RS-485在远程多路数据采集系统中的应用

RS-485在远程多路数据采集系统中的应用1、RS-485接口电路PC机有一个功能强大的可编程异步串行控制器8250和两个采用RS232C串行通信标准的接口COM1，COM2，而单片机中有一个TTL电平的可编程串口，采用RS485进行串行通信，目前常用的方法是将RS232接口转换成RS485接口，然后用RS485进行长距离、高速的串行异步通信。如采用利用PC现有的RS232接口，波仕卡485C选用专用的RS232／485转换芯片S2485实现232到485的转换，在进行完传输后，再通过MAX485实现TTL与RS485之间的转换。C8051F020是低功耗产品，在选择芯片时应优先选择3V供电的芯片。为了实现C8051F020与主机的通信，本系统选用MAXIM公司的MAX485作为RS485到TTL的电平转换器，其引脚结构图如图1所示。MAX485接口芯片是MAXIM公司的一种RS485芯片，采用单一电源+5V工作，额定电流为300μA，采用半双工通讯方式，它完成将TTL电平与：RS485电平之间转换的功能。2、远程系统设计本远程多路数据采集系统以Ａｌｔｅｒａ公司７０００Ｓ系列ＣＰＬＤ产品中的ＥＰＭ７２５６ＳＱＣ２０８－１０为控制核心，并由Ａ／Ｄ(模拟量采集)模块、ＤＩ(数字量采集)模块、Ｄ／Ａ(模拟量输出)模块、ＤＯ(数字量输出)模块、ＭＣＵ模块、电源模块及Ｉ／Ｏ接口模块组成，其系统组成原理图如图2所示。图中，ＭＣＵ模块主要由ＣＡＮ总线模块、ＲＳ－４８５模块、ＲＳ－２３２模块、时钟和复位模块、ＣＰＬＤ模块等组成，ＭＣＵ模块的电路原理图如图２所示。该远程多路数据采集系统的Ｉ／Ｏ接口板共有１４个插槽，其中１２个插槽可实现Ａ／Ｄ模块、Ｄ／Ａ模块、ＤＩ模块、ＤＯ模块等四种模块的任意配置。因此，单个数据采集系统最大可采集１９２路模拟量或１９２路数字量，也可以提供最大９６路模拟量输出或１９２路数字量输出。多个数据采集系统也可以根据实际和现场需要通过ＣＡＮ总线、ＲＳ－４８５总线或ＲＳ－２３２总线进行连接，从而实现上百个或上千个采集频率不高的远程数据采集。该远程多路数据采集系统可采集０～５Ｖ的电压信号和４～２０ｍＡ的电流信号，数字量输出电平为１２Ｖ，可直接控制１２Ｖ的继电器。可大大提高设计能力和设计效率。显而易见，传统的设计思路不但要使用大量的外围芯片，而且需要主处理器直接控制各种采集模块和控制模块，并完成各模块和通道的自检。因此，这种解决方案需要占用主处理器大量的Ｉ／Ｏ资源和处理时间。然而，一般处理器的Ｉ／Ｏ资源极其有限，而且又要求大量的汇编软件配合，这就使设计移植变得比较困难；此外，由于Ｉ／Ｏ的频繁操作也不利于系统调度软件的设计和其他软件模块的实时执行，因而在现场更难以组成分布式控制管理系统（ＦＣＳ）。可见，如果采用传统的设计方法，不但使系统设计较为庞大，而且开发成本高、设计周期长、设计效率低。所以，传统的设计思路在远程多路数据采集系统中是不可取的，而使用ＣＰＬＤ或ＦＰＧＡ器件则可以较好地解决上述问题。并入串出操作由输入信号的高电平触发的，串行输出结束后，结束信号变为‘０'。而串入并出操作则由串行输入的下降沿触发，且串行输入要保持低电平持续半个周期以上。此半周期时钟同时可作为输入移位时钟，８位数据输入结束后，结束信号变为‘０'并维持到下次数据输入。数据口是８位双向三态Ｉ／Ｏ口。时钟产生模块产生的时钟用于并入串出模块和串入并出模块。在串入并出操作中，工作时钟只有高于移位时钟，才能检测是否开始一次新的输入过程，因此，工作时钟是移位时钟的４倍。