基于RS485的遠程控制系統設計

MAX485接口芯片是MAXIM公司的一種RS 485芯片，采用單一電源+5 V工作，額定電流為300μA，采用半雙工通訊方式，它完成將TTL電平與：RS 485電平之間轉換的功能。

3 接口電路
PC機有一個(gè)功能強大的可編程異步串行控制器8250和兩個(gè)采用RS 232C串行通信標準的接口COM1，COM2，而單片機中有一個(gè)TTL電平的可編程串口，采用RS 485進(jìn)行串行通信，目前常用的方法是將RS 232接口轉換成RS 485接口，然后用RS 485進(jìn)行長(cháng)距離、高速的串行異步通信。利用PC現有的RS 232接口，本系統選用專(zhuān)用的RS 232／485轉換芯片S2 485實(shí)現232到485的轉換，在進(jìn)行完傳輸后，再通過(guò)MAX485實(shí)現TTL與RS 485之間的轉換。電路結構圖如圖3所示。

C8051F020單片機內集成了多種數字部件，它通過(guò)優(yōu)先權交叉開(kāi)關(guān)譯碼器，按優(yōu)先權順序將端口0～3的引腳分配給數字外設，本系統中要用到UART0通用串口和PC機相連，該通用串口需要占用兩個(gè)通用引腳，根據優(yōu)先級順序將P0．0和P0．1引腳分配給UART0。
在應用時(shí)，將RS 485總線(xiàn)的兩條數據線(xiàn)分別接至MAX485的A、B兩端，將RO經(jīng)過(guò)反相器后接至單片機的P0．1(即RX0)引腳。半雙工通信方式在任何時(shí)刻只能有一方處于發(fā)送狀態(tài)，所以將控制端RE和DE短接后接至單片機的P2．1引腳即可實(shí)現對MAX485通信方式的選擇。此外，由于主機發(fā)出的信號是從TTL先轉成RS 232，再由RS 232轉換成RS 485標準的，而從機在接收時(shí)，是將RS 485電平直接轉換成了TTL電平，所以需要在單片機與MAX485之間加反相器，才能還原相位正確的信號。本系統還采用光隔電路，在無(wú)信號傳輸時(shí)將MAX485和單片機進(jìn)行隔離，減小了各器件間可能存在的干擾。

4 繼電器控制電路
固態(tài)繼電器(又名固體繼電器，Solid State Relay，SSR)是用分離的電子元器件、集成電路及混合微電路技術(shù)結合發(fā)展起來(lái)的一種具有繼電特性的無(wú)觸點(diǎn)式電子開(kāi)關(guān)。較之其他工作方式的繼電器，固態(tài)繼電器具有壽命長(cháng)、可靠性高、開(kāi)關(guān)速度快、電磁干擾小’、無(wú)噪聲、無(wú)火花等特點(diǎn)。
4．1 固態(tài)繼電器原理分析
固態(tài)繼電器是采用半導體器件代替傳統電接點(diǎn)作為切換裝置的具有繼電器特性的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，為四端有源器件，其中兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸入輸出之間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉變成通態(tài)，從而接通交流或直流電路。
固態(tài)繼電器就相當于一個(gè)無(wú)觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)，如圖4所示，通過(guò)對輸入控制端信號的給定，對交流或直流電源的通斷進(jìn)行控制。

4．2 固態(tài)繼電器構成的控制系統
本系統中，每臺從機上所搭載各硬盤(pán)的數據線(xiàn)均與PC機的主板相連。主控機發(fā)出指令后，由安裝在從機內的控制單元進(jìn)行接收，并通過(guò)控制固態(tài)繼電器來(lái)完成對目標硬盤(pán)電源的驅動(dòng)，從而實(shí)現硬盤(pán)的選擇功能。在無(wú)控制信號時(shí)，繼電器控制端的兩端電勢相等，電位差為0。當接收到控制信號后，單片機在經(jīng)過(guò)處理后，相應的I／O口產(chǎn)生高電平，引導開(kāi)關(guān)三極管導通，繼電器的控制端隨即接地，在繼電器控制端的兩端就產(chǎn)生了大小為Vcc的電位差，繼電器的輸出端轉變?yōu)橥☉B(tài)，外部電源便可通過(guò)電源接口給相應的硬盤(pán)供電。其電路圖如圖5所示。

5 軟件及通信協(xié)議的設計
控制器軟件主程序包括初始化程序和主程序，以及串口的中斷服務(wù)子程序。主控機發(fā)送的信息大小為一個(gè)字節，包含兩部分內容：高四位是地址，低四位是數據。由于RS 485總線(xiàn)并未對內部各節點(diǎn)的地址給出明確的定義，所以本系統在單片機的P3．4～P3．7 I／O口外置一個(gè)四位撥碼開(kāi)關(guān)，通過(guò)調節撥碼開(kāi)關(guān)賦給各控制單元互異的地址，分別定義為0001，0010，OO11，0100，0101，0110，0111。數據部分所包含的信息就是待選擇硬盤(pán)的地址，每臺從機中各硬盤(pán)的地址依次為0001，0010，0011。