基于RS－485總線(xiàn)的數據采集系統

　　1.1.5 通信模塊

　　總線(xiàn)采用雙絞線(xiàn)差分傳輸方式，可連接成半雙工和全雙工方式，最遠傳輸距離為112 km. 系統數據通信采用半雙工通信方式，即整個(gè)網(wǎng)絡(luò )中任一時(shí)刻只能由一個(gè)節點(diǎn)成為主節點(diǎn)，處于發(fā)送狀態(tài)，并向總線(xiàn)發(fā)送數據，其他的節點(diǎn)都必須處于接收狀態(tài)，如果2 個(gè)或2 個(gè)以上節點(diǎn)同時(shí)向總線(xiàn)發(fā)送數據，將導致所有發(fā)送方發(fā)送數據失敗，因此通信網(wǎng)一般采取主從式即主節點(diǎn)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的通信時(shí)序，使總線(xiàn)上的各節點(diǎn)分時(shí)使用總線(xiàn)，解決總線(xiàn)數據傳輸的沖突。

　　總線(xiàn)驅動(dòng)芯片選用RS - 485 接口芯片SN75LBC184 ,它采用單一電源，電壓為3～515 V 時(shí)都能正常工作。與普通的芯片相比，它不但能抗雷電的沖擊，而且能承受高達的靜電放電沖擊，片內集成4 個(gè)瞬時(shí)過(guò)壓保護管，可承受高達的瞬態(tài)脈沖電壓，因此它能顯著(zhù)提高防止雷電損壞器件的可靠性。對一些環(huán)境比較惡劣的現場(chǎng)，可直接與傳輸線(xiàn)相接，而不需要任何外加保護元件。該芯片還有一個(gè)獨特的設計，當輸入端開(kāi)路時(shí)，其輸出為高電平，這樣可保證接收器輸入端電纜有開(kāi)路故障時(shí)，不影響系統的正常工作。另外它的輸入阻抗為RS - 485 標準輸入阻抗的2 倍（ ≥24 kΩ） ,故可以在總線(xiàn)上連接64 個(gè)收發(fā)器。芯片內部設計了限斜率驅動(dòng)，使輸出信號邊沿不會(huì )過(guò)陡，使傳輸線(xiàn)上不會(huì )產(chǎn)生過(guò)多的高頻分量，從而有效扼制電磁干擾?？偩€(xiàn)驅動(dòng)芯片和單片機的連接采用間接連接，如圖7 所示。

圖7 　總線(xiàn)驅動(dòng)芯片和單片機間的間接連接圖

　　1.1.6 數據存儲模塊

　　該模塊用來(lái)存儲下位機傳過(guò)來(lái)的壓力數據。系統對數據存儲器的基本要求是存儲容量要大，掉電數據不容易丟失，能保存較長(cháng)時(shí)間，易于擴展容量?；谝陨弦?，選用了遵循總線(xiàn)串行擴展技術(shù)的24C256。單片機和24C256 之間的數據交換完全遵照IIC 總線(xiàn)的規定，即單片機作為主機，24C256 作為從機，所有操作都是由SDA 和SCL 2 個(gè)腳位的狀態(tài)（共有4 個(gè)狀態(tài)：開(kāi)始、停止、數據和應答） 來(lái)確定。24C256 和單片機的連接圖如圖8 所示。

圖8 　24C256 和單片機連接圖

　　1.1.7 時(shí)鐘模塊

　　采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS12C887 為系統產(chǎn)生時(shí)間基準，它和單片機的連接如圖9 所示?？僧斪鲉纹瑱C的外部RAM處理，通過(guò)P0 口對DS12C887 進(jìn)行操作，通過(guò)其中斷引腳IRQ向單片機發(fā)出中斷，使單片機讀出時(shí)間。

圖9 　DS12C887 和單片機連接圖

2 軟件設計

　　系統軟件框圖如圖10 所示。一級目錄分為上位機程序、通信程序和下位機程序；二級目錄分為數據采集程序模塊、模擬多路開(kāi)關(guān)控制程序模塊、數據處理程序模塊、下位機通信程序模塊、上位機通信程序模塊、顯示程序模塊、存儲程序模塊、時(shí)鐘程序模塊以及鍵盤(pán)控制模塊。每個(gè)二級程序模塊又由更小的函數組成，這樣的設計方法容易修改和測試。

3 結語(yǔ)

　 軟件程序設計按照自頂向下的原則，按功能模塊化劃分采用C 語(yǔ)言編程實(shí)現各模塊功能，以子程序的形式進(jìn)行封裝對外部提供規定的接口，再按照系統流程要求進(jìn)行模塊組合最后實(shí)現整個(gè)系統。