碼數(shù)據(jù)體校驗和結(jié)束碼00HDATA[0]DATA[1]…DATA[N1]DATASUMFFH 上下位機間的通信過程通信均有上位機發(fā)起，下位機不主動申請通信；當(dāng)處于輪詢狀態(tài)時，上位機根據(jù)下位機地址，定時向下位機發(fā)送呼叫指令。（5）波特率設(shè)置通信線上傳送的所以位信號都保持一致的信號持續(xù)時間，每一位的寬度都由數(shù)據(jù)傳送速率確定，而傳送速率是以每秒多少個二進制位來度量的，這個速率叫做作波特率。停止位是一個字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志，可以是1位、。如果選擇偶校驗，那么組成數(shù)據(jù)位和奇偶位的邏輯“1”的個數(shù)必須是偶數(shù)；如果選擇奇校驗，那么邏輯“1”的個數(shù)必須是奇數(shù)。（3）奇偶校驗位數(shù)據(jù)位發(fā)送完之后，便可以發(fā)送奇偶校驗位。這些數(shù)據(jù)位被接收到移位寄存器中，構(gòu)成傳送數(shù)據(jù)字符。（2）數(shù)據(jù)位當(dāng)接收設(shè)備收到起始位后，緊接著就會收到數(shù)據(jù)位。起始位通過通信線傳向接收設(shè)備，接收設(shè)備檢測到這個邏輯低電平后，就開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位信號。軟件掛鉤（握手）信號約定有如下：（1）起始位當(dāng)通信線上沒有數(shù)據(jù)被傳送時，處于邏輯“1”狀態(tài)。如果在時序上配合不好，就會發(fā)生總線沖突，使整個系統(tǒng)的通信癱瘓，無法正常工作。 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計 數(shù)據(jù)通信協(xié)議的設(shè)計RS485通常應(yīng)用于一對多點的主從應(yīng)答式通信系統(tǒng)中，相對于RS232等全雙工總線，效率低了許多，因此選用合適的通信協(xié)議及控制方式非常重要。T頭小于10m的節(jié)點采用T型連接對網(wǎng)絡(luò)匹配并無太大影響，可放心使用，但對于節(jié)點間距非常小（小于1m，如LED模塊組合屏）應(yīng)采用星型連接，若采用T型或串珠型連接就不能正常工作。通信距離1km以上時應(yīng)通過增加中繼模塊或降低速率的方法提高傳輸可靠性。實際使用時，因線纜長度、線徑、網(wǎng)絡(luò)分布、傳輸速率不同，實際接點數(shù)均達不到理論值。圖44 多點通訊形式的系統(tǒng)總體連接圖 RS485網(wǎng)絡(luò)的建立RS485網(wǎng)絡(luò)通常采用特性阻抗為120雙絞線作傳輸介質(zhì)，傳輸速率300b/s～，為異步半雙工結(jié)構(gòu)。為了消除反射，吸收噪音，采用2個120的匹配電阻R1和R2連在總線的兩端。 系統(tǒng)的總體連接本系統(tǒng)可采用多點通訊形式，系統(tǒng)的總體連接如圖44所示，通過發(fā)送控制字和工作方式字給相應(yīng)的單片機，使其進行相應(yīng)的操作。圖42 MAX485引腳和結(jié)構(gòu)圖 圖43 數(shù)據(jù)通信原理圖RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的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為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因為MAX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機的一個管腳控制這兩個引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端，當(dāng)A引腳的電平高于B時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)A的電平低于B端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。從圖中可以看出MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單，內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器。圖41 ADAM4250應(yīng)用原理圖 單片機和RS485總線的接口單片機實現(xiàn)與PC機之間的通訊時，因為單片機輸出的是TTL電平，必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換才能和PC機的一致，因此必須使用電平轉(zhuǎn)換接口芯片。因此，本文針對工地現(xiàn)場環(huán)境對信號采集及傳輸，采用RS485通信接口。但對于多臺設(shè)備的長距離傳輸，以往常用的RS－232協(xié)議在很大程度上就不能滿足設(shè)計的要求，例如傳輸速率慢，傳輸距離短，傳輸信號易受外界干擾等缺點。本章介紹的數(shù)據(jù)通信的下位機采用單片機ATmega8，總線標(biāo)準(zhǔn)采用的是測控系統(tǒng)常用的RS485。因而可用一臺PC與多臺單片機組成主從式網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)。圖3－4 用移位寄存器控制數(shù)碼管第四章 數(shù)據(jù)通信設(shè)計單片機因其優(yōu)越的性價比和強大的功能而被廣泛的應(yīng)用于測控領(lǐng)域。如果直接與單片機連接對單片機的驅(qū)動能力及引腳資源都是一個嚴(yán)峻的考驗。在短時間內(nèi)逐個掃描數(shù)碼管，使目測起來數(shù)碼管總是為點亮狀態(tài)，該方式的功耗較之靜態(tài)掃描要小。但是目前液晶顯示模塊的成本仍然較高，所以在實際應(yīng)用中也可選用數(shù)碼管組進行顯示。FYD12864液晶顯示模塊與單片機之間的通信方式可選用并行或串行方式兩種。由于AVR單片機的存儲空間有限，沒有大量的存儲空間用于存放字庫，因此可本設(shè)計中選用的FYD12864液晶顯示模塊為字符式，自帶中文字庫，可方便地顯示中英文字符和數(shù)字。其中點陣式LCD可以通過逐點的點亮液晶來顯示圖片。液晶顯示器件（Liquid Crystal Display，LCD）以其功耗低、體積小、超簿、色調(diào)柔和等一系列優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。在鍵盤程序的設(shè)計中，掃描鍵盤設(shè)定合適的去抖動時間。圖32 鍵盤掃描電路 圖33 防止抖動的電路另一種方法是用軟件延時程序，待按鍵狀態(tài)穩(wěn)定后再去讀按鍵的信息，防止誤判斷。因此，必須對按鍵的抖動作相應(yīng)的處理。A/D轉(zhuǎn)換的參考電壓存在一定溫漂，可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)調(diào)校準(zhǔn)確，但裝機后又出現(xiàn)電壓、電流與實際值不符的情況，在本設(shè)計中可在裝機后通過鍵盤組精細調(diào)節(jié)電壓、電流值以便校準(zhǔn)。三個按鍵分別為確認(rèn)/翻頁鍵和增大、減小待調(diào)整參數(shù)值鍵。圖217 漏電保護電路原理圖第三章 人機交互接口設(shè)計在本設(shè)計中，除了將信息通過無線電收/發(fā)模塊傳回上位機，在子機上也設(shè)置了由鍵盤組和顯示模塊組成的人機交互接口以便在現(xiàn)場進行調(diào)試和參數(shù)的設(shè)定，其軟件設(shè)計及軟件流程圖如31所示。在電路正常使用時，零序電流互感器LH二次繞組無輸出信號，保護裝置不執(zhí)行動作。過電壓檢測工作原理圖如圖216所示。電壓超過箝位電壓時，壓敏電阻導(dǎo)通，從輸出端輸出脈沖信號，通過脈沖信號來驅(qū)動保護電路；電壓低于箝位電壓時，壓敏電阻截止，LM393的輸出端為零，不執(zhí)行保護電路。過電壓檢測電路中主要的元件是壓敏電阻。 過電壓保護過電壓對于電源來說是一個非常有害的信號，雷電等引起的瞬時高電壓如果不加遏制，直接由電源引入RTU（遠程終端設(shè)備）則會影響其電源模塊的正常工作，使各功能模塊的工作電壓升高而工作不正常，嚴(yán)重時會損壞模塊，燒壞元器件（IC）。當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。在外部供電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85℃。為了測溫系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，DS18B20采用外部電源供電方式，在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮DS18B20寬電源電壓范圍的優(yōu)點，即使電源電壓VCC降到3V時，依然能夠保證溫度量精度。DS18B20測溫系統(tǒng)具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用接線端口少等優(yōu)點，單點測溫電路如214所示。經(jīng)過電流與電壓的采樣，可獲得電壓與電流的有效值： （） (23) （） （24）由公式（23）和（24）可求得到系統(tǒng)的視在功率： （25）有功功率和視在功率、功率因數(shù)之間的關(guān)系： （26）由公式（26）可以求得有功功率： （27）系統(tǒng)的無功功率Q： （28）至此，通過單片機獲得了交流電壓和電流的有效值、電網(wǎng)頻率、周期、相位角、功率因數(shù)、視在功率、有功功率和無功功率等全部的電力參數(shù)。其過程可由圖2－13所示：圖213 采集求相位角的信號使用本方法可以求得一個采集周期內(nèi)電網(wǎng)的頻率、周期、相位角，并求出電壓和電流在時間上的關(guān)系。單片機接收到上升沿觸發(fā)中斷后，將定時器/計數(shù)器1清零并開始計數(shù)，直到下一個上升沿中斷的到來，該時間間隔即為一個周期，其倒數(shù)即為頻率，如圖212所示：圖212 正弦波轉(zhuǎn)方波求采樣信號周期T 整形后的電流信號輸入AVR的輸入捕獲引腳ICP，通過單片機內(nèi)部的ICP寄存器讀取。當(dāng)該引腳邊沿觸發(fā)時，可以將當(dāng)時的定時器/計數(shù)器1的值放入寄存器。該引腳的功能為捕捉邊沿信號。獲得了電壓和電流信號轉(zhuǎn)換來的TTL信號，來求得相位角。圖210 相電壓、相電流矢量圖測量相位角可采用的方法是首先將正弦信號整形為方波，再利用方波的邊沿作為中斷源觸發(fā)中斷來實現(xiàn)。所以輸電線路的功率因數(shù)，實際上就任一相電壓與該相電流之間夾角的余弦值。 電網(wǎng)參數(shù)的測量 功率因數(shù)的計算在三相對稱電路中，各相電壓、電流均為對稱，功率因數(shù)也相同。圖29 三相不平衡交流檢測電路由公式和，得當(dāng)設(shè)定值，即不平衡；當(dāng)很小或者很大時缺相。三相負載平衡時，交流三相電壓、在電壓幅值相等，相位角相差， ；一旦三相負載不平衡時，通常、的幅值就不再相等，或相位角之差不再是。因此，選擇A/D轉(zhuǎn)換器要首先確定好采樣頻率和采樣位數(shù)。圖28 采樣保持電路A/D轉(zhuǎn)換器是整個系統(tǒng)的重要組成部分，它將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，為計算機進行數(shù)字處理提供數(shù)據(jù)，A/D轉(zhuǎn)換的精度直接關(guān)系整個測量系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確度。18V下工作；（3）電壓跟隨時間短(10)，下降率低；（4）輸出電壓零點可調(diào)，高精度的直流誤差(%)，低功耗等。LF398采用了雙結(jié)型場效應(yīng)管技術(shù)，具有許多優(yōu)良的特性，如：（1）工作電源范圍寬；（2）可在供電電壓177。在本測量系統(tǒng)中要采集每一相的電流、電壓等電網(wǎng)參數(shù)，為此在這里選用了多路開關(guān)和采樣保持器集成芯片LF398配合工作；利用多路開關(guān)將各路模擬信號輪流與A/D轉(zhuǎn)換器接通，使一個A/D轉(zhuǎn)換器能完成多個模擬信號的轉(zhuǎn)換，節(jié)省硬件開銷；使用采樣保持器LF398 將同一時刻的電壓、電流值鎖定， 再分時輸入A/D進行轉(zhuǎn)換。采樣保持電路作為A/D轉(zhuǎn)換的前級，主要完成信息隔離緩沖作用，如果要對變化速度快的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度要求比較高，這時為了防止A/D轉(zhuǎn)換過程中信號發(fā)生變化，就必須用采樣保持電路。采樣保持器對系統(tǒng)精度有很大的影