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基于单片机的智能485HUB系统


基于单片机的智能485HUB系统 基于单片机的智能485HUB系统 485HUB

毕业设计

摘要: 摘要:通过对485总线的物理隔离,达到减小公共阻抗耦合面积,降低节点间相互干扰程度的目 的.在变电站恶劣的电磁环境中,这种485 HUB星型总线能防止出现一路节点的静态感应电压过 大,瞬态脉冲强压以及信号线差分短接等故障所造成485总线全

面瘫痪的情况. 关键词:485总线;公共阻抗耦合;485 Hub星型总线;可靠性;AT89C51 关键词

Abstract: In order to minish the coupling of common impedance and reduce the interference among loadings on 485 bus, physical isolation of nodes is a practical method. The new 485 Hub star-bus can avoid some failure to function such as high value of static induced voltage , instant pulse voltage and short circuit between two signal lines under the circumstance of transformer substation, which will make the whole bus out of work if some fault happened on the one of the loadings in traditional 485 bus. words:485 Key words:485 bus; coupling of common impendance; 485 Hub star-bus; reliability star-

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一, 概述
1. 课题介绍 2. 单片机最小系统 3. 本课题所做的主要工作



二, 硬件设计
1. 原理分析 2. 硬件框图 3. 功能模块简介 4. 硬件原理图

三, 软件设计
1. 软件流程图 2. 软件关键部分介绍 3. RS-485串口通信软件清单

四, 仿真测试
1. 单片机与485总线的通信的实现 2. 整机仿真的实现

五, 结束语
1. 致谢 2. 参考书目

一,





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临近毕业之际,特以此设计告慰我留恋的大学生活,从此, 临近毕业之际,特以此设计告慰我留恋的大学生活,从此,我将从这里步入社会这所 大学;从此,生活将掀开新的一页! 大学;从此,生活将掀开新的一页! 1. 课题介绍 一些变电站采用支持多节点远距离通信的RS-485总线作为局部监控系统的通信网络,但是 由于485总线的物理结构决定了在变电站强电磁环境的通信过程中需要解决其节点间存在的相 互干扰这一问题,以此提高系统的可靠性. 节点间的相互干扰对总线的影响 485总线上所有的下位机共享一个信号通道,这种物理结构增加了节点间的公共阻抗耦合, 节点之间产生相互干扰,因此在很大程度上降低了系统的可靠性. 首先,变电站的变压器,中控室以及输电线都会通过辐射在附近的通信线上感应出干扰电 压,我们在对485总线上某一节点A测量时发现: 总线上只有一路节点A时 平均电压( V ) 总线上同时挂有其它节点时

0.15 49.95

0.72 76.96

基波频率( Hz )

测量结果显示:节点间的电磁耦合对感应电压的幅值及频率都有很大影响.由于通信线为 双绞线,两根通信线上的感应电压可认为幅值及相位均相同的共模电压.但是双绞线的扭曲不 可能完全一致,节距也不尽相等,所以线间会出现差模电压.根据文献 提供的测量共模电压 累计概率分布图及概率公式,计算出 0.72V 共模电压落入差模电压的概率为 15% ~ 25% ,而 485驱动/接收器接收到 0.2V 的电压时就会动作. 因此, 节点间的相互干扰增加了共模电压数值 以及出现差模信号的比例,从而增大系统误动作的概率. 其次,变电站变压器开关动作时将产生瞬变电磁场.图1,图2为某500kV变电站隔离开关断 开时,某控制信号线中感应出的暂态电压电流波形.
[1]

3

图 1 控制线中的暂态电压

图 2 控制线中的暂态电流

可以看出,变压器附近或者与之相连节点的信号线上的瞬间感应电压/电流均远高于485驱 动/接收器的阈值电压( 12V )/电流( 250mA ),因此,没有良好的限压装置将烧毁节点的 485驱动/接收器,更危险的情况是,总线上其它的节点将通过公共回路的耦合,必然感应出相 同幅值的高压,使总线上所有的节点都受到影响. 最后,变电站室外通信电缆屏蔽层会由于自然磨损,施工不当或恶意破坏等因素,出现两 根通信线短接,致使总线上一直处于逻辑0的状态.根据RS-485协议,下位机把其解释为一个新 的数据起始位并且试图读取后续的数据位,由于永远不会有停止位, 这便会产生一个帧错误结 果,因此也就不会再有节点请求总线,网络将陷于瘫痪状态.

2. 单片机最小系统

1 单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的
系统. 对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机,晶振电路,复位电路.下面给出一 个51单片机的最小系统电路图(图1):

2 详细说明如下: (1) 复位电路: 由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电, RST 脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的 RC 值来决定.典型的 51 单片 机当 RST 脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合 RC 的取值就可以保证可

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靠的复位.一般教科书推荐 C 取 10u,R 取 10K.原则就是要让 RC 组合可以在 RST 脚上产生不 少于 2 个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍. (2) 晶振电路:典型的晶振取 11.0592MHz(因为可以准确地得到 9600 波特率和 19200 波特 率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的 uS 级时歇,方便定时操作), 在本电路中, 12M. 取 (3) 单片机:一片 AT89S51/52 或其他 51 系列兼容单片机.对于 31 脚(EA/Vpp),当接高电 平时,单片机在复位后从内部 ROM 的 0000H 开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部 ROM 的 0000H 开始执行. 1) AT89C51单片机的共 40 个引脚功总共 40 个脚,电源用 2 个(Vcc 和 GND),晶 振用 2 个,复位 1 个,EA/Vpp 用 1 个,剩下还有 34 个.29 脚 PSEN,30 脚 ALE 为外 扩数据/程序存储器时才有特定用处,一般情况下不用考虑,这样,就只剩下 32 个引 脚,它们是: P0 端口 P0.0 - P0.7 共 8 个; P1 端口 P1.0 - P1.7 共 8 个; P2 端口 P2.0 - P2.7 共 8 个; P3 端口 P3.0 - P3.7 共 8 个; 3. 本课题所做的主要工作 本课题的主要工作:利用单片机最小系统外加尽可能少的元器件 1) 485总线与单片机通信的实现 2) 波特率的自动适应 3) 数据通信

二,
1. 原理分析

硬件设计

尽管可以通过改善变电站现场工作环境,降低电磁污染,增加限压装置以及利用短路偏置 等方法提高RS-485总线的稳定性,但是,不从根本上去隔离出现故障的节点,整个总线系统都 将无法工作,因此只有提高总线自身的可靠性,才能保证系统稳定工作.基于此,本文所提出 的485 HUB 星型总线一方面从物理结构上完全隔离节点,同时还从软件上提高抗干扰能力,减 少相互间干扰. 485 HUB中,采用与下位机数目相同的485驱动/接收器,分别与所有节点一一对应,各自独

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立完成本节点的发送/接收数据包的任务.首先,HUB上的单片机截获上位机发送的数据包,进 行地址确认后,控制HUB中与这个地址节点相对应的485驱动器输出使能端,再将截获的数据包 原封不动的发送给驱动器,发送完成后,自动将驱动器转换为接收器,等待下位机的反馈信息. HUB中其它485驱动/接收器的使能端没有受到控制指令, 不改变状态, 只有选通的节点独立通信.

2. 硬件框图 上位机 485 HUB 微处理器(单片机) 控制各路 485 驱动/接收器使能端 485 HUB

驱动/接收器 1

驱动/接收器 n

485 总线 节点 1 节点 n

485 总线

3. 功能模块简介 485电平与TTL电平的转换电路 485电平与TTL电平的转换电路 电平与TTL

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由于RS-232-C接口标准出现较早,难免有不足之处,主要有以下四点: (1) 接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转 换电路方能与TTL电路连接. (2) 传输速率较低,在异步传输时,波特率为20Kbps. (3) 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式,这种共地传输容易产生共 模干扰,所以抗噪声干扰性弱. (4) 传输距离有限,最大传输距离标准值为50英尺,实际上也只能用在50米左右. 1. RS-485的电气特性:逻辑"1"以两线间的电压差为+(2-6) V表示;逻辑"0"以两线间的电压差为 -(2-6)V表示.接口信号电平比RS-232-C降低了,就不易损坏接口电路的芯片, 且该电平与TTL电 平兼容,可方便与TTL电路连接. 2. RS-485的数据最高传输速率为10Mbps 3. RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干能力增强,即抗噪声干扰性好. 4. RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺,实际上可达3000米,另外RS-232-C接口在总 线上只允许连接1个收发器, 即单站能力.而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器. 即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络.因RS-485接口具 有良好的抗噪声干扰性,长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口. 因 为RS-485接口组成的半双工网络,一般只需二根连线,所以RS-485接口均采用屏蔽双绞线传 输.RS-485接口连接器采用DB-9的9芯插头座,与智能终端RS-485接口采用DB-9(孔),与键盘连接 的键盘接口RS-485采用DB-9(针).

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波特率的自适应: 波特率的自适应: 串行接口通常又被简称为串口,英文标识为Serial或COM;现 在的PC 机一般有两个串行口 COM 1 和COM 2 .这两个接口是最早出现在计算机中的标准接口即RS232标准,在这个标准产生 之前每个厂家生产的计算机的外设也都与计算机一起配套生产的,与其它厂家的外设是不兼容 的.RS232标准实在太慢了,现在剩下的这两个接口分别用于方口的鼠标和外"猫".串行口不 同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位 地传送出去的. 虽然这样速度会慢一 些,但传送距离较并行口更长.通常 COM 1 使用的是9 针D 形连接器,而COM 2 有的使用的是 老式的DB25 针连接器. 同(Asynchronous)接口和异步(Synchronous)接口.为了让接收端知道新数据已经出 现在数据线上,用一个同步信号是最方便的.同步通讯的好处是可以使用线路允许的任意频率, 但在实际使用中并不方便,所以现在的串行通讯多使用异步通讯.最早的串行接口RS232就是一 种异步通讯协议.异步通讯就需要协调双方的频率,叫做握手.我们无论用28,36还是56K的 "猫"都能联接到同一接入地址,就是因为在拨号后的那一连串的"嘀嘀"音即握手协调了双 方的通讯频率. RS-485收发器采用平衡发送和差分接收, 因此具有抑制共模干扰的能力;加上接收器具有 高灵敏度,能检测低达200 mV的电压,故传输信号能在千米以外得到恢复.使用RS-485总线, 一对双绞线就能实现多站联网,构成分布式系统,且设备简单,价格低廉,能进行长距离通信, 因而得到了广泛的应用.由于在双绞线上的电平损耗,RS-485标准通信的最大传输距离是1 200 m,因此更远距离的应用中必须使用中继器.网络节点数与所选芯片驱动能力和接收器的输入阻 抗有关.RS-485标准规定了最大总线负载为32个单位负载,若应用中总线负载大于32个单位负 载则必须使用中继器. 1 RS-485中继器原理[12] RS-485是半双工方式,两线双向传送差分信号,具有多点,双向通信能力,即允许多个发 送器和接收器连接到同一条总线上,传输线上信号的传输方向不定.因此,识别和控制好传输 线上的信号传递方向是设计RS-485中继器的关键. RS-485标准规定: 数据信号采用差分传输方式 (differential driver mode) 也称为"平 , 衡传输".它使用一对双绞线,将其中一根线定义为A,另一根线定义为B. 通常情况下,RS485发送器A,B 之间的正电平在+2~+6 V,是一种逻辑状态;负电平在-6~ -2 V,是另一种逻辑状态.在RS-485发送器件中,一般有一个"使能"控制信号,用于控制发 送器与传输线的切断和连接.当"使能"端为低电平时,发送器输出处于高阻状态,称作"第 三态".它是有别于逻辑"1"与"0"的第三种状态.

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对于RS-485接收器,也作出与发送器相对的规定,收,发端通过平衡双绞线将AA与BB 对应 相连.当在接收端A,B 之间有大于+200 mV 的电平时,输出为正逻辑电平;小于-200 mV 时, 输出为负逻辑电平.在接收器的接收平衡线上,电平范围通常为200 mV~6 V. RS-485 接收器同样定义逻辑1(正逻辑电平)为B>A 的状态,逻辑0(负逻辑电平)为A>B 的状态,A,B 之间的压差不小于200 mV.在RS-485 接收器件中,一般也有一个"使能"控制 信号,用于控制接收器与传输线的切断和连接.当"使能"端为高电平时,接收器与传输线切 断,接收器输出为高电平;当 "使能"端为低电平时,接收器输出电平与总线信号的逻辑电平 一致. RS-485中继器原理图如图3所示.正常工作时主要有三个状态:空闲状态,数据从RS-485 收发器U1边的总线往RS-485收发器U2边的总线传送(简称"数据右传状态"),数据从RS-485收 发器U2边的总线往RS-485收发器U1边的总线传送(简称"数据左传状态"). (1)空闲状态 当中继器上电启动运行或总线上没有数据传送时,中继器工作在空闲状态.RS-485收发器 U1,U2均为接收数据状态,U1,U2的EN1,EN2引脚均为低电平. (2)数据右传状态 当RS-485收发器U1边检测到连接其A,B引脚总线上的差动信号有数据向右边传送时,它通 过RS-485收发器U1的RO引脚以RS-232的方式逐位接收数据,并通过RS-485收发器U2的DI引脚以 RS-232的方式逐位输出数据.传送顺序为先传一个低电平起始位,再传8位数据位,最后传1位 高电平结束位,为一数据帧,此段时间U2的EN2引脚应为高电平.此后U2将一直输出高电平直到 下一帧数据到来之前,U2的EN2引脚也应为低电平且处于接收状态. (3)数据左传状态 数据左传状态的过程与数据右传状态一致,只是在一数据帧时间段内U2的EN2引脚应为高 电平. 当总线上干扰较大时也有可能发生总线冲突,数据右传状态和数据左传状态同时发生.此 时,总线上的信号是无效的,但总线冲突(总线双方同时活动)并不需要中继器来处理和解决, 而是由通信协议来处理和防止的.要求总线冲突(或干扰)结束后,RS-485中继器的方向控制 器总能自动恢复正常工作. 2 几种RS-485中继器[16] 现有的RS-485中继器通常采用三种方法来实现: 采用RC充放电延时与RS触发器的配合 ① 来控制RS-485芯片的数据收发方向;② 采用单片机的定时器定时控制RS-485接口收发方向;③ 采用单片机串口监视总线上的数据,通过查表当数据送给本中继器下的终端时才开启数据传输 通道.

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第一种方法的缺点是采用电阻,电容组成延时电路.由于电阻或电容本身的误差,运行 一段时间后电子器件老化产生的误差以及温度的变化,都会影响延时的准确性,而且这种中继 器要求两个字节之间的通信时间间隔必须大于一个字节数据的通信时间才能确保不丢失数据, 因此降低了通信速率. 第二,三种方法的缺点是采用单片机的中断来检测数据帧的起始位.单片机的中断响应 须要一段时间,RS-485总线一个数据位的时间宽度应大于单片机的中断响应时间,终端处理器 才能检测每数据帧的起始位,所以此两种方法的通信速率也受到限制.特别是第三种方法中, 单片机要通过对总线上通信内容的监听进行相应查表来决定本中继器后面的总线是否与前面的 总线连接.这种方法的缺点是要对总线的通信内容进行处理,这不仅降低了通信的实时性,而 且还增加了系统通信协议的复杂性,降低了RS-485总线通信的可靠性. 3 波特率自适应RS-485中继器 在工业现场应用中, RS-485总线的通信速度一般为2 400~115 200 bps, 以前设计的RS-485 中继器控制RS-485收发器收发状态,以一数据帧时间宽度为单元.不同的波特率,控制RS-485 收发器收发状态的时间宽度也不同,所以RS-485总线的通信速度不同,需设置控制RS-485收发 器收发状态的时间宽度,以适应所应用RS-485总线的通信速度. 波特率自适应RS-485中继器的设计思路是: 控制RS-485收发器收发状态,以一数据位时 间宽度为单元.若控制RS-485收发器收发状态时间宽度适应任意波特率的一数据位时间宽度, 则RS- 485中继器适应任意RS-485总线的通信速度.为此设计波特率自适应RS-485中继器. U3,U4为由CA555组成的相对延时单稳触发电路,分别控制RS-485中继器数据左,右传状 态.相对延时单稳触发电路是在由CA555组成的普通单稳触发电路的基础上增加了二极管D1和 D2.当CA555输入引脚TRIG为低电平时,CA555内部和二极管D1,D2将RC延时电路放电,输出Q 端输出高电平;当CA555输入引脚TRIG变为高电平时,CA555内部和二极管D1,D2开始使RC延时 电路充电,延时一段时间(与R×C有关) ,输出Q端输出低电平. . TRIG为CA555的输入信号;Q为CA555的输出信号;Tw为单个或连续低电平数据位的时间宽 度;Trc为U3,U4组成的单稳触发电路中R11×C1(或R12×C2)决定的延时时间宽度,选择小于 RS-485总线最高波特率(如115 200 bps)的数据位的时间宽度为宜.在本设计中,控制RS-485 收发器收发状态的时间宽度始终比总线中传输数据低电平宽度大Trc,而且Trc不会大于任何波 特率的一个数据位的时间宽度.所以本文设计的波特率自适应RS-485中继器适应于工业现场应 用RS-485总线的任意通信速度. 由于波特率自适应RS-485中继器以一数据位时间宽度为单元,所以只有传输低电平数据 位时,输出端RS-485收发器的输出使能才打开,并输出低电平.当传输高电平数据位时,输出 端RS-485收发器的输出使能关闭,RS-485收发器的输出为高阻状态.所以,在每端RS-485收发

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器的输出端需增加上拉电阻,下拉电阻和匹配电阻构成的偏置电路,当输出为高阻状态时,在 匹配电阻上形成表示高电平的差分信号并输出[6]. 为提高波特率自适应RS-485中继器的可靠性,可将U3的输出端经一反相器与U4的低电平 有效的复位端R连接;将U4的输出端经一反相器与 U3的低电平有效的复位端R连接.这样,当从 RS-485中继器的一侧向另一侧传输数据时,消除了同时向相反方向传输数据的可能性. 当总线上干扰较大时也有可能发生总线冲突,数据右传状态和数据左传状态同时发生. 由于实际电路的不完全对称,波特率自适应RS-485中继器只能向一个方向传输数据,并且当总 线冲突(或干扰)结束后,中继器处于空闲状态,即中继器两端的收发器均处于接收状态.

数据通信的实现 数据通信的实现

4. 硬件原理图

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TLC2543 是 TI 公司的 12 位串行模数转换器,使用开关电容逐次逼近技术完成 A/D 转换过程.由于是串行输 入结构,能够节省 51 系列单片机 I/O 资源;且价格适中,分辨率较 高,因此在仪器仪表中有较为广泛的应用.

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2TLC2543 的特点 (1)12 位分辩率 A/D 转换器; (2)在工作温度范围内 10μs 转换时间; (3)11 个模拟输入通道; (4)3 路内置自测试方式; (5)采样率为 66kbps; 3TLC2543 的引脚排列及说明 TLC2543 有两种封装形式:DB,DW 或 N 封装以及 FN 封装,这两种封装的引脚排列如图 1,引脚说明见表 1. (6)线性误差±1LSBmax; (7)有转换结束输出 EOC; (8)具有单,双极性输出; (9)可编程的 MSB 或 LSB 前导; (10)可编程输出数据长度.

12

图 1TLC2543 的封装 表 1TLC2543 引脚说明 引脚号 名称 I/O 说明 1~9,11,12 AIN0~AIN10 I 模拟量输入端.11 路输入信号由内部多路器选 通. 对于 4.1MHz 的 I/OCLOCK, 驱动源阻抗必须 小于或等于 50Ω, 而且用 60pF 电容来限制模拟 输入电压的斜率 15 I 片选端. 在 端由高变低时, 内部计数器复位. 由低变高时,在设定时间内禁止 DATAINPUT 和 I/O CLOCK I 串行数据输入端.由 4 位的串行地址输入来选 择模拟量输入通道 O A/D 转换结果的三态串行输出端. 为高时处 为低时处于激活状态 于高阻抗状态, O 转换结束端.在最后的 I/OCLOCK 下降沿之后, EOC 从高电平变为低电平并保持到转换完成和 数据准备传输为止 地. 是内部电路的地回路端. GND 除另有说明外, 所有电压测量都相对 GND 而言 I 输入/输出时钟端. I/OCLOCK 接收串行输入信号 并完成以下四个功能:(1)在 I/O CLOCK 的前 8 个上升沿, 位输入数据存入输入数据寄存器. 8 (2)在 I/OCLOCK 的第 4 个下降沿,被选通的 模拟输入电压开始向电容器充电,直到 I/OCLOCK 的最后一个下降沿为止. (3)将前一 次转换数据的其余 11 位输出到 DATA OUT 端, 在 I/OCLOCK 的下降沿时数据开始变化.(4) I/OCLOCK 的最后一个下降沿,将转换的控制信 号传送到内部状态控制位 I 正基准电压端.基准电压的正端(通常为 Vcc) 被加到 REF+,最大的输入电压范围由加于本端 与 REF-端的电压差决定 I 负基准电压端.基准电压的低端(通常为地) 被加到 REF电源

17 16 19

DATAINPUT DATA OUT EOC

10 18

GND I/O CLOCK

14

REF+

13 20

REFVcc

4 接口时序 可以用四种传输方法使 TLC2543 得到全 12 位分辩率,每次转换和数据传递可以使用 12 或 16 个时钟周期. 一个片选( )脉冲要插到每次转换的开始处,或是在转换时序的开始处变化一次后保持 为低,直到

13

时序结束. 图 2 显示每次转换和数据传递使用 16 个时钟周期和在每次传递周期之间插入 换和数据传递使用 16 个时钟周期,仅在每次转换序列开始处插入一次 时序. 的时序,图 3 显示每次转

时钟传送时序图(使用

,MSB 在前)

时钟传送时序图(不使用

,MSB 在前)

14

三,
1. 软件流程图

软件设计
等待

在程序中加入信息的多重判断,自动检验,系统运 行状态监视与发生故障时的自动恢复等语句, 一旦出现差 模干扰导致的误码和乱码,经过程序辨别后,可以直接屏 蔽. 为了防止干扰导致程序失控陷入死循环, 采用时间监 视器 Watchdog 芯片 Max813L,监控程序的运行以及单片 机的电源供电. 软件流程图如右图:

上位机命令

正常码? 是 地址识别



使能对应接收器

输出数据包 软件关键部分 关键部分介绍 2. 软件关键部分介绍 数据隔离 数据隔离的目的是从电路上把干扰源和易受干扰的 部分隔离开, 使现场执行装置与上位控制主机保持信号联 系,但不直接发生电的联系.在 485 HUB 中,在反馈信息 的回路中加入高速光电耦合隔离器 6N137,使夹杂在输入 开关量中的各种干扰脉冲都被挡在输出回路的一侧. 使用 485 HUB 后,再次测量相同位置的节点 A,其测 量值如下表: 总线上只有一路节点A时 平均电压( V ) 总线上同时挂有其它节点时 完成 等待返回码 结束字符? 是 使能对应驱动器 否

0.15 49.95

0.17 49.97

基波频率( Hz ) 1.

从测量值中可以看到,485 HUB 中节点之间的干扰明显减小,物理隔离保证了节点的 独立性.

2.

经过试验验证,485 HUB 中即使某节点发生短路故障,其它节点仍能正常工作.

由于变电站的实际情况,本次测试没有捕捉到变压器开关动作时 HUB 端的感应电压,但通

15

过实验室环境模拟,当高于驱动器阈值的瞬态脉冲电压出现在某路节点的通信线上时,其它节 点没有受到干扰. 因此,485 HUB 星型总线保证了当一路节点出现强电磁干扰或短路问题时,不会影响总线 的其它节点,提高了 MTBCF ,降低了 MTTR ,系统的可靠性得到改善.

RS-485串口通信软件清单 3. RS-485串口通信软件清单 串口通信 #include <reg51.h> #include <intrins.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit P12=P1^2; char code str[] = "you are the best! \n\r";

main() { uint j; TMOD=0x20; TL1=0xfd;TH1=0xfd; SCON=0x50; PCON &= 0xef; TR1=1; IE=0x00; P12=1; while(1) {

uchar i=0; while(str[i]!='\ while(str[i]!='\0') { SBUF=str[i]; while(!TI);

16

TI=0; i++; }

for(j=0;j<50000;j++); }

四,
单片机与485 485总线的通信的实现 1. 单片机与485总线的通信的实现

仿真测试

整机仿真的实现 2. 整机仿真的实现 (略)

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五,
1. 致谢

结束语

(1)感谢我的我的指导老师,他们严谨细致,一丝不苟的作风一直是我工作,学习中的 榜样;他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪. (2)感谢同学们对我的帮助和指点.没有他们的帮助和提供资料对于我一个对网络知识 一窍不通的人来说要想在短短的几个月的时间里学习到电子知识并完成毕业论文是几乎不可能 的事情. 2. 参考书目 (1)1TI 模数/数模转换器数据手册(第一册).武汉力源电子股份有限公司,1998/04

(2) 《MCS-51 系列单片机实用接口技术》 作者: 李华 出版社: 北京航空航天大学出版社 出版日期:2001-5-1 (3) 《流行单片机实用子程序及应用实例》 作者: 杨振江 杜铁军 李群 出版社: 西安电子科技大学出版社 出版日期:2002-7-1 (4) 《51 单片机教程》 EDA 学习网(http://eda.sdedu.net) 3.

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3.3 数据隔离 数据隔离的目的是从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开,使现场执行装置与上位控 制主机保持信号联系,但不直接发生电的联系.在 485 HUB 中,在反馈信息的回路中加入高速 光电耦合隔离器 6N137,使夹杂在输入开关量中的各种干扰脉冲都被挡在输出回路的一侧. 使用 485 HUB 后,再次测量相同位置的节点 A,其测量值如下表: 总线上只有一路节点A时 平均电压( V ) 总线上同时挂有其它节点时

0.15 49.95

0.17 49.97

基波频率( Hz ) 3.

从测量值中可以看到,485 HUB 中节点之间的干扰明显减小,物理隔离保证了节点的 独立性.

4. 5.

经过试验验证,485 HUB 中即使某节点发生短路故障,其它节点仍能正常工作. 由于变电站的实际情况,本次测试没有捕捉到变压器开关动作时 HUB 端的感应电压, 但通过实验室环境模拟,当高于驱动器阈值的瞬态脉冲电压出现在某路节点的通信线 上时,其它节点没有受到干扰.

因此,485 HUB 星型总线保证了当一路节点出现强电磁干扰或短路问题时,不会影响总线 的其它节点,提高了 MTBCF ,降低了 MTTR ,系统的可靠性得到改善. 1. 结论 就其物理结构而言,这种 485 HUB 星型总线不同于传统意义上的 485 总线,每个 485 驱动/ 接收器并没有实现一发多收的总线功能,而是以点对点的星型连接实现了 485 HUB 的功能,可 以说本方案中系统可靠性的提高是以增加 485 驱动/接收器的数目为代价的.但是,485 HUB 结 构简单,对工作环境要求不高,其高可靠性和稳定性特别适用于变电站这种远程控制系统,因 此就其性价比而言,超过了传统的 485 总线. RS-485 HUB 星型总线已经运用在一些变电站远程控制系统中,运行稳定,抗干扰能力较之 以前有所提高,可以满足现场要求. [1] [2] [3] 禄贵祯 蒋克华 通信系统中的电磁兼容理论与技术[M] 北京广播学院出版社 2000 Jan Axelson (著) 精英科技 (译) 串行端口大全[M] 中国电力出版社 2001 孙竹森 张禹芳 张广州等 500KV 变电站的电磁骚扰和防护措施的研究(一) 高电压

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技术[J] 2000 年 2 月 黄 建(1953-) ,男,北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院电气工程系,副教授, 高级研究员.电话:010-82317394, 周 燕(1980-) ,女,单位同上,硕士研究生.主要研究方向为变电站中 485 总线的可靠性 及其电磁兼容特性.

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