第五章通信原理及接口电路设计_智能仪表原理与设计
第三章开关量输入输出通道1
单片集成程控放大器LH0084
3 隔离放大器
3.4.4 采样/保持器
1 作用：保持快速变化信号的指定时刻的大小
2 原理：
3.4.5 ADC
1 选择时主要考虑的因素：
• MCU内置，还是外置 • 精度 • 速度
2 常用ADC的种类：
• 双积分型 • 逐次比较型 • ∑−∆型 10-14位 8-12位 14-24位
P1.3
P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
3.2.3 中断控制式DI
89C51
P1.0 P1.1
DI信号经过隔
隔离保 护、电 平变换 电路
P1.2
P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
INT1
离保护、电平变换
电路后送到MCU的
外设
某个I/O端口，外部 设备通过一条信号
线通知MCU外部信
3.1.3 输入/输出的控制方式
一、无条件传送方式
直接进行数据传送（接口电路十分简单）
数据
MCU I/O
数据
外设
二、条件（查询式）传送方式
先查询I/O设备当前状态，若准备就绪，则交换数据，否则循环查询状 态。下图为输入端口的条件传送示意图。 优点：可协调外设和CPU的时间差别，接口电路较简单。
DB
补偿，恒温发热，限流，过流保护，液面，气 流测量，电机启动，彩电彩显消磁，延时控制， 非线性振荡等方面。
四、隔离保护
当信号源和仪表之间距离较大时，两地间地电位差会比较大，形成
很大的共模电压。所以应在信号源和仪表之间采取隔离措施以保护仪表
电路的安全。
如图，当两地之间的地电位相差ΔV时，信号源的12V电压对于仪表来 说就成为12V+ ΔV了。而Δ V可能很大。
RS485总线通信系统的设计及实现毕业论文
RS485总线通信系统的设计及实现毕业论⽂本科学⽣毕业论⽂论⽂题⽬：RS485总线通信系统的设计与实现学院：年级：专业：姓名：学号：指导教师：摘要⽆论是⼯业控制还是信号测试领域，实现不同通讯协议的数据融合都有着迫切需要。
但是⽬前市场中存在的协议转换器只能满⾜两种协议之间的转换，如RS485转RS232，USB转RS485等，但是经常存在着多种数据总线并存的情况，因此研制多种总线协议转换的设备有着⽐较⼤的实际意义。
除此之外，⽬前接⼝标准的RS485总线通信协议不统⼀，需设计⼀个⾼效稳定的通信协议。
基于以上原因，本论⽂提出⼀种基于⾼速RS485的多总线通信系统。
整个系统包含多个RS485节点，各个节点包含的通讯接⼝包括RS232，RS485和USB，从⽽实现这三类总线的通讯协议的转换。
设计并实现了⼀种适⽤于微机和单⽚机之间串⾏通信的通信协议，采⽤RS485简便，通信可靠性⾼总线标准，可⽤于⼯业测控和控制现场。
实验结果表明，该通信协议是切实可⾏的，达到了预期的设计要求。
关键词RS485总线；主从式；多机通信；通信协议AbstractWhether in the field of industrial control or signal test, the achievement of data fusion which is based on different communication protocol is urgent needed. However, in the current market, protocol converter can only achieve conversion between two protocols, such as RS485 to RS232, USB to RS485 and so on. Cases of coexistence data bus, it has great practical significance to develop an equipment for protocol conversion among different buses.Based on the reasons above, a high-speed RS485-based multi-bus communication system is presented in this paper. The entire system which is used to realize the three categories of bus communication protocol conversion consists of someRS485 nodes, each node contains the communication interfaces including RS232, RS485 and USB. In the practical application, the number of nodes can be changed as required to formsystem, for achievement of data fusion between a variety of bus communication protocol.Key wordsRS485 bus; Serial Bus; Protocol Conversion; Communication protocol⽬录摘要............................................................................................................................. I Abstract .....................................................................................................................II 第⼀章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 RS485总线通信系统研究现状 (2)第⼆章RS485介绍 (4)2.1 RS485标准 (4)2.2 MAX485芯⽚介绍 (4)2.3 RS485总线组⽹⽅式 (5)2.4 RS485⽅式构成的多机通信原理 (5)第三章系统协议及硬件设计 (7)3.1 RS485通信协议设计 (7)3.1.1 物理层设计 (7)3.1.2 数据链路层设计 (8)3.1.3 应⽤层设计 (8)3.1.4 通信协议 (8)3.2 系统硬件设计 (10)3.2.1 PC与RS485总线的接⼝ (10)3.2.2 RS485⽅式构成的多机通信 (10)3.2.3 单⽚机与PC机串⾏通信系统构成 (11)第四章系统的软件实现 (12)4.1 上下位机的关系 (13)4.2 下位机通信软件的设计 (14)4.3 上位机通信软件的设计 (16)4.3.1 通信协议设计 (16)4.3.2 多机传输 (17)4.3.3 差错控制 (18)4.4 程序设计 (19)第五章系统问题解决措施 (20)5.1 总线隔离 (20)5.2 失效保护 (20)5.3 电磁⼲扰问题 (20)结论 (22)参考⽂献 (23)致 (24)第⼀章绪论所谓通信，不仅仅要实现数据的传输，更应该体现准确性，也称可靠性传输，最好具有⼀定的纠错和检错能⼒。
WT-400系列智能数显控制变送仪表的设计及应用
数 据采集 。框 图如 图 １所示 ：
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图 ３ Ｒｓ一２３２接 口原 理 图
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４系统 软件设 计
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软件 系统 由主程序 和若干个 子程 序组成 ，有 动态扫 面显示 、定时 中
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断服务子程序。还有几个主要的功能模块，例如 ：Ａ／Ｄ转换模块、ＬＥＤ显
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示模 块 、数字 滤波模 块 、参数 设置模块 等 。系统 程序都 固化 在 ＡＴ８９Ｓ５２
园
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片 内 ＲＯＭ 中 ，主程序设 计流程 图如 下 ： ５现场应用 ｗ ｒ－４ｏｏ系列智 能 数显控
图 １ 原 理 框 图
制变送 仪表适 用于 温度 、压 力 、
图 ４ 主 程 序 流程
１９９８．
［２］孙 涵芳 ，徐 爱 卿．ＭＣＳ－５１／９６系列单 片机 原理 及应 用『Ｉ ．北京 ：北 京航
空航 天大学 出版社 ，１９９６．
［３惭 宁，胡学军．单片机与控制技 术［Ｍ】北京：北京航空航 天大学出版社 ，
２００５．
图 ２模拟 量输入
［４］王福瑞．单片微机测控 系统设计大全［Ｍ】．北京：北京航 空航天大学出版
维修 便 捷 、快 速 ，为 生产 保 驾 护航 。 关 键 词 ：变 送仪 表 ；监 测 ；单 片机
１引言
ＥＩＡ ＲＳ－－２３２Ｃ是 目前最 常用 的串行 接 口标 准 ，用 于实现计 算机与
大多数生产过程的经济效益在一定程度上取决于他们对生产过程 计算机之间、计算机与外设之间的数据通信。该标准的目的是定义数据
基于单片机制作高频DDS信号发生器
基于单片机制作高频DDS信号发生器在现代科学和电子技术的不断进步下，数字信号发生器（DDS）已经成为了频率控制和生成的重要工具。
尤其是高频DDS信号发生器，其在雷达、通信、电子对抗等领域的应用具有不可替代的地位。
本文将介绍如何使用单片机制作高频DDS信号发生器。
一、DDS技术概述DDS，全称Direct Digital Synthesizer，即直接数字合成器，其工作原理是将数字信号通过数模转换器（DAC）转换成模拟信号。
DDS 技术的核心是相位累加器，它将输入的数字信号的相位进行累加，从而生成新的频率信号。
二、硬件设计1、单片机选择：本设计选用具有高速、低功耗、高集成度的单片机，如STM32F4系列。
2、频率控制字：通过设置频率控制字（FCW），可以控制输出信号的频率。
频率控制字由一个16位二进制数组成，表示了相位累加的步进大小。
3、存储器：使用Flash存储器存储预设的频率波形数据。
4、DAC：数模转换器将存储器中的波形数据转换成模拟信号。
本设计选用具有高分辨率、低噪声、低失真的DAC芯片。
5、滤波器：使用LC滤波器对DAC转换后的信号进行滤波，以得到更加纯净的信号。
三、软件设计1、相位累加器：相位累加器是DDS的核心，它将输入的数字信号的相位进行累加，从而生成新的频率信号。
2、波形查找表：将所需的波形数据存储在波形查找表中，通过查表的方式获取波形数据，可以大大提高DDS的工作效率。
3、控制逻辑：控制逻辑负责处理输入的控制信号，如启动、停止、频率控制字等。
4、通信接口：为了方便远程控制，需要设计通信接口，如SPI、I2C 等。
四、性能测试1、频率范围：测试DDS输出信号的频率范围是否满足设计要求。
2、频率分辨率：测试DDS输出信号的频率分辨率是否达到设计要求。
3、信号质量：测试DDS输出信号的信噪比、失真度等指标是否满足设计要求。
4、稳定性：长时间运行后，测试DDS输出信号的频率是否稳定。
5、远程控制：测试通信接口是否正常工作，可以通过计算机或者其他控制器对DDS进行远程控制。
(单片机原理及应用)第8章AT89C51串行通信及其应用
目录
• at89c51简介 • at89c51串行通信原理 • at89c51串行通信应用实例 • at89c51串行通信编程 • at89c51串行通信常见问题及解决方案
01 at89c51简介
at89c51单片机简介
at89c51是一种基于CMOS技术 的8位微控制器，由Atmel公司
解决方案
针对信号干扰问题，可以采取增加信 号线屏蔽、优化电源滤波等措施；针 对通信协议不匹配问题，需要统一发 送和接收设备的通信协议；针对数据 校验不通过问题，可以在数据传输过 程中加入校验码，并在接收端进行校 验。
串行通信接口电路设计问题
总结词
接口电路设计不合理可能导致串行通信性能下降或通信失败。
波特率设置
波特率是数据传输的速率， 需要根据实际情况进行合理 设置，以保证数据传输的稳
定性和正确性。
数据校验
为了防止数据传输过程中出 现错误，需要进行数据校验 ，常用的校验方法有奇偶校
验和CRC校验等。
硬件流控制
当数据传输速率较高时，可 以采用硬件流控制来保证数 据传输的稳定性，常用的硬 件流控制方式有RTS/CTS流 控制和XON/XOFF流控制。
串行通信的基本概念
串行通信是一种数据传输方式，数据在单条线路上按顺序一位一位 地传输，具有线路简单、成本低等优点。
at89c51的串行通信接口
at89c51单片机内置一个全双工的串行通信接口，可以同时进行数 据的发送和接收。
串行通信协议
包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等，用于规定数据的传 输格式和顺序。
一个6向量两级中断结构。
片内振荡器和时钟电路。
电力集中抄表系统中DLMSCOSEM通信协议研究
浙江大学硕士学位论文电力集中抄表系统中DLMS/COSEM通信协议研究姓名：宋长进申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：孙斌;金心宇20070501盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。
无线局域网另一个优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以在移动中与网络保持连接。
（２）安装便捷。
无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。
（３）易于进行网络规划和调整。
对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。
重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。
（４）故障定位容易。
有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。
无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。
（５）易于扩展。
无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络，并且能够提供节点问”漫游”等有线网络无法实现的特性。
由于无线局域网有以上诸多优点，因此其发展十分迅速。
最近几年，无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。
２．４．２ＷＬＡ／ｑ在集中抄表系统中的应用由前面的介绍可以看出ＷＬＡＮ相对现有的集中抄表系统的通信方式具有安装便捷、易于维护、网络快速稳定等优点。
对一些早期建筑尤其是文物保护单位，铺设有线网络了能会对建筑本身造成的破坏，ＷＬＡＮ者可将这种破坏降到最低：对偏远小型居民区等铺设有线网络造价高，租用专用线路也是一笔不小的费用。
这时可通过无线网桥进行长达５０ｋｉｎ的远距离接入，可提供高达ｌｌＭｂｐｓ或更高的带宽的链接。
如图２．２所示：图２－２无线网桥的应用对象，用来表示物理设备（电能表）的各功能单元。
图３－３ＣＯＳＥＭ服务器三层结构模型第三层；对象接口层，该层包含若干个遵循ＤＬＭＳ／ＣＯＳＥＭ标准的ＣＯＳＥＭ对象。
检测技术与自动化仪表课程设计指导书
《传感器与检测技术》课程设计一．课程设计目的课程设计的目的是使学生能够将《传感器与检测技术》课程的内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握智能检测（或仪表）系统设计的基本思想和方法。
二．设计方法（一）智能化测量控制仪表的总体设计在设计一台智能化测量控制仪表时，首先要进行仪表的总体设计。
在课程设计中要考虑以下两点。
1．从整体到局部(自顶向下)的设计原则开始时，根据仪表功能和设计要求提出仪表设计的总任务，分别并绘制硬件和软件总框图，然后将总任务分解成一批可以独立表征的子任务，这些子任务再向下分，直到每个低级的子任务足够的简单，可以直接而且容易实现为止。
这些低级子任务可用模块化的方法来实现，有些子任务可以采用某些通用化的模块（模件）实现。
2．经济性要求为了获得较高的性能价格比，设计仪表时不应盲目地追求复杂高级的方案。
在满足性能指标的前提下，应尽可能采用简单的方案，因为方案简单意味着元器件少，可靠性高，从而也比较经济。
在进行实际的产品设计时，还应考虑仪表的可靠性要求、操作和维护的要求等。
（二）智能化测量控制仪表的硬件电路设计1．单片机芯片的选择课题中指定在MCS-51系列单片机中选择机种。
选择时，应考虑单片机的时钟频率、内部程序存储器和数据存储器容量、片内功能部件，以及相关的技术支持等因素。
2．存储器设计如果仪表中所涉及的程序或者数据量使单片机内部存储器难以满足要求时，应设计片外存储器。
3．输入/输出接口的设计单片机从测量环节或者说前向通道（包括A/D转换器和输入电路）输入测量信息、从键盘输入仪表需要的各种数据和信息（如功能选择，量程范围、阈值等）以及向显示器输出测量结果、仪表的工作状态（如报警信息）都需要通过接口电路实现，因此要设计相应的接口电路。
4．测量部分的设计测量部分通常由两大部分组成，即模拟测量部分和A/D转换器。
模拟测量部分如传感器、传感器测量电路、信号放大电路、滤波电路以及其它的信号调理电路都是一些独立的模块或组件，如果已有相应的模块芯片出售，设计时只要选用合适（符合技术要求）的芯片即可；如果没有相应的模块供应，则在设计时要根据仪表的技术指标，自行设计这些组件。
测控技术与仪器(课程介绍)精选全文
模拟电子技术 模拟电子技术是研究各种电子器件、电子电路及其在各领域中的应用技术。是电类专业学生的必修课之一和考研复试课程之一。 它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件，包括功率放大电路、电路、电源稳压电路等为研究方向。
主 要 内 容 一. 测控专业简介 二. 专业教学内容和知识体系 三. 主要课程简介 四. 课程与就业的关系 五. 考研的相关学校简介
一、测控专业简介 测控技术与仪器隶属于仪器科学与技术一级学科。 1998年教育部颁布新的本科专业目录，把仪器仪表类11个专业（精密仪器、光学技术与光电仪器、检测技术与仪器仪表、电子仪器及测量技术、几何量计量测试、热工计量测试、力学计量测量、光学计量测量、无线电计量测试、检测技术与精密仪器、测控技术与仪器）归并为一个大专业——测控技术及仪器。
机械设计原理
专业外语
工程光学
工程力学
控制电机
知识体系
课程体系
主干
专业 基础
自动控制原理
传感器原理及其应用
单片机原理及应用
现代控制理论
Matlab高级编程与工程应用
DSP原理及其应用
电子电路EDA技术
电子电路CAD技术
电气控制技术
非主干
知识体系
课程体系
仪表与过程控制
测控系统原理与设计
智能仪器原理与设计
2. 本专业的相关学科
控制科学与工程学科、信息与通讯工程学科。 考研和就业有交叉 控制科学与工程学科是该专业的理论基础，主要研究自动控制理论和相关算法，为今后在测控技术理论研究和工程实际中提供必要的系统控制概念和方法。 信息与通讯工程学科是该专业的应用基础，主要研究信息通讯的基础理论和相关技术，为测量与控制信息的传输提供必要的理论和技术支持。