基于rs-485的单片机通信系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于rs-485的单片机通信系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

进行切换。 控制信号何时为高电平，何时为低电平，一般以单片机的 TI， RI 信号作参考。 发送时，检测 TI是否建立起来， 当 TI 为高电平后关闭发送功能转为接收功能； 接收时，检测 RI是否建立起来，当 RI 为高电平后，接收完毕，又可以转为发送。 RS485 通信格式 RSS485 协议的信息格式如下： (1)编码格式；二进制代码。 (2)波特率： 9600 b／ s。 (3)通信方式：半双工。 10 (4)每个字符由 u 位组成； 1 位：起始位 (0)； 8 位：数据位； l 位：停止位 (1)。 (5)主机询问的一般格式 如下 ： 从机地址码 命令码 数据个数数据 校验和 表 主机询问的一般格式 (6)从机应答的一般格式 如下： 返回地址码 命令 码 数据个数数据 校验和 表 从机应答的一般格式 按照要求，只需要实现双机通信即可，并无要求主从机特定地位，但是原理是相同的。 单片机最小系统 图 单片机最小系统 单片机最小系统主要包括电 源、复位电路和时钟电路等。 11 单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚 RST 上外接电阻和电容，实现上电复位。 当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。 复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。 具体数值可以由 RC电路计算出时间常数。 复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。 （ 1）上电复位： STC89 系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚 RST上连接一个电容到 VCC，再连接一个电阻到 GND，由此形成一个 RC 充放电回路保证单片机在上电时 RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作 状态，这个电阻和电容的典型值为 10K 和 10uF。 （ 2）按键复位：按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、 RST 也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。 单片机时钟电路是由方向放大器构成。 XTAL1 为时钟电路的输入端， XTAL2为时钟电路的输出端。 显示模块 从机的显示模块与主机原理一致，这里就不再次叙述。 12 第四章 软件设计 通信协议 串行通信协议的比较 —— RS232 RS422 RS485 RS23 RS422 与 RS485 标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。 例如：视频服务器都带有多个 RS422 串行通讯接口，每个接口均可通过 RS422 通讯线由外部计算机控制实现记录与播放。 视频服务器除提供各种控制硬件接口外，还提供协议接口，如 RS422 接口除支持 RS422 的 Profile 协议外，还支持 Louth、 Odetics 、 BVW等通过 RS422 控制的协议。 RS23 RS422 与 RS485 都是串行数据接口标准，都是由 电子工业协会（ EIA）制订并发布的， RS232 在 1962 年发布。 RS422 由 RS232 发展而来，为改进 RS232 通信距离短、速率低的缺点， RS422 定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到 10Mbps，传输距离延长到 4000 英尺（速率低于100Kbps 时），并允许在一条平衡总线上连接最多 10 个接收器。 RS422 是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为 TIA/EIA422A标准。 为扩展应用范围， EIA又于 1983 年在 RS422 基础上制定了 RS485 标准，增加了多点、双向通信能 力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为 TIA/EIA485A标准。 1. RS232 串行接口标准 目前 RS232 是 PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。 RS232 被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。 RS232 采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。 收、发端的数据信号是相对于信号地。 典型的RS232 信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5~+15V，负电 平在 5~15V电平。 当无数据传输时，线上为 TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从 TTL电平到 RS232 电平再返回 TTL电平。 接收器典型的工作电平在 +3~+12V与 3~12V。 由于发送电平与接收电平的差仅为 2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约 15 米，最高速率为 20Kbps。 RS232 是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为 3kΩ ~7kΩ。 所以 RS232 适合本地设备之间的通信。 13 2. RS422 与 RS485 串行接口 标准 （ 1） 平衡传输 RS42 RS485 与 RS232 不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为 A，另一线定义为 B。 通常情况下，发送驱动器 A、 B之间的正电平在 +2~+6V，是一个逻辑状态，负电平在 2V~6V，是另一个逻辑状态。 另有一个信号地 C，在 RS485 中还有一“使能”端，而在 RS422 中这是可用可不用的。 “使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。 当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于 逻辑“ 1”与“ 0”的第三态。 （ 2） RS422 电气规定 由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比 RS232 更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接 10 个节点。 即一个主设备（ Master），其余为从设备（ Salve），从设备之间不能通信，所以 RS422 支持点对多的双向通信。 RS422 四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（ XON/XOFF 握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。 RS422 的最大传输距离为 4000 英尺（约 1219 米），最大传输速率为 10Mbps。 其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在 100Kbps 速率以下，才可能达到最大传输距离。 只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。 一般 100 米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为 1Mbps。 RS422 需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。 在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在 300 米以下不需终接电阻。 终接电阻接在传输电缆的最远端。 （ 3） RS485 电气规定 由于 RS485 是从 RS422 基础上发展而来的，所以 RS485 许多电气规 定与RS422 相仿。 如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。 RS485 可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。 RS485 总线，在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用 RS485 串行总线标准。 RS485 采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。 加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至 200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS485 采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。 RS485 用于多点互连时非 常方便，可以 14 省掉许多信号线。 应用 RS485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联 32台驱动器和 32 台接收器。 RS485 与 RS422 的不同还在于其共模输出电压是不同的， RS485 是 7V至 +12V之间，而 RS422 在 7V至 +7V之间。 RS485 满足所有 RS422 的规范，所以 RS485 的驱动器可以用在 RS422 网络中应用。 RS485与 RS422 一样，其最大传输距离约为 1219 米，最大传输速率为 10Mbps。 平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在 100Kbps 速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。 只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。 一般 100 米长双绞线最大传输速率仅为 1Mbps。 通信过程 一次完整的通信过程分为 3 个阶段：发送机处理输入数据、通信和接收机显示输入数据。 第一阶段，发送机判断输入的键值，将其打包处理；通信阶段，把打包处理好的数值发送给寄存器，再从寄存器发送给接收机；接收机显示阶段，把打包好的数据处理后还原原来的数据，通过查表以数码管的形式显示；此时接收机清除接收缓冲区及相关变量，准备与主机下次通信。 任何一次完整的通信过程都是由发送机方发起的，两个单片机在无键值 输入的情况下都处在接收状态。 主机程序 主程序总流程图 多级双向通信的软件设计主要分为：系统初始化、确定主从及关系、双方进行握手、主机发送数据和从机接收数据等六大部分；每个功能米快快对于通信双方都是必不可缺的，只有这样主机才能很好的对外部的信息进行采集、分析和解决。 系统初始化：系统初始化包括串口初始化和显示模块初始化。 主要实现串口中断的开启、总中断的开启、定时器的选择及其工作方式的选择、串口工作方式的选择和显示模块初始化等功能。 有键按下：通信双方进行通信时需确定双方的主从关系，然后通 过键盘按下，显示所传输的数据。 键值处理：在该部分中，通信逐句会发送握手信号给从机，主机发送的数据通过处理再传送给从机。 送显数据：所发送的数据通过处理之后再发送给从机并显示。 15 从机接收数据：此部分功能较简单，只需完成从机不断接受主机发送的数据即可。