解析基于RS485总线的远程测控系统
rs-485总线型远程测控系统已得到广泛应用，这主要因为rs-485总线具有传输距离远等特点。在传输速率为9600bit/s时传输距离可达1.2km以上，最高传输速率可达10mbit/s，且只用普通双绞线即可，同一对双绞线上可以挂接多至256个以上的终端。有许多工业测控模块都是采用rs-485总线型的，比如adam、nudan等，但价格较高。本文介绍的rs-485远程测控系统结合传统的分布式测控系统的特点、利用了rs-485总线的特点，而且巧妙地应用了at89c2051单片机和cd4067多路开关，因而成本低，功能灵活，使用简单。
1、系统设计方案 本系统由一台pc作为主机，多至255台at89c2051单片机作为从机。主机的rs-232串行口经过外插式的rs-232/rs-485转换器变成rs-485的数字信号总线。pc与单片机之间通过rs-485数字信号总线进行串行通信。
单片机的串行口通过max485芯片转换成rs-485规程。单片机的p1.0～p1.3用于作为两片
cd4067（16选1多路开关）的地址选择信号。两片cd4067共同构成一个双16选1多路开关。pc首先发出所要选中的单片机编号m（0～254），然后发送该单片机控制的通道的序号n（0～15），这时第m个单片机的第n个通道选中，其信号与本系统的模拟信号总线相通，并传送到pc并行口（即打印口）上挂接的微型数据采集器上。微型数据采集器对模拟信号进行a/d转换后送入计算机进行记录和显示。如果被选中的通道的模拟信号是电流信号而不是电压信号，则需要在模拟信号总线之间并接一只电阻，以便将电流信号转换成电压信号。为了能有效地传送比较微弱的模拟信号，比如热电偶的热电势信号，系统的模拟信号总线必须使用屏蔽电缆。微型数据采集器应选用带多量程选择和程控放大的型号，以适应各种传感器输出信号的要求。本系统也可以用来远程控制继电器和电机等，此时利用微型数据采集器的d/a转换功能。比如第m个单片机的第n个通道接的是一个固态继电器，首先pc通过串行口发出地址信号选中该通道，然后pc通过微型数据采集器向该通道发出开或关的控制信号（经过d/a转换）。
2、系统硬件设计 主机pc所配的rs-232/rs-485转换器和微型数据采集器都已有市售的产品，价格也较低。rs-485数字信号总线经过max485芯片转换成ttl电平的rs-232信号以便与at89c2051的串行口相配。at89c2051的p1.0～p1.3分别接到两片cd4067（16选1多路开关）的地址选择端a0～a3.这样当p1.0～p1.3输出某个通道号（比如a3a2a1a0=0001）时，ch1的正端ch1+（即x1端）和ch-（即y1端）同时选通。选用双端信号方式而不用单端信号方式（此时所有通道负端全部共地）的好处在于各个通道可以相互独立的输出信号或接收控制信号，因而各通道所接的传感器可以公用一个电源。两片cd4067的公共端x和y分别接到模拟信号总线的正端和负端，整个从机电路用单5v电源供电，功耗大约100mw。
3、系统软件设计 主机pc与各从机的通信以单片机的串行通信方式3进行通信。方式3为波特率可变的9位数据（除1位起始位“0”和1位停止位“1”之外）异步通信方式，是多机通信中用得最多的方式。pc与多at89c2051单片机的通信软件设计关键在于对单片机的串行控制寄存器scon的正确编程以及对pc串行口接口的灵活使用。
当at89c2051工作在方式3时，传送一帧信息共11位：1位起始位（d0=0），8位数据位（d1～d8），1位可编程位（d9）和1位停止位（d10）。其中附加的第9位d9作为“地址帧”和“数据帧”的识别标志位。此位数据在发送端由串行控制寄存器的tb8位产生，在接收端由自动传送到scon的rb8位中。如果d9=tb8=1，则说明此帧信息为地址，否则为数据。串行控制寄存器scon中有一位多机通信控制位sm2，当sm2=1时只接收地址帧，当sm2=0时既可接收地址帧也可接收数据帧。
当主机pc与某从机通信时，主机首先发送命令ffh，使各从机的sm2全置1.然后发送该从机的地址m（00h～ffh），注意地址帧的附加位d9=1，所以此时所有从机都进行串行中断响应处理（入口地址：0023h）。各从机中断响应处理为：将接收到的地址号m与自己的编号进行比较，如果不相等，则不予理睬，如果相等，则置sm2=0，并且等待继续接收将要选通的通道号n（0h～fh），再将n送到p3口。最后主机发送通道号n，由于n作为数据帧所以此时置d9=tb8=0.由于此时只有编号为m的从机的sm2=0，所以m号从机的n号通道选通。任何时候只能选通某一个从机的某一个通道。
对主机pc串行口的编程不仅要选择相同的波特率，而且要对通信线路控制器lcr进行巧妙地设置，为了与单片机的方式3相匹配，对lcr的设置为：8位数字长、允许奇偶校验、1位停止位。注意信号的奇偶校验位d9不能设置为固定的0或1，所以必须灵活选择奇校验还是偶校验以便设置d9为0或1.当发送地址帧时，需要d9为1，所以如果此时的地址的二进制码中“1”的个数为奇数，则选择偶校验，若为偶数，则选择奇校验。而发送数据帧时，选择正好相反。
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