數(shù)字表頭設(shè)計(jì)

1、四川師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)基于RS485總線的數(shù)字表頭設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 xxx院系名稱物理與電子工程學(xué)院專業(yè)名稱通信工程班 級(jí)201x級(jí)x班學(xué) 號(hào)201xxxxxx指導(dǎo)教師xx完成時(shí)間2015年5月20日 基于RS485總線的數(shù)字表頭設(shè)計(jì) 通信工程專業(yè) 學(xué)生姓名：xxx 指導(dǎo)老師：xxx摘要 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)集中控制系統(tǒng)已不在是人們心中的夢(mèng)想。在工業(yè)中，電壓的適時(shí)監(jiān)測(cè)與集中控制是不可缺失的一部分。本文介紹了一種基于AT89S51單片機(jī)為控制核心的數(shù)字表頭的設(shè)計(jì)方法。數(shù)字表頭的精度為4位半，測(cè)量量程為2v、20v。本設(shè)計(jì)由TQ2-12繼電器、ICL7135A/D 轉(zhuǎn)

2、換器、 AT89S51單片機(jī)以及 LED 數(shù)碼管顯示器各模塊組成。該數(shù)字表頭與芯片SN75176BDR構(gòu)成RS-485總線接口電路，通過RS-485總線可以與 PC 機(jī)進(jìn)行串行通信?？倷C(jī)通過總線連接可以對(duì)各個(gè)PC機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制。 關(guān)鍵詞：電壓測(cè)量；A/D 轉(zhuǎn)換器；單片機(jī)；RS-485;PC機(jī)Design of digital meter based on RS485 bus ABSTRACT:.With the rapid development of computer networks, remote computer monitoring system, centralized co

3、ntrol system industry is no longer a dream of people's minds.This paper describes a AT89S51 microcontroller-based control center for high-precision (four and a half) measurement of voltage and current, Given by the relay TQ2-12, A / D converter 1 microcontrollerICL7135, AT89S5 and digital LED di

4、splay to accurately measure the measured voltage (current) and displayed. The design also has a manual range selection switch function. ICL7135 ADC with high accuracy, low cost, and strong anti-interference ability characteristics, and simple interface with the microcontroller. Precision digital met

5、er for four and a half, the measurement range is 2v, 20v.AT89S51 microcontroller is a low-power, high-performance COMS 8-bit microcontroller, plus power and crystal oscillator can be completed and operational and processing digital signals, the equivalent of a microcomputer, and the chip SN75176BDR

6、RS-485 interface circuit constituted by RS-485 bus with a PC serial communications.Key words ：voltage measurement; AD converter; MCU; RS-485; PC machineI目 錄摘要IABSTRACT:I目錄1緒論12背景和意義12.1背景12.1.1模擬式電壓表12.1.2數(shù)字式電壓表23概述23.1 課題的設(shè)計(jì)任務(wù)24設(shè)計(jì)方案的分析與確定34.1設(shè)計(jì)方案一34.2設(shè)計(jì)方案二34.3設(shè)計(jì)方案三45設(shè)計(jì)部分55.1硬件電路設(shè)計(jì)55.1.1 輸入電路設(shè)計(jì)65.1.

7、2 分頻電路65.1.3 顯示電路設(shè)計(jì)85.1.4參考電壓電路95.2軟件程序設(shè)計(jì)95.3 RS485總線的通信功能105.3.1RS-485總線105.3.2RS-485串行通信標(biāo)準(zhǔn)115.3.3總線驅(qū)動(dòng)器芯片SN75176116調(diào)試與分析126.1軟件調(diào)試136.2硬件調(diào)試157設(shè)計(jì)總結(jié)與展望167.1總結(jié)167.2展望16致謝17參考文獻(xiàn)171緒論 人們都說“柴米油鹽”是生活是本，而柴是基礎(chǔ)，有了柴人們才可以做出美味的食物，才會(huì)有“吃喝玩樂”。柴，提供給我們照明和溫暖，隨著社會(huì)科技的進(jìn)步，電逐漸成為了我們心中的“柴”。如今“電”與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)。在自然界各種各樣的能源中，電能是最特

8、別的，它具有大規(guī)模集中生產(chǎn)、遠(yuǎn)距離經(jīng)濟(jì)傳輸、智能化自動(dòng)控制的突出特點(diǎn),在當(dāng)今社會(huì)，電力、石油、媒礦、化工、鐵路、通訊、樓宇自控等行業(yè)，都要求精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)的了解與控制電流與電壓數(shù)據(jù)，比如說汽車用的電池。在家庭中大多的電器都有自己的工作電壓，發(fā)電站產(chǎn)生的交流電壓經(jīng)過基站傳輸?shù)矫總€(gè)用戶家庭。電視、空調(diào)、電飯鍋、冰箱等家用電器，都需要經(jīng)過整流器，把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷?。因?yàn)橹绷麟妷翰趴梢宰屵@些電器正常工作，我們的生活變得更加方便與快捷。測(cè)試電壓，就變成了各種電路出問題時(shí)首先要要做的事情。數(shù)字表頭是一種多用途電子儀器但主要功能就是對(duì)電壓、和電流進(jìn)行測(cè)量，傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，利用單片機(jī)體積

9、小、使用性廣的的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出的數(shù)字電壓表頭、精度高、且抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與PC進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，成為現(xiàn)代化的多用途電子測(cè)量?jī)x器。2背景和意義2.1背景 電壓測(cè)量是很多電參量和非電參量的基礎(chǔ)。如電路中的電壓、電流、功率是電信號(hào)的基本參量，其中的電流和功率都是通過轉(zhuǎn)換長(zhǎng)電壓進(jìn)行間接測(cè)量，在很多電路參數(shù)中，元器件的工作狀態(tài)、電路特征形式等都是電壓量表現(xiàn)出來的，因此電壓測(cè)量是參量測(cè)量中最基本、最常見的測(cè)量形式。很多非電量，如物理量中的溫度、壓力、振動(dòng)等都是通過傳感器轉(zhuǎn)換成電壓的形式間接測(cè)量出來的，因此電壓測(cè)量也是非電量測(cè)量的基礎(chǔ)。常用的電壓測(cè)量?jī)x器有模擬式電壓表和數(shù)字式電壓表。2.1.

10、1模擬式電壓表 模擬式電壓表指針式的，用電磁式電流表作為指示器，并在電流表盤上用電壓的形式刻度的、用于測(cè)量電壓的工具。用模擬式電壓表測(cè)直流電壓時(shí)，可以直接或經(jīng)放大或經(jīng)衰減后變成一定量的直流電流驅(qū)動(dòng)直流表頭的指針偏轉(zhuǎn)指示。測(cè)量交流電壓時(shí)，必需經(jīng)過交流-直流變換器即檢波器，將被測(cè)交流電壓先轉(zhuǎn)換成與之成比例的直流電壓后，再進(jìn)行直流電壓的測(cè)量。2.1.2數(shù)字式電壓表 數(shù)字電壓表（DVM）是通過A/D轉(zhuǎn)換將被測(cè)的電壓模擬量轉(zhuǎn)換成量化了的數(shù)字量，并將其結(jié)果直接顯示出來的電壓測(cè)量設(shè)備。數(shù)字電壓表簡(jiǎn)化，將測(cè)量直流電壓的直流數(shù)字表頭的供電部分同電壓檢測(cè)端口做成接口形式，連接不一樣的的外接電路就可以實(shí)現(xiàn)多種電壓情

11、況下的測(cè)量，通常將這種簡(jiǎn)化了的直流數(shù)字電壓表稱為數(shù)字電壓表頭。很多數(shù)字交流電壓表、數(shù)字電壓電流表、數(shù)字阻抗表及數(shù)字多用表都是在數(shù)字表態(tài)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 數(shù)字電壓表由A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字顯示、邏輯控制電路及電源供電電路4部分組成。A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬被測(cè)電壓到數(shù)字量化的轉(zhuǎn)換，數(shù)字轉(zhuǎn)換的結(jié)果又?jǐn)?shù)碼管顯示出來，單片機(jī)核心控制電路完成A/D轉(zhuǎn)換器與顯示電路之間的邏輯時(shí)序關(guān)系，電源供電電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓表的個(gè)部分供電。隨著集成電路的迅速發(fā)展，A/D轉(zhuǎn)換器的性能有了大幅度的提高，這也很大程度上帶動(dòng)了數(shù)字電壓表的發(fā)展。 2.2意義 當(dāng)今社會(huì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域范圍越來越廣，人們對(duì)電子設(shè)備的智能化程度的呼聲也越來

12、越高，有很多都與我們關(guān)系較為密切和熟悉，比如說：我們要設(shè)計(jì)一個(gè)多功能會(huì)議室的集中控制系統(tǒng)，要控制的設(shè)備有：投影儀、影碟機(jī)，房間的燈光、音響、電動(dòng)屏幕等。這樣多的被控制設(shè)備都要在會(huì)議前或會(huì)議中隨會(huì)議議程的需要被一個(gè)一個(gè)地開或關(guān)，這些操作將會(huì)影響會(huì)議的連續(xù)性。此時(shí)，若能用一臺(tái)集中控制系統(tǒng)來管理上述設(shè)備，不用來回走動(dòng)，在一個(gè)地方，就可以完成全部動(dòng)作。這樣的多功能會(huì)議室當(dāng)然更加得到人們的青睞。在現(xiàn)代工業(yè)中，機(jī)器的正常運(yùn)作離不開合適的工作電壓。有時(shí)輸入電壓會(huì)有小浮度的變化，依靠傳統(tǒng)的人力去檢查和維護(hù)，工作量大、效率低、成本高?，F(xiàn)在利用單片機(jī)設(shè)計(jì)成的新型數(shù)字表頭可以實(shí)時(shí)的檢測(cè)工業(yè)中各個(gè)機(jī)器的工作電壓，并與

13、pc機(jī)串行通信，實(shí)現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)自動(dòng)化，使得工業(yè)的發(fā)展更為智能化。3概述 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，芯片集成度的提高，使得單片機(jī)的功能越來越強(qiáng)大?，F(xiàn)在市面上流行的單片機(jī)還增加了很多部件，使單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越寬，現(xiàn)在單片機(jī)大都具有串行通信功能，因此實(shí)現(xiàn)了電腦對(duì)單片機(jī)的遠(yuǎn)程控制，在現(xiàn)代工業(yè)中遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備工作的電壓和電流大大的提高了工作效率，降低成本，滿足了人們對(duì)現(xiàn)代電子科技技術(shù)的要求。3.1 課題的設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)具備485總線通信功能的高精度數(shù)字表頭，精度：4位半，具備各量程的電壓、電流測(cè)量能力4設(shè)計(jì)方案的分析與確定 本設(shè)計(jì)選取iCl7135作為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。然而其與單片機(jī)的接口卻是多種多樣，在設(shè)計(jì)

14、過程中選取最合適的一種連接方式：4.1設(shè)計(jì)方案一 將ICL7135的自動(dòng)轉(zhuǎn)換/停頓輸入端（R/)與單片機(jī)的P1.0相連接，將數(shù)據(jù)輸出端B8B1與單片機(jī)的P3.2.P3.3.P1.7.P1.6相連。以及位驅(qū)動(dòng)輸出端D1 D5和極性輸出端POL分別與單片機(jī)的 P1.1 P1.5,和P3.5相連 ，時(shí)鐘與單片機(jī)的ALE相連接。數(shù)據(jù)采集的方法為先檢測(cè)位驅(qū)動(dòng)信號(hào)D5到 D1的電平高低，當(dāng)D5為高電平時(shí),讀出B8、B4、B2、B1即為萬位的BCD碼,類似的,依次在D4 D1為高電平時(shí),讀出B8、B4、B2、B1即千位到個(gè)位的BCD碼,通過判斷加在P3.5口上的POL電平的高低可知數(shù)據(jù)的正負(fù)。圖1ICL71

15、35與單片機(jī)的連接方式（一）4.2設(shè)計(jì)方案二 當(dāng)單片機(jī)與ICL7135的自動(dòng)轉(zhuǎn)換/停頓輸入端（R/)OLD相連的P1.0口輸出一個(gè)正脈沖,則開始啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換完后, 其不斷輸出數(shù)據(jù)。同時(shí)把ICL7135的數(shù)據(jù)輸出選通信號(hào)STROBE與單片機(jī)的中斷口INT1相連, 采用下降沿中斷。在A/D轉(zhuǎn)換期間STROBE為高電平,在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后, STROBE輸出為五個(gè)負(fù)脈沖?？梢岳肧TROBE的下降沿請(qǐng)求中斷,由于每個(gè)STROBE負(fù)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻正是位驅(qū)動(dòng)信號(hào)D5D1的中間,同時(shí)B8、B4、B2、B1是相應(yīng)位的BCD碼,這樣,D5D1就不必與單片機(jī)相連。在軟件編程時(shí),連續(xù)響應(yīng)五次INT1中斷即

16、為一次轉(zhuǎn)換結(jié)果,五次中斷均通過與B8、B4、B2、B1相連的P1.4 P1.1口讀出BCD碼,依次為轉(zhuǎn)換結(jié)果的萬、千、百、十和個(gè)位。圖2ICL7135與單片機(jī)的連接方式（二） 4.3設(shè)計(jì)方案三 在ICL7135的雙積分階段ICL7135的忙信號(hào)輸出端BUSY端高電平。于此同時(shí),正向積分的時(shí)間是不變的為10 000個(gè)時(shí)鐘周期即(10 000T)。我們用單片機(jī)的定時(shí)器T1查詢BUSY高電平的時(shí)間(計(jì)數(shù)值) ,減去正向積分的計(jì)數(shù)值,就可以算出反積分階段的時(shí)間。反積分階段的計(jì)數(shù)值(假定設(shè)為M )為10 000×Vin/VRef ,得出Vin= VRef×M/10 000。因?yàn)閰⒖茧?/p>

17、壓VRef是固定不變,所以算出M后,很容易算出模擬輸入信號(hào)Vin的值。用單片機(jī)的計(jì)時(shí)器來檢測(cè)忙信號(hào)輸出端高電平脈沖寬度。忙信號(hào)輸出端連接到單片機(jī)的中斷口INT1上。分析單片機(jī)定時(shí)器T1的工作原理后發(fā)現(xiàn),當(dāng)GATE和TR1都是高電平的時(shí)候,忙信號(hào)BUSY端的上升沿可使定時(shí)器T1開始計(jì)數(shù),而它的下降沿則使T1停止計(jì)數(shù)。忙信號(hào)輸出端從高電平到低電平的跳變使得定時(shí)器停止計(jì)數(shù)且請(qǐng)求中斷。通過INT1中斷后的程序讀出定時(shí)器T1的計(jì)數(shù)結(jié)果,然后減去正向積分的時(shí)間，按照上面所說的公式就可以得到輸入電壓的大小。圖3ICL7135與單片機(jī)的連接方式（三） 以上所訴的三種連接方式，單片機(jī)被占用的I/O口為11、7、

18、2根,這些接口電路尤其是接口電路(三)設(shè)計(jì)新穎巧妙,連接簡(jiǎn)單。故選擇第三種設(shè)計(jì)方案。5設(shè)計(jì)部分5.1硬件電路設(shè)計(jì) 圖4系統(tǒng)原理框圖 通過對(duì)系統(tǒng)功能的分析我們將該系統(tǒng)分為以上幾個(gè)電路模塊。以AT89S51單片機(jī)作為控制中心,模數(shù)轉(zhuǎn)換電路帶待測(cè)電壓進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)然后送到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。將最終的處理數(shù)據(jù)送入數(shù)碼管中顯示，采用RS-485總線實(shí)現(xiàn)數(shù)字表頭與PC機(jī)的串行通信。 5.1.1 輸入電路設(shè)計(jì) 輸入電路采用雙位繼電器TQ2-12v，TQ2-12v繼電器的工作原理：繼電器內(nèi)部有一個(gè)單刀雙擲開關(guān)和一個(gè)線圈。在線圈沒有電流通過時(shí)觸點(diǎn)3與觸點(diǎn)2、觸點(diǎn)8與觸點(diǎn)9分別相連。此時(shí)測(cè)量量程為20

19、v。將單片機(jī)的引腳P1.6與三極管的基級(jí)相連接。當(dāng)P1.6為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器內(nèi)部線圈有電流通過產(chǎn)生磁場(chǎng)使得開關(guān)與另一邊連接（觸點(diǎn)3與觸點(diǎn)2、觸點(diǎn)8與觸點(diǎn)7分別相連接），此時(shí)測(cè)量量程為2v。如果將JP1短接則測(cè)量量程為200mv。 圖5輸入電路模塊5.1.2 分頻電路 由于A/D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部沒有時(shí)鐘發(fā)生器，所以只能由外部提供時(shí)鐘信號(hào)。如皋單獨(dú)為其設(shè)計(jì)一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，在硬件電路上是一種資源浪費(fèi)。單片機(jī)ALE輸出引腳的工作頻率為系統(tǒng)工作頻率的1/6，這個(gè)信號(hào)的頻率比較穩(wěn)定可以驅(qū)動(dòng)單片機(jī)周邊芯片的時(shí)基輸入，分頻電路采用觸發(fā)器進(jìn)行1/4分頻后送人ICL7135的時(shí)鐘輸入端。圖6分頻電路模塊

20、D觸發(fā)器的次態(tài)是現(xiàn)態(tài)和輸入信號(hào)的函數(shù)，輸入信號(hào)是變量。D觸發(fā)器是最簡(jiǎn)單的觸發(fā)器，次態(tài)與輸入信號(hào)一致。D觸發(fā)器的特性表如圖所下，表中對(duì)觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)和輸入信號(hào)D的每種組合都列出了相應(yīng)的次態(tài)。表一 D觸發(fā)器的特性表DD000100011111 D觸發(fā)器的特性方程為=D 當(dāng)D=,可得到觸發(fā)器的特性 =圖8 D觸發(fā)器的邏輯符號(hào) 也就是說，時(shí)鐘脈沖每作用一次，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次。Q端的方波頻率為時(shí)鐘脈沖頻率的1/2，則一個(gè)觸發(fā)器可作為二分頻電路，兩個(gè)觸發(fā)器級(jí)聯(lián)可獲得四分頻。這種特定的觸發(fā)器常在集成電路內(nèi)部邏輯圖中出現(xiàn)。 即iCl7135的時(shí)鐘頻率為單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/12. 5.1.3 顯示電路設(shè)計(jì) 七段顯示

21、器是微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的輸出裝置。七段顯示器內(nèi)部由7條發(fā)光二極管和一只圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成。根據(jù)各發(fā)光二極管的亮暗可以組合成十六進(jìn)制數(shù)、小數(shù)點(diǎn)和少數(shù)字符。常用的七段顯示器的管腳排列如圖所示。其中com為公共點(diǎn)，根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式分為共陰極（陰極接com）和共陽(yáng)極（陽(yáng)極接com）。 圖9 8段LED數(shù)碼管單片機(jī)系統(tǒng)使用靜態(tài)數(shù)碼管顯示時(shí)，需要在每一個(gè)數(shù)碼上添加一個(gè)鎖存器，當(dāng)需要某個(gè)數(shù)碼管顯示其它內(nèi)容時(shí)，只需要修改與其相連的鎖存器即可。本設(shè)計(jì)中采用的是單片機(jī)的p2端口與74HC07（六相輸入緩存器）相連接。74HC07根據(jù)P2的值進(jìn)行選擇在那一個(gè)數(shù)碼管上顯示數(shù)據(jù)。單片機(jī)的P0口與數(shù)碼管

22、連接，當(dāng)轉(zhuǎn)換后的十進(jìn)制數(shù)據(jù)傳給P0口后就可以在數(shù)碼管上顯示出來。數(shù)碼管的發(fā)光段需要分別串聯(lián)限流電阻。圖10數(shù)碼管顯示電路5.1.4參考電壓電路 在模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的電路中，參考電壓十分關(guān)鍵。通常情況下參考電壓決定了允許的模擬量輸入的電壓范圍，參考電壓可以設(shè)計(jì)成單電壓方式（參考電壓的負(fù)端接模擬地），也可以設(shè)計(jì)成差分電壓形式（參考電壓的負(fù)端不接模擬地，而連接在其他電壓值上）。在使用參考電壓時(shí)，盡可能地保證穩(wěn)定，一旦參考電壓不穩(wěn)定，特別時(shí)在A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)電壓的波動(dòng)，將會(huì)影響A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 一般情況下可以將參考電壓連接在系統(tǒng)的+5v電源和地線上如圖所示;圖11參考電壓電路5.2

23、軟件程序設(shè)計(jì) 通過程序設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)模擬輸入電壓最終顯示在數(shù)字表頭上，將單片機(jī)的P1.6、P1.1和P1、2分別與繼電器、發(fā)光二極管相連，當(dāng)檔位指示燈亮?xí)r輸入相應(yīng)檔位內(nèi)的電壓進(jìn)行測(cè)量。在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后單片機(jī)通過外部中斷INT0邊沿觸發(fā)方式中斷，并讀出T1計(jì)數(shù)值。通過計(jì)數(shù)值算出輸入電壓值，在經(jīng)過過16進(jìn)制-10進(jìn)制的轉(zhuǎn)換后送入數(shù)碼管顯示。 圖12程序流程圖5.3 RS485總線的通信功能 為提高負(fù)載能力，加大通信距離，在RS-232串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一種RS-485的通信接口。它是一種半雙工的串行通信。另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是RS-422接口為全雙工串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。兩者均采用差模傳輸，因此其通

24、信距離理論上可達(dá)到1200m。被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、消防監(jiān)控、智能小區(qū)、門禁系統(tǒng)等。RS-485總線抗噪聲干擾性好、傳輸距離遠(yuǎn)，具有較高的傳輸速率，在多點(diǎn)通信系統(tǒng)尤其是在工業(yè)控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。5.3.1RS-485總線 單片機(jī)與PC之間的串行通信，當(dāng)傳輸距離在1.5m到15m之間時(shí)，可以采用RS-232通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；當(dāng)傳輸距離大于15m而小于1.5km時(shí)，可以采用RS-485通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。RS-485與RS-232相比有很多優(yōu)點(diǎn)： 1）成本低，驅(qū)動(dòng)器和接收器價(jià)格便宜，并且只需要單一的一個(gè)+5V（或者更低）的電源來產(chǎn)生差動(dòng)輸出需要的最小1.5V的壓差。與之相對(duì)應(yīng)，RS-2

25、32的最小+5V與-5V輸出需要雙電源或者一個(gè)價(jià)格昂貴的接口芯片，這個(gè)接口芯片可以生成這些電源。 2）網(wǎng)絡(luò)能力，RS-485是一個(gè)多引出線接口，這個(gè)接口可以有多個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接受器，而不是限制為兩臺(tái)設(shè)備。利用高阻抗接受器，一個(gè)RS-485連接可以最多有256個(gè)接點(diǎn)。 3）長(zhǎng)距離連接，一個(gè)RS-485連接最長(zhǎng)可以達(dá)到4000ft,而RS-232的典型距離限制為50到100ft。4） 快速，比特率可以高達(dá)10Mbps。電纜長(zhǎng)度和比特率是有關(guān)的，較低的比特率允許較長(zhǎng)的電纜。 5.3.2RS-485串行通信標(biāo)準(zhǔn) RS-422、RS-485與RS-232不同，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分方式傳輸，即平衡方式傳輸，使用雙

26、絞線，將其中一條線定義為A，另一條線定義為B。對(duì)于RS-484總線而言，通常有A、B、C三個(gè)信號(hào)，如果發(fā)送驅(qū)動(dòng)器A、B之間的正電平在+2v+6v之間，是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負(fù)電平在-2v6v之間，這是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。C為信號(hào)地,在RS-485中為必選項(xiàng)。在RS-485中還有一“使能”端，用于控制發(fā)送驅(qū)動(dòng)器與傳輸線的切斷與連接。當(dāng)“使能”端無效時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài)，稱作“第三態(tài)”。即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài)。 接收端也做與發(fā)送端相對(duì)的規(guī)定，收、發(fā)端通過平衡雙絞線將A與A、B與B對(duì)應(yīng)的相連，當(dāng)在接受端AB之間的電平大于+200mv時(shí)，輸出邏輯1，小于-200mv輸出邏輯“0”。接收器接

27、收平衡線上的電平絕對(duì)值范圍通常在200mv至6v之間。 5.3.3總線驅(qū)動(dòng)器芯片SN75176常用的RS485總線驅(qū)動(dòng)芯片有SN75174，SN75175，SN75176。SN75176芯片有一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器，非常適合作為RS485總線驅(qū)動(dòng)芯片。SN75176功能表如圖所 表二 SN75176功能表 驅(qū)動(dòng)器輸入使能輸出DDeA BHHH LLHL HXLZ Z 接收器差分輸入使能輸出Vi=A-BRVi0,2vLH-0.2v<Vi<0.2vL?Vi-0.2vLLXHZH為高電平 L為低電平 ?未知 Z為高阻 在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要多個(gè)單片機(jī)之間協(xié)調(diào)工作，即多機(jī)通信，由單片機(jī)構(gòu)成

28、的多機(jī)通信系統(tǒng)，常常采用總線型主從式結(jié)構(gòu)。所謂主從式，是指在有多個(gè)單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，只有一個(gè)單片機(jī)是主機(jī)，其余的全是從機(jī)。由于硬件結(jié)構(gòu)的限制，主機(jī)發(fā)送的信息可以被所以的從機(jī)接收，任何一個(gè)從機(jī)發(fā)送的信息，只能由主機(jī)接收，從機(jī)與從機(jī)之間不能進(jìn)行相互的直接通信，如果一定要進(jìn)行兩個(gè)從機(jī)之間的同學(xué)，則必須經(jīng)過主機(jī)的管理。單片機(jī)之間的多機(jī)通信，主要是建立在單機(jī)通信的基礎(chǔ)之上，根據(jù)通信距離的不同可以選擇不同的通信協(xié)議。 圖13多機(jī)通信系統(tǒng) 當(dāng)總線上沒有信號(hào)傳輸時(shí)，總線處于懸浮狀態(tài)，容易受干擾信號(hào)的影響。將總線上差分信號(hào)的正端A+和+5電源間接一個(gè)10K的電阻；正端A+和負(fù)端B-間接一個(gè)10K的電阻；負(fù)端B

29、-和地間接一個(gè)10K的電阻，形成一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)總線上沒有信號(hào)傳輸時(shí)，正端A+的電平大約為3.2V，負(fù)端B-的電平大約為1.6V，即使有干擾信號(hào)，卻很難產(chǎn)生串行通信的起始信號(hào)0，從而增加了總線抗干擾的能力。4通信規(guī)則 如果將引腳和DE引腳連接在一個(gè)I/O引腳，則是一種半雙工通訊方式，發(fā)送和接收共用同一物理信道。在任意時(shí)刻只允許一臺(tái)單機(jī)處于發(fā)送狀態(tài)。因此要求應(yīng)答的單機(jī)必須在偵聽到總線上呼叫信號(hào)已經(jīng)發(fā)送完畢，并且沒有其它單機(jī)發(fā)出應(yīng)答信號(hào)的情況下，才能應(yīng)答。半雙工通訊對(duì)主機(jī)和從機(jī)的發(fā)送和接收時(shí)序有嚴(yán)格的要求。如果在時(shí)序上配合不好，就會(huì)發(fā)生總線沖突，使整個(gè)系統(tǒng)的通訊癱瘓，無法正常工作。要做到總線上的設(shè)

30、備在時(shí)序上的嚴(yán)格配合，必須要遵從以下幾項(xiàng)原則： 1)復(fù)位時(shí)，主從機(jī)都應(yīng)該處于接收狀態(tài)； 2)控制端，DE的信號(hào)的有效脈寬應(yīng)該大于發(fā)送或接收一幀信號(hào)的寬度； 3）總線上鎖所連接的各單片機(jī)的發(fā)送控制信號(hào)在時(shí)序上要完全隔開；6調(diào)試與分析6.1軟件調(diào)試 1)建立一個(gè)新項(xiàng)目：?jiǎn)螕鬚rojiect New unVision4 Projiect 圖14新建項(xiàng)目 選擇要保存的路徑，及項(xiàng)目文件的名字，保存。最后選擇目標(biāo)芯片，項(xiàng)目建立完成 2）添加源文件：選中Source Group1右鍵選擇add file to Source Group1 圖15添加源文件 3)編譯項(xiàng)目：點(diǎn)擊查看編譯是否成功；圖16編譯項(xiàng)目

31、4）在編譯成功后，生成HEX文件：?jiǎn)螕魀rojiect options for target target1 Output 選中create hex file,點(diǎn)擊ok圖17產(chǎn)生HEX文件 5)下載源程序：運(yùn)行宏晶STC-ISP軟件，顯示以下畫面。選擇單片機(jī)型號(hào)及要下載程序的hexwen件，點(diǎn)擊下載/編程（在按下開發(fā)板開關(guān)）下載完成。 圖18下載程序6.2硬件調(diào)試 1）將已經(jīng)編寫好的程序正確編譯后下載到串行下載的單片機(jī)中，插入電路板插槽；2） 輸入供電電壓+12v、-5v、+5v，接地端口接地，觀察顯示電路在沒有輸入的時(shí)候顯示為0； 圖19硬件測(cè)試圖(一） 3）檔位選擇，輸入相應(yīng)的電壓進(jìn)行測(cè)試

32、，在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)顯示器閃爍不定，將插槽換掉重新插上芯片觀察測(cè)電壓顯示偏大，且小數(shù)點(diǎn)顯示位置不正確； 4）分析：電壓顯示偏大為基準(zhǔn)電壓偏小未達(dá)到1v，小數(shù)點(diǎn)顯示不正確可能是程序錯(cuò)誤還需要修改； 5）最終設(shè)計(jì)出的數(shù)字表頭可以測(cè)量2v內(nèi)的電壓，但是存在一定的誤差； 圖20硬件測(cè)試圖（二）7設(shè)計(jì)總結(jié)與展望7.1總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)四年來我們所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一個(gè)實(shí)踐，也是對(duì)我們的一個(gè)考驗(yàn)，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可以提高我們的動(dòng)手能力，我們可以從中學(xué)到不少有用的東西。 本設(shè)計(jì)的課題是四位半數(shù)字電壓表，在設(shè)計(jì)時(shí)首先是要畫出原理圖，在確定了原理圖之后再做出實(shí)物，在到試驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試。在調(diào)試過程中也遇到了不少的問題，不過經(jīng)過我的

33、努力和老師同學(xué)的幫助，還是順利完成了。 在理論知識(shí)方面，我把四年來所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了進(jìn)一步的強(qiáng)化和鞏固。另外通過大量的查閱資料，既增強(qiáng)了自己的能力，又拓寬了知識(shí)面。 在實(shí)踐方面，利用學(xué)校給我們創(chuàng)造的有利條件和環(huán)境，自己動(dòng)手，完成實(shí)驗(yàn)。7.2展望 基于RS485的數(shù)字表頭的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)涉及多方面的理論、方法和技術(shù)，本次設(shè)計(jì)還存在許多的不足需要繼續(xù)改進(jìn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 1.本次設(shè)計(jì)只考慮了最大20v電壓測(cè)量，但是在日常生活中對(duì)電壓的測(cè)量范圍較大，故可以在此基礎(chǔ)上加大測(cè)量范圍；2.該數(shù)字表頭只能進(jìn)行小范圍模擬電壓的測(cè)量，與常見的能夠測(cè)電壓、電流、電阻的數(shù)字表頭相比適用性較窄； 3.電路板在

34、最終的調(diào)試上還有一些沒有解決的問題； 致謝 剛上大一的時(shí)候總是覺得大學(xué)四年好長(zhǎng)，現(xiàn)在卻就要結(jié)束了，心中萬分的不舍?；仡櫞髮W(xué)生活心中更多的是遺憾，。大學(xué)本來是充實(shí)自己的最佳時(shí)間，而我卻卻是沒有好好珍惜這美好的時(shí)光，專業(yè)知識(shí)雖然也好好的學(xué)了，但感覺什么都不清楚。其它的事物也沒有過多的接觸，平平淡淡的過了四年。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)里的最后一課，每個(gè)同學(xué)都希望能夠做好它，給自己的大學(xué)生活畫上一個(gè)完美的句號(hào)，雖然在實(shí)驗(yàn)室中遇到了很多事先沒有料到的問題讓我很沮喪，但是有了老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助最后還是順利完成了設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在真的到了要離開的時(shí)候才覺得原來我的學(xué)校是那么的漂亮，才明白能夠在圖書館靜靜的看書是多么愜意的一件事，才知道食堂的飯菜是那么可口與便宜。大學(xué)我沒有做過什么轟烈烈的事情，每天我就是重復(fù)而又簡(jiǎn)單的生活，如果時(shí)間可以再次重來，我一定會(huì)過不一樣的生活，可是那是不可能的?，F(xiàn)在，唯一能夠決定的是大學(xué)畢業(yè)后的生活，人生沒有那么多的二十幾歲，只有把握好青春才能有更好的未來，所以放下以前的一切開始新