电气控制课程设计指导书-RS485-V20.doc

基于RS485的简单现场总线通信系统设计 指导书 课程设计目的 进一步融合大学期间所学的理论知识和实践技能； 提高学生问题分析能力和实际操作能力； 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。 技术指标 单发单收，在发送状态，能够连续发送从0到99的数字； 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； 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； 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。 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）。 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，所以抗噪声干扰性好。 RS-485 接口的最大传输距离标准值为1200 米（9600bps 时），实际上可达3000米。RS-485接口在总线上允许连接多达128个收发器（和所采用的具体芯片有关），即RS-485 具有多机通信能力,用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根信号线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS-485的国际标准并没