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基于RS-485总线的PC机与单片机串行通讯仿真系统的设计

归档日期:07-24       文本归类:多总线      文章编辑:爱尚语录

  基于RS-485总线的PC机与单片机串行通讯仿真系统的设计_信息与通信_工程科技_专业资料。第2 4卷 第 1期 2 1 0 1年 1月 机 电产 品 开发 与 崭 De eo me t I n v d no c iey & E e t c lP o u t v lp n &

  第2 4卷 第 1期 2 1 0 1年 1月 机 电产 品 开发 与 崭 De eo me t I n v d no c iey & E e t c lP o u t v lp n & n o a o fMa h n r lcr a rd cs i Vo1 . . NO. 24 1 J . 011 an. 2 文章 编 号 :10 — 6 3 (0)O 一 4 — 2 0267 21 1 l 17 0 基于 R 一 8 S 4 5总线的 P C机与单片机 串行通讯仿真 系统的设计 何 青 ,胡 汉 春 ,代 刚 ,张 邦力 ( 南交 通 大 学 机 械 工程 学 院 ,四川 成 都 6 03 ) 西 10 1 摘 要 :介 绍 了 RS 4 5总 线 标 准 及 其 通 信 接 口 器 件 MA 8 ,通 过 与 RS 2 2 的 比 较 ,运 用 Poes -8 X4 7 一 3C rtu 仿 真 软 件 , 设 计 了基 于 RS 4 5总 线 的 P 机 与 单 片 机 组 成 的 串行 通 信 测 控 系统 , 并 介 绍 了接 口原 一8 C 理 及程序 设计 。 关 键 词 :RS 4 5总 线 ; 串行 通 信 ;仿 线 rtu 中 图 分 类 号 :T 2 P3 文 献 标 识 码 :A d i036 /.s . 0 - 6 32 1 .1 5 o: . 9j sn1 2 6 7 .0 1 . 8 1 9 i 0 00 S ra m m u ia i n S mu a i n S se Ba e nR_ 8 s t e a d S n l- h p M ir c m p t r e il Co n c t i l t y t m s d o o o ‘ 5Bu we nPCn i g e c i c o o u e l Be H i , H EQn g UH n C u , A a g Z A G B n - i a — h n D I n , H N a g L G (c o l f c aia E gn e n f o twetioo gUnvri , e g uScu n 1 0 1 Chn ) S h o Me hncl n ier go S uh sJ tn iesy Ch n d ih a6 0 3 , ia o i a t A b t a t: Th sp pento uc ste R S 8 u nd t rn c ie A X4 7. o p rn i sr c i a ri r d eh 一4 5 b sa heta sev rM 8 By c m a g w t RS一2 cb , e sra o munc t n i h 32 us h ei c m t l i ai o s linss mae n RS 8 u ewe nP n n l— c pmir c mp tri gvn b s g Poe sII .h o n nct n i a o yt bsdo 一4 5b sb t e C a ds ge h co o uesi e yui rtuSS T ecmxu ao mu t e i i n i i i tra ea s m ep o rmsaeas n r d c di eal nefc nd o r g a rlo ito u e n d ti. K e r s: RS一4 5 b s sra o y wo d 8 u ; e lc mm u cto i i i n a n; s ua o i lt n; p o e s m i r tu 针 对 R 一 3 一 的 不 足 .于 是 先 后 又 出 现 了 一 些 新 S 2 2C 0 引言 在计 算机 测控 领 域经 常会 采 用一 台 P C机 与 一 个 或 的 接 口标 准 .R - 8 S- 5就 是 其 中 之 一 。 4 多个单片 机组成 小型 的测控 网络 .这 种测 控系 统充 分发 挥 了单 片 机功 能 强 ,抗干 扰 性能 好 ,温 度适 应 范 嗣 宽 , 面向控制 的优点 ,同时 又可 以利 用计算 机 弥补 单片 机在 数 据 处 理 和 交 互 性 等 方 而 的 不 足 。 存 测 控 系 统 中 一 般 是 以P C机 作 为 主 控 机 采 用 串 行 通 讯 定 时 扫 描 以 单 片 机 为 1 S 4 5总 线 标 准和 接 口器 件 简 介 R 一 8 11 S 4 2 / 一 8 . R 一 2 A RS 4 5总 线总 线 标 准 是 美 国 电 气 工 业 协 会 I 2 R 一 8 ( ! 公 布 的 “ 衡 电 压 数 字 接 口 电 路 的 电 气 特 性 ” 标 E A) 平 准 ,是 为 改 善 R 一 3 C 标 准 的 电 气 特 性 , 又 参 考 R 一 S 22 S 2 2 兼 容 而 制 定 的 。R 一 2 R 一 8 3C S 4 2 S 4 5标 准 与 R 一 3 C S 22 标 准 相 比具 有 以下 优 点 : ( )R 一 8 1 S 4 5的 电 气 特 性 :逻 辑 … 1’以 两 线 间 的 电 核心 的智能控 制器 ( 机 )以便 采集数 据或 发送信 号 。 从 P 机 的 串 口一 般 采 用 的 是 R 一 3 C 的 总 线 标 准 , C S 22 但 由于 R 一 3 C接 口标 准发 布 较早 ,难 免有 不 足之 处 , S 22 主要体现在以下四点 : ①接 口的信号电平值较高,易损 坏 接 口 电路 的芯 片 ,又 因为 与 T L电平 不 兼 容 故 需 使 T 压差 为 + 02 6 (.~ )V表 示 ;逻 辑 … 0’以两 线 间 的 电压 差 为一 02 6 V表示 。接 口信 号 电平 比 R 一 3 一 (.~ ) S 2 2 C降低 了 , 就 不 易 损 坏 接 口 电 路 的 芯 片 ,且 该 电 平 与 1I 电 平 兼 - L 容 ,可 方 便 与扎 电路 连 接 。 I 用电平转换 电路方能与 1 电路连接 ;②传输速率较 ] 低 ,在 异 步传 输 时 ,波特 率 为 2 K p ;③ 接 口使 用 一 0bs 根信 号 线 和 一根 信 号 返 回线 而 构成 共 地 的 传 输 形 式 , ( )R 一 8 2 S 4 5的数据 最高传 输速 率为 l Mb s O p。 ( )R 一 8 3 S 4 5接 口是 采 用 平 衡 驱 动器 和差 分 接 收器 的组 合 .抗共模 干能 力增强 ,即抗 噪声 干扰性 好 。 ( )RS 4 5最 大 的通信距 离约 为 l 1m,最 大传输 4 一8 29 速率 为 lMb ,传输 速率 与传输 距离成 反 比 ,在 10 bs O / s 0 k/ 这 种 共 地 传 输容 易产 生 共 模 干 扰 ,所 以抗 噪 声 干 扰性 弱 ;④传输距离有限,最大传输距离标准值为 5 英尺, O 实际上 也只能 用在 5 m左右 。 0 收 稿 日期 :2 1 — 2 1 0 0 1— 2 作 者简 介 : 青 (9 4 ,男 ,硕 士研 究生 。研 究方 向 :机 车 何 18一) 传 动 与 控 制 ;胡 汉春 ( 9 4 , 男 ,教 授 。 主 要 研 究 领 域 : 1 5 -) 机 车、 动 车和 城 市轨 道 车辆 电传 动及 控 制 系统 。 的传 输 速率 下 ,才可 以达 到最 大 的通 信距 离 ,如果 需传 输 更 长 的 距 离 ,需 要 加 4 5 中 继 器 。 R 一 8 8 S 4 5总 线个节 点 ,如果 使 用 特制 的 4 5芯 片 ,可 以 8 17 4 ? 测试 与 控制 ? 达 到 18个 或 者 2 6个 节 点 ,最 大 的 可 以 支 持 到 4 0个 2 5 0 节点 。 由 于 RS 4 5接 口具 有 良好 的 抗 噪 声 干 扰 性 、较 长 一8 一 图 2基 于 RS 4 5总 线 的 串 行 通 信 仿 线 I Igeacm ui tn iu t n y e s S45 u F .Sr lo m n a om li sm b e o R -8 s i2 i ci s ao st a d n - b l 动控制 。在进行通信前 .先通过设置 D R或者 R S T T 使 MA 4 7的引脚 R X8 E和 D E都 为高 ,接 收器输 出 RO为高 阻 状 态 ,驱 动 器 输 出 D 有 效 。发 送 完 报 文 后 再 设 置 I T l D R或者 R S使 R T E和 D E都为低电平 ,接收器输 出 0有效 , lR 驱动器输出 D 呈高阻状态以便接受单片机回 I 送 的 报 文 ( 序 略 ) 程 。 3 单 片 机 与 R 4 5总 线 的 接 口及 程 序 设 计 S8 l 在 图 2中我 们 使 用 的是 A ME T L公 司生 产 MC 一 1 S 5 图1 X8 MA 47封装 圈 高 时 驱 动 器 输 出有 效 ;D E为 低 时 驱 系列 的 8 1单 片 机 。8 c 1单 片机 有 一个 全 双 工 的 串 %5 95 行 口 , 即 数 据 发 送 端 P . ( XD) 和 数 据 接 收 端 P . 31 T 3 2 ( XD) 它 们 分 别 与 M 4 7的 驱 动 器 输 入 端 D R , AX 8 I和 接 收 器 输 出端 R 直 接 相 连 。 接 收 器 输 出 使 能 端 和 驱 动 器 O Fg1 ak gf 动 器 输 出高 阻 ;④ D i.P c aeo I驱 动 器输 人 MAX 8 47 端 。D 为 低 时 ,输 出 A 低 B 高 ;D I I 为 高 时 ,输 出 B低 A 高 。 输 出使 能端 D E并 联 ,统一 由 8 e 1盘 1 9 5 勺P . 0控制 。 2P C机与 R 4 5总线的接 口电路及软件设计 8 P 机 和 单 片 机 之 间 的 串 行 通 讯 通 常 采 用 R D, C X T XD,G D 条 线 即 可 。但 如 果 采 用 R 一 8 N S 4 5总 线 标 准 单片机 上 电复位后 置 P . 1 0为低 电平 ,使 R E有效 而 D E无 效 ,单 片机 只收不 发 ;当单 片机 收 到 P C机 发 来与 本 机 相符 的报 文 后 .置 P . 1 0为高 电 平使 R E无 效 而 D E 有效 ,控 制 MA 4 7为 发送 状态 .发送 回告 报文 后单 片 X8 机 应 及 时 将 P . 新 置 为 低 电 平 , 以 便 下 次 的 发 送 与 1 0重 接 收 单 片 机 相 关 通 信 控 制 代 码 ( ) 略 。 还必须有 信号 控制 MA 4 7的接收 器输 出使 能和驱 动器 X8 输 出使能 D E。 两 者 有 效 电 平 相 反 ,可 以 并 联 起 来 用 一 条 信 号 线 控 制 。 因 此 可 利 用 R 一 3 C 接 口 中 很 少 使 S 22 用 的 两 个 输 出 信 号 D R 或 者 R s来 控 制 。 T 1 4 结 束 语 在 工业 现 场 中 ,采用 R 一 8 S 4 5串行通 信 总线 连 接上 位P C机 和单 片机使 得 测控 网络 的连 线 简洁 ,信 号 传输 稳 定 可 靠 ,取 得 了 良 好 的 测 控 效 果 。 这 种 R 一 8 S 4 5串 行 总线 接 口由于具有 多 个 通信 节 点 ,还可 用 于一 台 P C机 Po uSS是 一款 电路分 析与 实物仿 真软 件 ,它运 rt s I e I 行 于 Widw 操 作 系 统 上 ,可 以 仿 真 分 析 ( PC 各 种 no s S IE) 模 拟 器 件 和 集 成 电 路 。 Poes软 件 是 一 款 集 单 片 机 的 rtu S I E 分 析 于 一 身 的 仿 真 软 件 .功 能 极 其 强 大 。 图 2是 PC 利 用 Po e 绘 制 的 基 于 R 一 8 rt s u S 4 5总 线 的 计 算 机 测 控 系 统 仿真 原理 图。 由 于 R 一 3 C 标 准 规 定 数 据 和 控 制 信 号 采 用 正 负 S 22 1 V 的 EA 电 平 , 数 据 线 I XD, R D 采 用 负 逻 辑 , 控 X 与多个 单片 机之 间 的通信 ,形 成分 布式 的测 控系 统 .因 此 对计算 机测 控系 统有着 宽广 的应用 范 围。 参 考文献 : 【】 强 , MA I 热 门集 成 电路 使 用 手 册 ( 二 册 ) . 1刘 等. X M 第 【 北京 : 民 M】 人 邮 电 出 版社 .9 7 19 . 制 线 D R,R S采 用 正 逻 辑 .不 能 直 接 与 MA 4 7相 T T X8 连 , 因此 采 用 功 耗 芯 片 MA 2 2进 行 电 平 转 换 ,然 后 再 X3 与 MA 4 7对 应 引 脚 相 连 。 在 Poe s 程 中 ,新 建 文 X8 rt 工 u 件 夹并绘 制 串行 通信 电路如 图 2所 示 。 在 Wid w 平 台下 ,P no s C机在 使用 R 一 8 S 4 5总线 通信 之 前必须对 相应 的 串行通 信设 备进 行一定 的设 置 ,使 其 忽 略对 D R和 C S的检测 ,并 放弃 对 D R.R S的 自 S T T T 【】 朝 青 , 艳 玲 , . 片 机 与 P 2李 刘 等单 C机 网 络 通 信 技 术 f . 京 : 京 M】 北 北 航 空 航 天 大学 出版 社 .0 7 20 . 【】张靖 武 , 玲 杉 . 片机 系统 的 P O E S设 计 与仿 线 周 单 RTU M】 北 电 子 工业 出版 社 .0 7 20 . 【】马正红 , P 4 等l C串行 口 D R T T R S信号 的特殊用 法册. 技术 ,0 0矗 电子 2 0 , 1 48

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