基于RS485的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(zhuǎn)換的功能。

3 接口電路
PC機(jī)有一個(gè)功能強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)的接口COM1，COM2，而單片機(jī)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(zhuǎn)換成RS 485接口，然后用RS 485進(jìn)行長(zhǎng)距離、高速的串行異步通信。利用PC現(xiàn)有的RS 232接口，本系統(tǒng)選用專用的RS 232／485轉(zhuǎn)換芯片S2 485實(shí)現(xiàn)232到485的轉(zhuǎn)換，在進(jìn)行完傳輸后，再通過MAX485實(shí)現(xiàn)TTL與RS 485之間的轉(zhuǎn)換。電路結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

C8051F020單片機(jī)內(nèi)集成了多種數(shù)字部件，它通過優(yōu)先權(quán)交叉開關(guān)譯碼器，按優(yōu)先權(quán)順序?qū)⒍丝?～3的引腳分配給數(shù)字外設(shè)，本系統(tǒng)中要用到UART0通用串口和PC機(jī)相連，該通用串口需要占用兩個(gè)通用引腳，根據(jù)優(yōu)先級(jí)順序?qū)0．0和P0．1引腳分配給UART0。
在應(yīng)用時(shí)，將RS 485總線的兩條數(shù)據(jù)線分別接至MAX485的A、B兩端，將RO經(jīng)過反相器后接至單片機(jī)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(jī)的P2．1引腳即可實(shí)現(xiàn)對(duì)MAX485通信方式的選擇。此外，由于主機(jī)發(fā)出的信號(hào)是從TTL先轉(zhuǎn)成RS 232，再由RS 232轉(zhuǎn)換成RS 485標(biāo)準(zhǔn)的，而從機(jī)在接收時(shí)，是將RS 485電平直接轉(zhuǎn)換成了TTL電平，所以需要在單片機(jī)與MAX485之間加反相器，才能還原相位正確的信號(hào)。本系統(tǒng)還采用光隔電路，在無信號(hào)傳輸時(shí)將MAX485和單片機(jī)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(jié)合發(fā)展起來的一種具有繼電特性的無觸點(diǎn)式電子開關(guān)。較之其他工作方式的繼電器，固態(tài)繼電器具有壽命長(zhǎng)、可靠性高、開關(guān)速度快、電磁干擾小’、無噪聲、無火花等特點(diǎn)。
4．1 固態(tài)繼電器原理分析
固態(tài)繼電器是采用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點(diǎn)作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點(diǎn)開關(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(hào)到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)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(dāng)于一個(gè)無觸點(diǎn)的開關(guān)，如圖4所示，通過對(duì)輸入控制端信號(hào)的給定，對(duì)交流或直流電源的通斷進(jìn)行控制。

4．2 固態(tài)繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)
本系統(tǒng)中，每臺(tái)從機(jī)上所搭載各硬盤的數(shù)據(jù)線均與PC機(jī)的主板相連。主控機(jī)發(fā)出指令后，由安裝在從機(jī)內(nèi)的控制單元進(jìn)行接收，并通過控制固態(tài)繼電器來完成對(duì)目標(biāo)硬盤電源的驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)硬盤的選擇功能。在無控制信號(hào)時(shí)，繼電器控制端的兩端電勢(shì)相等，電位差為0。當(dāng)接收到控制信號(hào)后，單片機(jī)在經(jīng)過處理后，相應(yīng)的I／O口產(chǎn)生高電平，引導(dǎo)開關(guān)三極管導(dǎo)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(zhuǎn)變?yōu)橥☉B(tài)，外部電源便可通過電源接口給相應(yīng)的硬盤供電。其電路圖如圖5所示。

5 軟件及通信協(xié)議的設(shè)計(jì)
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(jī)發(fā)送的信息大小為一個(gè)字節(jié)，包含兩部分內(nèi)容：高四位是地址，低四位是數(shù)據(jù)。由于RS 485總線并未對(duì)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)的地址給出明確的定義，所以本系統(tǒng)在單片機(jī)的P3．4～P3．7 I／O口外置一個(gè)四位撥碼開關(guān)，通過調(diào)節(jié)撥碼開關(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(shù)據(jù)部分所包含的信息就是待選擇硬盤的地址，每臺(tái)從機(jī)中各硬盤的地址依次為0001，0010，0011。