电气控制课程设计指导书-RS485

基于基于 RS485RS485 的简单现场总线通信系统设计的简单现场总线通信系统设计 指导书指导书 1. 1. 课程设计目的课程设计目的 1)进一步融合大学期间所学的理论知识和实践技能； 2)提高学生问题分析能力和实际操作能力； 3)通过完成一个较完整的简单课题，使学生对实际的系统设计与实现有一个初步的认识。 2. 2. 技术指标技术指标 A，单发单收，在发送状态，能够连续发送从0 到 99 的数字； B，单发单收，在接收状态，能够接收数据，并在数码管上正确地显示出来； C，单发多收，在 AB 完成的基础上，接上多个接收设备，能够正确发送和接收； D，设定一个为主站，其余为从站，每次数据传输都由主站发起，即主站请求从站 1 发送数据， 主站接收到，并显示在数码管上，主站再请求从站 2 发数据，从站 2 要能发送数据，并且主 站要能收到并显示出来。每个站点要在软件中设定站址。 3. 3. 系统设计方案系统设计方案 3.1 整体方案设计 基于 RS-485 的现场总线通信系统克服了 RS232 通信距离短的缺陷，已广泛应用于工业控制、仪器、 仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域。 为了更好地理解使用 RS485 总线的方法，我们先简单回顾一下 RS232 的原理和操作方法。在串行通 讯时， 要求通讯双方都采用一个标准接口， 使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C 接口 （又 称 EIA RS-232-C 是目前最常用的一种串行通讯接口。 （ “RS-232-C 中的“-C 只不过表示 RS-232 的版本， 所以与“RS-232 简称是一样的）它是在1970 年由美国电子工业协会（EIA 联合贝尔系统、调制解调器厂 家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是数据终端设备（ DTE）和数据通讯 设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准。规定采用一个25 个脚的 DB-25 连接器，对连接器 的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。后来IBM 的 PC 机将 RS-232 简化成了 DB-9 连接器，从而成为事实标准。 而工业控制的 RS-232 口一般只使用 RXD（收） 、TXD（发） 、GND（地） 三条线。注意 DB-9 连接器有公头母头之分，一般 PC 机配有公头。下图是一个 C51 单片机小系统的原理 图（和实验中心的小系统不一样，这里只是起到示意作用） 。 1 1234 VCC D VCCXTAL2 29 18 30 17 16 15 14 13 12 11 10 28 27 26 25 24 23 22 21 PSEN XTAL2 ALE P3.7/RD P3.6/WR P3.5/T1 P3.4/T0 P3.3/INT P3.2/INT0 P3.1/TXD P3.0/RXD P2.7/A15 P2.6/A14 P2.5/A13 P2.4/A12 P2.3/A11 P2.2/A10 P2.1/A9 P2.0/A8 RST XTAL1 EA P0.7/AD7 P0.6/AD6 P0.5/AD5 P0.4/AD4 P0.3/AD3 P0.2/AD2 P0.1/AD1 P0.0/AD0 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 U1 9RST 19XTAL1 31 32 33 34 35 36 37 38 39 1P1_0 2P1_1 3P1_2 4P1_3 5 6 7 8 R3 4K7 C12 104 1 6 VCC D U2 MAX202CPE T1IN R1OUT 11 12 TXD RXD CRYSTAL RST C C1 30pF C2 30pF R2 4K7 TXD RXD C10 104 C11 104 C+ 3 4 C- C2+ T1OUT R1IN T2IN R2OUT V C C XTAL2 OSC1 XTAL1 C9 10uF16V 1 14 13 10 9 7 8 TXDLINE RXDLINE C 5 2 6 G N D C2- V+ V- T2OUT R2IN J1 GND RI IN DTR OUT CTS IN TXD OUT RTS OUT RXD IN DSR IN CD IN VCC B AT89C52(40) C13 104 1 5 C3 15uF63V C4 103 C5 103 C6 103 C7 103 C8 103 5 9 4 8 3 7 2 6 1 TXDLINE RXDLINE B DB9/M THIS CONNECTOR IS A MALE ONE. Title AA Size A4 Date: File: NumberRevision 12 1-Mar-2009Sheet of D:\workshop\protel\ElecCtlCourseDsgn\single2.ddbDrawn By : 34 AT89C52 单片机中集成有串口收发模块，有两个信号线引出，分别是TXD 和 RXD，是5V 的 TTL 电 平，这两个信号要通过 MAX202CPE（或其他的类似的芯片）转换成RS232 的电平。 RS232 其实规定了协议规程、电气规程和物理接头等的标准，从OSI 参考模型来看，属于物理层协议 规程，而 RS485 协议其实只是规定了电气规程，所以我们可以把RS485 看作是 RS232 的补充规定。在嵌 入式单片机中，一般都集成有串口收发的功能，都提供基本的TTL 电平的 RXD 和 TXD 引脚，不过这个 引脚的信号不能直接连到DB9 插头的相关的脚上， 而要使用 TTL 电平到 RS232 电平转换芯片， 使标准 TTL 电平转为大概－12V 至 12V 的电平，芯片可以使用 MAX202CPE。由单片机加 MAX202CPE，组成的系统 就可以和一般的 PC 机进行通信了，不过这个距离不可以太远，一般几米。 在一些实际的工业控制系统中， 这种方案就不行了，这时可以使用符合RS485 标准的芯片把 TTL 电平的 RXD 和 TXD 信号转换为差分的 信号，以提高传输距离。具体来说，RS-485 接口标准指标： 传输方式：差分 传输介质：双绞线 标准节点数：32 最远通信距离：1200m 共模电压最大、最小值：+12V；-7V 差分输入范围：-7V～+12V 接收器输入灵敏度：±200mV 接收器输入阻抗：≥12kΩ 下面简述 RS-485 的电气特性操作原理。 在发送端： 发送逻辑“1“时， 以两线间的电压差+ （2 至 6） V 表 示；逻辑“0“以两线间的电压差为-（2 至 6）V 表示。接收端：A 比 B 高 200mV 以上即认为是逻辑“1“,A 比 B 低 200mV 以上即认为是逻辑“0“。RS-485 的数据最高传输速率为 10Mbps 但是由于 RS-485 常常要与 PC 机的 RS-232 口通信，所以实际上一般最高115.2Kbps，又由于太高的速率会使RS-485 传输距离减小，所 以往往为 9600bps 左右或以下。RS-485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，所以抗噪声干扰性