基于RS-485总线的数据通信与远程控制

本文由zglak贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告1、设计目的及意义（含国内外的研究现状分析）设计的目的：近年来，大规模集成电路的飞速发展，计算机技术不断地推广应用，传统的仪器仪表、数字测量技术在数据采集方面升华到一个全新的阶段。计算机技术已成为当代数据采集和自动控制的核心技术。而随着科学技术的进步，数据采集与控制系统越来越趋向数字化、智能化、远距离方向发展。在这样的系统中通常采用多个单片机独立构成子系统作为前端测控核心，即主要负责数据采集及控制执行等，而整个系统的协调与分工则是由计算机来完成的。其中单片机优越的性价比和灵活的功能配置而被广泛应用于控制领域。因此，结合两者组成了数据采集与控制的网络系统。串行通信是计算机与外部设备进行数据交换的重要渠道，并且由于其成本低、性能稳定、遵循统一的标准，因而在工程中被广泛应用。目前，有多种接口标准可用于串行通信，包括RS-232、RS-422、RS-423和RS-485。RS-232是最早的串行接口标准，在短距离、较低波特率串行通信中得到了广泛应用。其后发展起来的RS-422、RS-485是平衡传送的电气标准，采用差动的两线发送、两线接收的双向数据总线两线制方式，比起RS-232非平衡的传送方式在电气指标上有了大幅度的提高。在上述的网络系统中，近距离通信可以采用RS-232通信标准实现，通信距离视负载而定，但最多不超过十几米，为了进一步扩大通信距离可以采用RS-485标准通信，其通信有效距离可达1200米。如加中继器可更大幅度地增大有效通信距离。本文设计的目的是实现基于RS-485总线上的数据通信与远程控制的网络系统。设计的意义（理论或实际）：通过应用数据采集与控制的网络系统技术，可以稳定和优化生产工艺、提高产品质景，降低能源和原材料消耗，降低生产成本。更为重要的是通过应用数据采集与控制的网络系统技术还可以降低劳动者的生产强度，并且提高管理水平，从而带来极大的社会效益。正因为如此，数据采集与控制的网络系统技术得到了迅速的发展，并广泛地应用于工业、农业、交通、环保、军事、楼宇、医疗等领域。相信在不久的将来还会进入家庭，成为一种与每个人密切相关的技术。2、设计任务、重点研究内容、技术方案及进度安排设计的任务：为实现基于RS-485总线的数据通信与远程控制，首先得设计好RS-485的通信模块；由于是实现计算机与单片机之间的数据通信，两者的接口标准不一样，所以需要设计好计算机与单片机接口转换的电路，即设计RS-232/RS-485转换器；接着，设计出各从机进行数据采集与控制的模块，这样在没有控制或者给定控制量时，从机都按自己的任务进行相关数据采集或者控制。在硬件都设计好后，调试通过，这时要跟据整个系统编制出一定的通信协议，选择最优方案，实现计算机与单片机数据通信。这些在程序设计中实现，计算机主机程序主要通过学习VC.NET语言而编制，单片机从机程序主要由C语言编制。计算机与单片机在实现数据通信后，按照拟定的通信协议，提取有用数据信息，从而按照这个信息，进行相关操作，以达到基于RS-485总线上的数据通信与远程控制的目的。设计需要重点解决的问题：如何实现单片机与计算机之间的数据通信，是整个系统能否结合成为一体工作的关键。本设计利用VC.NET语言编制了自定义协议下主机的控制程序，用C语言编制了这种协议下的从机通信与控制程序，硬件上，计算机通过其RS-232接口与标准的RS-232/RS-485转换器后，经RS-485总线与单片机从机连接，成功的实现了这一关键，达到了数据通信与远程控制的目的。设计的进度安排是：第1周毕业实习，明确课题要求，结合课题调研，收集资料。第2周毕业实习，结合课题调研，收集资料。第3周RS-485通信接口的学习。第4周确定初步技术方案，提交开题报告，开题报告审查。第5周学习RS-485总线技术。第6周学习VC.NET编程软件。第7周编程软件学习（STEP2）。第8周英文翻译。第9周编程软件学习（STEP3）。第10周通信控制系统主电路设计。第11周从机系统硬件设计。第12周主机系统程序设计。第13周从机系统程序设计。第14周整个系统调试。第15周撰写论文。第16周交初稿，修改论文。第17周正式交论文及答辩准备。第18周答辩。报告人签字：年月日3、指导教师意见结论：导教师签名：年注：1．开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计开始后两周内完成。2．“设计的目的及意义”至少800字，“设计任务、重点研究内容及进度计划”至少600字。3．指导教师意见：应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否？学生的论证充分否？通过学生的努力，能否完成课题，达到预期的目标？课题及报告的难度、深度、综合性、创造性等是否达到本科生应该具有的要求。4．结论：是否同意进入设计（论文）阶段。月日武汉理工大学毕业论文（设计）目录中文摘要……ⅠAbstract……Ⅱ绪论……11.系统组成结构……21.11.21.31.41.5RS-232/RS-485转换器……2RS-485总线……3单片机从机……3系统通信设置……4计算机主机用户界面……42.系统硬件设计……62.1RS-485通信原理与设计……62.1.1总线匹配问题……62.1.2引出线问题……72.1.3地线与接地问题……72.1.4总线负载能力与通讯电缆长度之间的关系……82.1.5RS-485常规接线电路……92.1.6RS-485零延时接线电路……92.22.3RS-232/RS-485转换器……11温度采集与显示从机设计……122.3.1温度采集与显示从机的单片机最小系统……122.3.2温度采集与显示从机的数据显示电路……122.3.3温度采集与显示从机的温度采集电路……132.3.4温度采集与显示从机的RS-485通信电路……132.4多路开关控制从机设计……142.4.1多路开关控制从机的单片机最小系统……142.4.2多路开关控制从机的开关控制电路……143.系统程序设计……163.1计算机与单片机通信程序设计……163.1.1通信协议的编制原则……163.1.2本系统通信协议编制……17武汉理工大学毕业论文（设计）3.23.33.43.53.6计算机主机界面程序设计……21计算机主机串口API编程步骤……23温度采集与显示从机程序设计……24多路开关控制从机程序设计……24数据校验……253.6.1奇偶校验……253.6.2求和校验……253.6.3循环冗余码校验……254.系统调试……274.14.24.3硬件调试……27通信调试……27远程控制调试……29结束语……30致谢……31参考文献……32附录……33武汉理工大学毕业论文（设计）摘要本文主要在RS-485总线和测控系统原理基础上介绍了基于RS-485总线的数据通信与远程控制系统，整个系统包括一台计算机主机和多台AT89S51、AT89C2051单片机从机。主机主要处理数据并分配从机工作任务，从机按其功能分为测量采集数据从机和控制多路开关从机。主机经过RS-232/RS-485转换器与从机进行数据通信，将从机附近的信息传到主机，经过主机综合处理各从机数据，从而控制从机进行相关操作控制多路开关，达到远程控制的目的。而如何实现单片机与计算机之间的通信是整个系统结合成为一体工作的关键。关键词：RS-485；数据通信；远程控制I武汉理工大学毕业论文（设计）AbstractOnthebaseofRS-485busandmonitoringsystemprinciples,thispaperintroducesthedatacommunicationsbasedonRS-485busandRemotecontrolsystem.TheentiresystemincludesonecomputermasterandseveralAT89S51、AT89C2051SingleChipMachinesastheguests.Masterprocessesofdataandassignstaskstotheguest.Guestincludesmeasurementcollectiondataguestandmultipartcontrolswitchguestintermsofitsfunction.MastercommunicateswithguestbyRS-232/RS-485converters.Ittransferstheinformationneartheguesttothemaster.Andthenduringthemasterintegratedtreatmentsthedatafromtheguests,itcontrolsmultipartcontrolswitches,atlastitmakestheremotecontrollingcometrue.HowtomakethecommunicationbetweentheSingleChipMachinesandcomputermastercometrueisthekeyofthewholesystem.Keywords:RS-485；digitialcommunication；RemotecontrolII武汉理工大学毕业论文（设计）绪论近年来，大规模集成电路的飞速发展，计算机技术不断地推广应用，传统的仪器仪表、数字测量技术在数据采集方面升华到一个全新的阶段。计算机技术已成为当代数据采集和自动控制的核心技术。而随着科学技术的进步，数据采集与控制系统越来越趋向数字化、智能化、远距离方向发展。在这样的系统中通常采用多个单片机独立构成子系统作为前端测控核心，即主要负责数据采集及控制执行等，而整个系统的协调与分工则是由计算机来完成的。其中单片机优越的性价比和灵活的功能配置而被广泛应用于控制领域。因此，结合两者组成了数据采集与控制的网络系统。通过应用数据采集与控制的网络系统技术，可以稳定和优化生产工艺、提高产品质量，降低能源和原材料消耗，降低生产成本。更为重要的是通过应用数据采集与控制的网络系统技术还可以降低劳动者的生产强度，并且提高管理水平，从而带来极大的社会效益。正因为如此，数据采集与控制的网络系统技术得到了迅速的发展，并广泛地应用于工业、农业、交通、环保、军事、楼宇、医疗等领域。相信在不久的将来还会进入家庭，成为一种与每个人密切相关的技术。串行通信是计算机与外部设备进行数据交换的重要渠道，并且由于其成本低、性能稳定、遵循统一的标准，因而在工程中被广泛应用。目前，有多种接口标准可用于串行通信，包括RS-232、RS-422、RS-423和RS-485。RS-232是最早的串行接口标准，在短距离、较低波特率串行通信中得到了广泛应用。其后发展起来的RS-422、RS-485是平衡传送的电气标准，采用差动的两线发送、两线接收的双向数据总线两线制方式，比起RS-232非平衡的传送方式在电气指标上有了大幅度的提高。在上述的网络系统中，近距离通信可以采用RS-232通信标准实现，通信距离视负载而定，但最多不超过十几米，为了进一步扩大通信距离可以采用RS-485标准通信，其通信有效距离可达1200米。如需更远距离只需加中继器即可。本文正设计的是基于RS-485总线上的数据通信与远程控制的网络系统。那么，如何实现单片机与计算机之间的通信，是整个系统能否结合成为一体工作的关键。本系统利用VC.NET语言编制了自定义协议下主机的控制程序，通过计算机的RS-232接口与标准的RS-232/RS-485转换器，成功的实现了这一关键，达到了数据通信与远程控制的目的。1武汉理工大学毕业论文（设计）1.系统组成结构本系统主要由一台计算机主机，多台AT89S51、AT89C2051单片机从机，以及RS-232/RS-485转换器构成。如图1-1所示为系统原理图，