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现场总线/网关

基于RS485总线的远程测控系统

发布日期:2022-04-18 点击率:48

  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。

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