基于rs485网络的数据采集系统设计通信工程等专业毕业设计毕业论文

基于rs485网络的数据采集系统设计通信工程等专业毕业设计毕业论文内容摘要：

第三章 硬件电路设计 结束信号。 当 EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行 A/D 转换。 OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE＝ 1，输出转换得到的数据； OE＝ 0，输出数据线呈高阻状态。 D7－ D0 为数字量输出线。 因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供， ADC0809的时钟信号由CLOCK端送入，其最高频率为 640MHz，在这个 最高频率下 ADC0809的 A／ D转换时间为100uS左右。 当 ADC0809用于 AT89C51单片机系统时，若 AT89C51采用 6MHz的晶振，则ADC0809的时钟信号可以由 AT89C51的 ALE经过一个二分频电路获取。 这时 ADC0809的时钟频率为 500KHz， A／ D转换时间为 130uS。 应用说明 内部带有输出锁存器，可以与 AT89S51 单片机直接相连。 ，使 ST 和 OE信号全为低电平。 A， B， C 端口上。 ST 端给出一个至少有 100ns 宽的正脉冲信号。 ，我们根据 EOC 信号来判断。 EOC变为高电平时，这时给 OE 为高电平，转换的数据就输出给单片机了。 A／ D转换结果的方法有三种 (1)延迟法单片机启动 ADC0809后，延时 130uS以上，可以读到正确的 A／ D转换结果。 (2)查询法 EOC必须接到 AT89C51的一条 I／ O线上。 单片机启动 ADC0809后，延迟 10uS，检测 EOC，若 EOC=0则 A／ D转换没有结束，继续检测 EOC直到 EOC=1。 当 EOC=1时， A／ D转换已经结束，单片机读取 A／ D转换结果。 (3)中断法 EOC必须经过非门接到 AT89C51的中断请求输入线 INT0或 INT1上， AT89C51的中断触发方式为下降沿触发。 单片机启动 A／ D转换后可以做其它工作，当 A／ D转换结束时， EOC由 O一 1经过非门传到 INT端， AT89C51收到中断请求信号，若 AT89C51开着中断，则进入中断服务程序，在中断服务程序中单片机读取 A／ D转换的结果。 本设计是采用中断法读取 A/D转换结果，因此在电路中 0809芯片的 EOC端接到非门在传到 INT端。 图 36中为典型的 ADC0809与 89C51的中断方式接口。 在本设计中由于 PT100的精度是 1℃，我们所考虑的温度范围是 0200℃，因此我们选用 8位 A/D转换器。 这样可以和温度传感器相匹配，假设 0809的基准电压为 05V，则如果室内温度为 20℃，则我们把放大倍数设为 92倍，这样可以把电压放大到 ，通过 0809之后便可以得到数字量 80H，那么依据这种方法我们设定了同相比例放大器的放大倍数，使得整个系统正常的运行。 东华理工学院毕业设计（ 论文） 第三章 硬件电路设计 数据传输模块 图 38 数据传输电路 分 本设计选用的是 5045 看门狗芯片。 可编程看门狗监控 E2PROM5045 芯片介绍： 图 39 5045结构图 X5045 把三种常用的功能：看门狗定时器，电压监控和 E2PROM 组合在单个封装之内，这种组合降低了系统成本并减少了对电路板空间的要求。 看门狗定时器对微控制器提供了独立的保护系统。 当系统故障时，在可选的超时周期之后， X5045 看门狗将以 reset 信号作出响应，用户可从三个预置的值中选择此周期 一旦选定，即使在电源周期变化之后，此周期也不变。 利用 X5045 低 VCC检测 电路，可以保护系统使之免受 低电压状况的影响。 当 VCC 降低到最小 VCC转换点 以下时，系统复位。 复位一直确保到 VCC返回且稳定为止。 X5045 的存贮器部分 是 CMOS 的 4096 位串行 E2PROM，它的内部按 512*8 来组织。 X5045 的特点是具 东华理工学院毕业设计（ 论文） 第三章 硬件电路设计 有允许简单的三线总线工作的串行外设接口（ Serial Perpheral Interface SPI）和软件协议。 X4054 利用了Ｘ icor 公司专有的 Direct Write 晶片，提供最 少为 100000 次的使用期限和最小为 100 年的数据保存期。 表 34 5045 引脚介绍 可编程的看 门狗定时器的特点，低 VCC 检测，直至 VCC=1V 复位信号有效， 1MHZ时钟速率， 512*8位串行 E2PROM，低功耗 CMOS， 10UA等待电流， 3MA工作电流， 电源电压，块锁存，片内偶然性写保护，高可靠性。 如图 38 在这里我们选择 5045是因为 5045 具有自动复位功能，而且 5045 的看门狗功能也是很好的 . 并且也可以存放一些编程所需的临时变量。 本设计选用的 CPU是 AT89C51 型号的单片机 . a)晶振部分 为了各功能部件的运行，单片机都是以时钟控制信号为基准的，因此时钟频 率也就直接影响了单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响了单片机系统的稳定性。 时钟电路一般有两种，一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方式。 由于本设计只有一片 MCS51单片机，所以我们选用内部时钟方式。 下面我们介绍一下内部时钟方式的工东华理工学院毕业设计（ 论文） 第三章 硬件电路设计 作原理。 首先 MCS51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚的 XTAL1，输出端为引脚的 XTAL2，这两个引脚跨越接石英晶体振荡器和微调电路这就构成了一个稳定的自激振荡器。 2个时钟引脚XTAL1,XTAL2外接晶体与片内的反相放 大器构成 1个振荡器，它为单片机提供时钟控制信号。 2个时钟引脚也可以外接独立的晶体振荡器。 (1)XTAL1：接外部晶体的 1个引脚，该引脚内部是一个反相放大器的输入端。 这个反相放大器构成了片内振荡器。 如果采用外接晶体振荡器时，此引脚接地。 （ 2） XTAL2:接外部晶体的另一端，此引脚内部接至内部反相放大器的输出端。 若采用外部时钟振荡器时，该引脚接收时钟振荡器的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。 为了对整个系统更加稳定，通常电路中选择的是 30Pfd的电容， 此处的电容是为了抗干扰。 然后再通过 D触发器 4024分频，这样便可以得到 A/D转换器所需要的频率，。 但为了串行通信波特率的设定，所以选用的是 电机控制器 电动机正、反转控制：可以采用继电器控制，通过开关切换对小车的速度进行调节，但继电器响应时间慢，机械接触易损坏，可靠性不好。 可以采用单片机控制达林顿管使之工作在 PWM 占空比可调的开关状态，调整电动机的转速。 达林顿管采用 TIP132，控制电流可达 8A。 Q Q Q Q6 为达林顿管，如图 310 当 Ug1 为高电平、 Ug2 为低电平时， Q Q6导通， Q Q5 截止，电动机正 转。 当 Ug1为低电平、Ug2为高电平时， Q Q5 导通， Q Q6 截止，电动机反转。 Ug Ug2 采用 200Hz 的周期信号控制，通过对信号的占空比的调节来对车速进行调节。 这样，假设控制信号最小脉宽为 ，则速度可分 25 档控制。 图 310 电动机电路 东华理工学院毕业设计（ 论文） 第三章 硬件电路设计 后台系统电路设计 单 片 机M A X4 8 5R S 2 3 2 /4 8 5 转换 器P C 机光 电 隔 离R S 4 8 5 总 线 图 311 后台模块框图 图 312 RS485总线电路 RS485网络 计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。 由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。 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。 串行数据传输接口RS232/422/485， RS232接口标准是 EIA广泛使用的标准，它有许多种不同的版本，例如 RS232C， RS232D， RS232E等。 RS232C标准是 20世纪 60年代为了 利用电话网络作为媒介，通过调制解调器把不同距离范围内的设备相互连接在一起而制定的。 由于当时主要采用电话线串行连接实现距离远访问，这使得 RS232C标准在终端和计算机中被广泛采用。 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 ,该标准规定采用一个 25个脚的 DB25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。 一般只使用 39 条引线。 RS232C最常用的 9条引线的信号内容见表 34 表 34 引脚序号 信号名称 符号 流向 功能 2 发送数据 TXD DTE→ DCEDTE 发送串行数据 3 接收数据 RXD DTE← DCEDTE 接收串行数据 4 请求发送 RTS DTE→东华理工学院毕业设计（ 论文） 第三章 硬件电路设计 DCEDTE 请求 DCE将线路切 换到发送方式 5 允许发送 CTS DTE← DCEDCE 告诉 DTE线路已接通可以发送数据 6 数据设备准备好 DSR DTE← DCEDCE 准备好 7 信号地信号 公共地 8 载波检测 DCD DTE←DCE 表示 DCE接收到远 程载波 20 数据终端准备好 DTR DTE→DCE DTE准备好 22 振铃指示 RI DTE←DCE 表示 DCE与线路接 通 ,出现振铃 一些设备与 PC机连接的 RS232C接口 ,因为不使用对方的传送控制信号 ,只需三条接口线 ,即 发送数据 、 接收数据 和 信号地。 所以采用 DB9的 9芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。 RS232C标准的电器特性是定义了逻辑“ 1”和逻辑“ 0”的最高和最低电压，逻辑“ 1”是从 3V到 25V，通常为 12V；逻辑“ 0”从 3V到 25V，通常为12V；而 3V到 3V之间的任何电压都处于未定义的逻辑状态。 如果线路上没有脉冲则电压应维持在逻辑电平 12V。 接收端的 0V电压将被释放为线路中断或短路。 为了避免通信线路上的噪声干扰， RS232C的信号需要大的电压摆幅。 由于发送器和接受器之间具有公共的信号地，不可能使用双端信号，从而导致共模噪声会固有的耦合到信号传输系统中经济，除非共模信号能够被清除。 TTL电平在逻辑“ 0”（ ）和逻辑“ 1”（ ）之间的电压至少大于 ，这样 大约 信号改变，由此可见 TTL电平太容易受干扰的影响，不适合于长距离信号传输。 而在使用电动机，复印机，打印机以及类似的设备的场合下，共模噪声容易达到几伏电压，迫使 RS232C标准采用较高传送电压的主要原因就是公共信号地，但即使采用这样的高的电压， RS232C标准的信号频率也只能达到 20KHz，最大距离也只有 30m，因此在这个距离以内信号才能安全地连起来。 不仅如此， RS－ 232接口标准是一种广泛的普及标准但此标准推出较早，在现代金融，保险，电信，电子化网络已暴露出明显的问题。 一 是：两串口设备间收发信号不隔离，经过较长电缆，且直接连一起，能有一发东华理工学院毕业设计（ 论文） 第三章 硬件电路设计 送器发送。 半双工方式，主从只能一个发。 全双工方式，主站总可发送，从站只能。