基于RS－485總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　1.1.5 通信模塊

　　總線采用雙絞線差分傳輸方式，可連接成半雙工和全雙工方式，最遠(yuǎn)傳輸距離為112 km. 系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(jié)點(diǎn)成為主節(jié)點(diǎn)，處于發(fā)送狀態(tài)，并向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，其他的節(jié)點(diǎn)都必須處于接收狀態(tài)，如果2 個(gè)或2 個(gè)以上節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，將導(dǎo)致所有發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)失敗，因此通信網(wǎng)一般采取主從式即主節(jié)點(diǎn)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信時(shí)序，使總線上的各節(jié)點(diǎn)分時(shí)使用總線，解決總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臎_突。

　　總線驅(qū)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(dá)的靜電放電沖擊，片內(nèi)集成4 個(gè)瞬時(shí)過壓保護(hù)管，可承受高達(dá)的瞬態(tài)脈沖電壓，因此它能顯著提高防止雷電損壞器件的可靠性。對(duì)一些環(huán)境比較惡劣的現(xiàn)場(chǎng)，可直接與傳輸線相接，而不需要任何外加保護(hù)元件。該芯片還有一個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)，當(dāng)輸入端開路時(shí)，其輸出為高電平，這樣可保證接收器輸入端電纜有開路故障時(shí)，不影響系統(tǒng)的正常工作。另外它的輸入阻抗為RS - 485 標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗的2 倍（ ≥24 kΩ） ,故可以在總線上連接64 個(gè)收發(fā)器。芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)了限斜率驅(qū)動(dòng)，使輸出信號(hào)邊沿不會(huì)過陡，使傳輸線上不會(huì)產(chǎn)生過多的高頻分量，從而有效扼制電磁干擾?？偩€驅(qū)動(dòng)芯片和單片機(jī)的連接采用間接連接，如圖7 所示。

圖7 　總線驅(qū)動(dòng)芯片和單片機(jī)間的間接連接圖

　　1.1.6 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

　　該模塊用來存儲(chǔ)下位機(jī)傳過來的壓力數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的基本要求是存儲(chǔ)容量要大，掉電數(shù)據(jù)不容易丟失，能保存較長(zhǎng)時(shí)間，易于擴(kuò)展容量?；谝陨弦?，選用了遵循總線串行擴(kuò)展技術(shù)的24C256。單片機(jī)和24C256 之間的數(shù)據(jù)交換完全遵照IIC 總線的規(guī)定，即單片機(jī)作為主機(jī)，24C256 作為從機(jī)，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)：開始、停止、數(shù)據(jù)和應(yīng)答） 來確定。24C256 和單片機(jī)的連接圖如圖8 所示。

圖8 　24C256 和單片機(jī)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(tǒng)產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)，它和單片機(jī)的連接如圖9 所示?？僧?dāng)作單片機(jī)的外部RAM處理，通過P0 口對(duì)DS12C887 進(jìn)行操作，通過其中斷引腳IRQ向單片機(jī)發(fā)出中斷，使單片機(jī)讀出時(shí)間。

圖9 　DS12C887 和單片機(jī)連接圖

2 軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件框圖如圖10 所示。一級(jí)目錄分為上位機(jī)程序、通信程序和下位機(jī)程序；二級(jí)目錄分為數(shù)據(jù)采集程序模塊、模擬多路開關(guān)控制程序模塊、數(shù)據(jù)處理程序模塊、下位機(jī)通信程序模塊、上位機(jī)通信程序模塊、顯示程序模塊、存儲(chǔ)程序模塊、時(shí)鐘程序模塊以及鍵盤控制模塊。每個(gè)二級(jí)程序模塊又由更小的函數(shù)組成，這樣的設(shè)計(jì)方法容易修改和測(cè)試。

3 結(jié)語

　 軟件程序設(shè)計(jì)按照自頂向下的原則，按功能模塊化劃分采用C 語言編程實(shí)現(xiàn)各模塊功能，以子程序的形式進(jìn)行封裝對(duì)外部提供規(guī)定的接口，再按照系統(tǒng)流程要求進(jìn)行模塊組合最后實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)。