【正文】 于計(jì)算機(jī)上的 RS232 所傳送的距離不超過(guò) 30m，所以在遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送和控制時(shí)，可以利用 MAX485 的接口芯片將 RS232 協(xié)議轉(zhuǎn)換成 RS485 協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。接收器輸入靈敏度為 ? 200mV，這就意味著若要識(shí)別符號(hào)或者間隔狀態(tài)，接收端電壓必須高于 +200mV 或者低于 200mV。 2 第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 設(shè)計(jì) 一個(gè) 基于 RS485 的單片機(jī)通信系統(tǒng) 。 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖 單片機(jī) 1 RS485 RS485 單片機(jī) 2 3 第二章 系統(tǒng)組成及工作原理 系統(tǒng)主要由主機(jī)控制模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊五 個(gè)部分組成。 工作原理 基于 RS485 的單片機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的原理是：利用數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊或者鍵盤輸入模塊通過(guò) P3 口或者 P1 口將 數(shù)據(jù)輸入到 C51 單片機(jī)主機(jī)里， C51 單片機(jī)主機(jī)通過(guò)程序來(lái)控制共陰數(shù)碼 管顯示數(shù)據(jù)并利用 MAX485 芯片將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?C51 單片機(jī)從機(jī)中， C51 單片機(jī)從機(jī)再通過(guò)程序控制另一個(gè)共陰數(shù)碼管顯示傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。 單片機(jī) 的可擦除 只讀存儲(chǔ)器 可以反復(fù)擦除 100次。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍 存儲(chǔ)器 組合在 單個(gè)芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器。 5 由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲(chǔ)器，片外最多可外擴(kuò)至 64k字節(jié)。 /計(jì)數(shù)器 片內(nèi)有 2個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 具有四種工作方式?？捎脕?lái)進(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行 I/O 口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。 共有 21個(gè)，用于對(duì)片內(nèi)的個(gè)功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。 該單片機(jī)中有一個(gè) 8 位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行位變 量的處理。其應(yīng)用特點(diǎn)： （ 1） 有可供用戶使用的大量 I/O口線。 （ 3） 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。 6 圖 數(shù)據(jù)顯示模塊 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 本次課設(shè)利用 ADC0832來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換。 其分辨率 可達(dá) 256級(jí)，芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32μ S,轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性強(qiáng)，其芯片如下圖所示： 圖 ADC0832 芯片 其中各管腳功能為： CS 片選 使能，低電平芯片使能。 CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 CLK 芯片時(shí)鐘輸入 。 鍵盤輸入模塊 圖 鍵盤輸入模塊 8 本次課設(shè)采用矩陣式鍵盤，其突出優(yōu)點(diǎn)是 I/O 端口利用率高，可循環(huán)操作，而且掃描鍵盤時(shí)占用 CPU 時(shí)間少 ,操作靈活，矩陣鍵盤控制狀態(tài)多，編寫程序較方便，故此 模塊采用矩陣式鍵盤。 MAX485 是用于 RS485與 RS422 通信的低功耗收發(fā)器 ，器件中都具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器。 采用單一電源 +5 V 工作，額定電流為 300 μA ，采用半雙工通訊方式。 MAX485 芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡(jiǎn)單 ,內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡(jiǎn)單。同時(shí)將A和 B端之間加匹配電阻，一般可選 100Ω的電阻。 RS485 通信協(xié)議 由于 RS－ 485通訊是一種半雙工通訊，發(fā)送和接收共用同一物理信道。因此要求應(yīng)答的單機(jī)必須在偵聽到總 9 線上呼叫信號(hào)已經(jīng)發(fā)送完畢，并且沒有其它單機(jī)發(fā)出應(yīng)答信號(hào)的情況下，才能應(yīng)答。如果在時(shí)序上配合不好，就會(huì)發(fā)生總線沖突，使整個(gè)系統(tǒng)的通訊癱瘓，無(wú)法正常工作。 SN75176 芯片的發(fā)送和接收功能轉(zhuǎn)換是由芯片的 RET,DE端控制的。一般使用單片機(jī)的一根口線連接 RET， DE端。因此，如果用一根口線作發(fā)送和接收控制信號(hào)，應(yīng)該將口線反向后接入 SN75176 的控制端，使上電時(shí) SN75176 處于接收狀態(tài)。 2) 控制端 RET， DE的信號(hào)的有效脈寬應(yīng)該大于發(fā)送或接收一幀信號(hào)的寬度。在 RS－ 485 半雙工通訊中，由于 SN75176 的發(fā)送和接收都由同一器件完成，并且發(fā)送和接收使用同一物理鏈路，必須對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行切換。 發(fā)送時(shí)，檢測(cè) TI是否建立起來(lái)， 當(dāng) TI 為高電平后關(guān)閉發(fā)送功能轉(zhuǎn)為接收功能； 接收時(shí)，檢測(cè) RI是否建立起來(lái)，當(dāng) RI 為高電平后，接收完畢，又可以轉(zhuǎn)為發(fā)送 。 (2)波特率： 9600 b／ s。 10 (4)每個(gè)字符由 u 位組成； 1 位：起始位 (0)； 8 位：數(shù)據(jù)位； l 位：停止位 (1)。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)主要包括電 源、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路等。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)復(fù)位有效。具體數(shù)值可以由 RC電路計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。 （ 1）上電復(fù)位： STC89 系列單片及為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳 RST上連接一個(gè)電容到 VCC，再連接一個(gè)電阻到 GND，由此形成一個(gè) RC 充放電回路保證單片機(jī)在上電時(shí) RST腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作 狀態(tài)，這個(gè)電阻和電容的典型值為 10K 和 10uF。 單片機(jī)時(shí)鐘電路是由方向放大器構(gòu)成。 顯示模塊 從機(jī)的顯示模塊與主機(jī)原理一致，這里就不再次敘述。例如：視頻服務(wù)器都帶有多個(gè) RS422 串行通訊接口，每個(gè)接口均可通過(guò) RS422 通訊線由外部計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)記錄與播放。 RS23 RS422 與 RS485 都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，都是由 電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ EIA）制訂并發(fā)布的， RS232 在 1962 年發(fā)布。 RS422 是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為 TIA/EIA422A標(biāo)準(zhǔn)。 1. RS232 串行接口標(biāo)準(zhǔn) 目前 RS232 是 PC 機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。 RS232 采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。典型的RS232 信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5~+15V，負(fù)電 平在 5~15V電平。接收器典型的工作電平在 +3~+12V與 3~12V。 RS232 是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為 3kΩ ~7kΩ。 13 2. RS422 與 RS485 串行接口 標(biāo)準(zhǔn) （ 1） 平衡傳輸 RS42 RS485 與 RS232 不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為 A，另一線定義為 B。另有一個(gè)信號(hào)地 C，在 RS485 中還有一“使能”端，而在 RS422 中這是可用可不用的。當(dāng)“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài)，稱作“第三態(tài)”，即它是有別于 邏輯“ 1”與“ 0”的第三態(tài)。即一個(gè)主設(shè)備（ Master），其余為從設(shè)備（ Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以 RS422 支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。 RS422 的最大傳輸距離為 4000 英尺（約 1219 米），最大傳輸速率為 10Mbps。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。 RS422 需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。終接電阻接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端 。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。 RS485 總線，在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用 RS485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至 200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。 RS485 用于多點(diǎn)互連時(shí)非 常方便，可以 14 省掉許多信號(hào)線。 RS485 與 RS422 的不同還在于其共模輸出電壓是不同的， RS485 是 7V至 +12V之間，而 RS422 在 7V至 +7V之間 。 RS485與 RS422 一樣，其最大傳輸距離約為 1219 米，最大傳輸速率為 10Mbps。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。 通信過(guò)程 一次完整的通信過(guò)程分為 3 個(gè)階段：發(fā)送機(jī)處理輸入數(shù)據(jù)、通信和接收機(jī)顯示輸入數(shù)據(jù)。任何一次完整的通信過(guò)程都是由發(fā)送機(jī)方發(fā)起的，兩個(gè)單片機(jī)在無(wú)鍵值 輸入的情況下都處在接收狀態(tài)。 系統(tǒng)初始化：系統(tǒng)初始化包括串口初始化和顯示模塊初始化。 有鍵按下：通信雙方進(jìn)行通信時(shí)需確定雙方的主從關(guān)系，然后通 過(guò)鍵盤按下，顯示所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。 送顯數(shù)據(jù)：所發(fā)送的數(shù)據(jù)通過(guò)處理之后再發(fā)送給從機(jī)并顯示。 N Y 圖 主程序流程圖 矩陣鍵 盤輸入子程序 初始化后程序不斷檢測(cè)矩陣鍵盤狀況，一旦檢測(cè)到有鍵按下，消抖后即時(shí)開始處理輸入的數(shù)據(jù)。確定了之后，用比較方便傳輸?shù)?16 進(jìn)制的數(shù)值來(lái)代替。