自動化專業(yè)畢業(yè)論文---遠程液位采集裝置的設計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設計</b></p><p>　　題 目： 遠程液位采集裝置的設計 </p><p>　　學 部： 工學部 </p><p>　　專業(yè)班級： 自動化 </p><p>　　學 號： </p&g

2、t;<p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師姓名： </p><p>　　指導教師職稱： </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　摘要：本設計完成了基于AT89S52的液位數據顯示儀表

3、的軟硬件設計。本設計首先根據液位測量儀表的總體功能要求和國內外顯示儀表發(fā)展趨勢，確定了液位數據顯示儀表的設計要求和總體設計方案。對本系統(tǒng)的各個功能模塊的軟、硬件設計逐一進行闡述、分析、論證。本設計是基于過程控制實驗室中過程控制實驗裝置中的水箱作為液位測量對象，設計了I/V轉換電路，將4~20mA標準電流信號變換成0~2.5V電壓信號，送入具有SPI串行接口功能的TLC2543模/數轉換器，進行模/數轉換。本設計采用美國ATMEL公司生產

4、的低功耗，高性能COMS型8位單片機AT89S52作為微處理器。同時采用HD7279作為人機接口電路，完成了4按鍵的輸入和4位LED實時顯示液位數字量。本設計同時考慮了可靠性設計采用看門狗X25045作為低電壓監(jiān)測、數據掉電保護和防止程序跑飛。設計完成了RS485通信接口電路和軟件協議。數顯儀表具有測量值溢出報警功能。在軟件方面，設計了數字濾波子程序，按鍵處理子程序和顯示子程序，通信中斷子程序。本設計完成的是一種專用的數據顯示儀表的設計

5、，可用于生產過程中的液位數據的顯示，不僅實現了對工業(yè)生產的有效監(jiān)控</p><p>　　關鍵詞：液位檢測；A/D轉換；RS485；顯示儀表；X25045</p><p>　　Abstract: This design completed based on the liquid level data display instrument AT89S52 design of the softw

6、are and hardware. This design according to the overall level measurement instrument function requirement and domestic and international display instrument development trend, and determine the level data display instrumen

7、t design requirements and overall design scheme. Modules of this system of software and hardware design, detail by detail discussion and analysis demonstrated. This design</p><p>　　Key words: Level detection

8、; A/D conversion；RS485 ; Display instrument; X2504</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p>　　1.1 課題研究背景1</p><p>　　1.2 顯示儀表及其特點1<

9、/p><p>　　1.3 顯示儀表國內外概況2</p><p>　　1.4 本設計的研究目的及意義2</p><p>　　第2章 液位數據顯示儀表的硬件設計3</p><p>　　2.1 硬件總設計3</p><p>　　2.2 單片機介紹及最小系統(tǒng)的設計3</p><p>　　2.2.1

10、 單片機介紹3</p><p>　　2.2.2 最小應用系統(tǒng)的設計5</p><p>　　2.3 液位信號采集部分的設計5</p><p>　　2.3.1差動變極距式電容壓力傳感器介紹5</p><p>　　2.3.2 液位信號采集的設計7</p><p>　　2.4 A/D轉換器TLC2543電路設計7&

11、lt;/p><p>　　2.4.1 TLC2543介紹8</p><p>　　2.4.2 TLC2543與單片機電路設計9</p><p>　　2.5 按鍵及顯示驅動芯片HD7279A電路設計9</p><p>　　2.5.1 HD7279A介紹9</p><p>　　2.5.2 按鍵與顯示電路設計12</

12、p><p>　　2.6看門狗電路及聲光報警電路設計13</p><p>　　2.6.1 X25045芯片的功能14</p><p>　　2.6.2 基于X25045的看門狗電路設計14</p><p>　　2.6.3 聲光報警電路設計15</p><p>　　2.7 本章小結15</p><p

13、>　　第3章 系統(tǒng)軟件的設計16</p><p>　　3.1 主程序設計16</p><p>　　3.2 數據采集子程序設計17</p><p>　　3.3 按鍵處理子程序設計17</p><p>　　3.4 數據顯示子程序設計20</p><p>　　3.5 中斷通訊子程序設計21</p>

14、;<p>　　3.6 系統(tǒng)數字濾波抗干擾設計23</p><p>　　3.7 本章小結24</p><p>　　第4章 RS485通訊24</p><p>　　4.1 通訊方式介紹24</p><p>　　4.2 RS485通訊電路的設計27</p><p>　　4.2.1 MAX485芯片介紹

15、27</p><p>　　4.2.2 基于MAX485芯片的通訊電路設計27</p><p>　　4.3 RS485方式構成的多機通信網絡28</p><p>　　4.4 數據傳輸協議29</p><p>　　4.5 本章小結31</p><p>　　5.1 系統(tǒng)硬件抗干擾技術31</p>&

16、lt;p>　　5.2 系統(tǒng)軟件抗干擾技術34</p><p>　　5.3 本章小結35</p><p><b>　　結束語35</b></p><p><b>　　參考文獻36</b></p><p><b>　　致 謝38</b></p>

17、<p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　1.1 課題研究背景</p><p>　　液位測量一直與自動化密切相關，液位的測量幾乎遍及生產與生活的各個領域，尤其是工業(yè)生產過程領域?；?、石油、礦山等企業(yè)總是有許多盛液的反應鍋(罐)或貯槽需要測定液位；水電、港務、航道等部門也需要測定水庫、港口或航道的水位；國防部門等需要測定飛機、坦克之類的動

18、力油箱中的油位。從測量范圍來說，小的只有幾十個厘米，大的可達幾十米；從精度要求來說，有的只允許1毫米誤差，有的卻允許幾厘米甚至幾十厘米的誤差；從測量環(huán)境和條件來說，有的很簡單，有的卻非常復雜。</p><p>　　近年來由于微電子技術的發(fā)展使得液位檢測技術發(fā)生了根本性變化。新的檢測原理與電子部件的應用使得液位測量儀更趨向小型化和微型化，特別是一些小型現場液位開關發(fā)展極快，如超聲液位計和振動式液位開關，由于沒有可動

19、部件，所以可靠性高，不僅可現場顯示，而且可以發(fā)出控制信號。與此同時，液位檢測也在向著智能化發(fā)展，在液位測量領域內廣泛應用微處理技術，以實現故障診斷和報警，目的是提高測量的精確度、可靠性、安全性和多功能化。</p><p>　　1.2 顯示儀表及其特點</p><p>　　在工業(yè)生產自動控制過程中，顯示儀表應用十分廣泛且是測控系統(tǒng)中不可缺少的一部分。顯示儀表與不同的傳感器、變送器配合使用，可

20、把生產過程中人們感興趣的溫度、壓力、流量、物位等測量結果進行顯示，以方便人們正確把握生產的現場狀態(tài)，有效控制整個生產流程，保證生產能穩(wěn)定、有序、安全地進行。</p><p>　　顯示儀表是一種智能儀表，智能儀表是一類新型的電子儀器，它由傳統(tǒng)的儀表發(fā)展而來，但與傳統(tǒng)的儀表有很大的區(qū)別。</p><p>　　智能儀表具有如下新特點和新功能：校零功能在每次采樣后對傳感器的輸出值自動校零，從而大大

21、降低了因漂移變化造成的誤差；量程的自動切換功能可根據測量值和控制值的大小改變測量范圍和控制范圍，在保證測量和控制范圍的同時提高分辨率；多點快速測控可對多種不同的參數進行快速測量和控制；數字濾波功能利用微處理器對測量數據進行處理，可抑制各種干擾和脈沖信號；自動修正誤差許多傳感器和控制器的特性是非線性的，且受環(huán)境參數變化的影響比較嚴重，從而給儀表帶來了誤差；利用微處理技術，可以依靠軟件在線或者離線修正；數據處理功能利用微處理器可以實現傳統(tǒng)儀

22、表無法實現的各種復雜的處理和統(tǒng)計功能；比如統(tǒng)計分析、函數變換和頻譜分析等等；復雜控制規(guī)律利用微處理器不僅可以實現經典的PID控制，還可以實現各種復雜的控制規(guī)律，例如，自適應技術、模糊控制等；多媒體功能可以利用液晶技術顯示豐富的畫面，實現多頁顯示，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的數碼管顯示；通信和網絡功能利用通信各種通信接口，可以大大增加儀表的數據傳輸和網絡功能；自我診斷功能采用微處理器后，可以對測控系統(tǒng)進行監(jiān)控，一旦發(fā)現故障則立即進行報警，并可顯示故障部位或

23、可能的故障原因，對排出故障的方法進</p><p>　　1.3 顯示儀表國內外概況</p><p>　　鑒于顯示儀表在工業(yè)控制領域的重要性，國內外對其都有較為深入的研究。現今常用的數據顯示儀表主要有三大類：工業(yè)控制計算機、通用顯示儀表、專用顯示儀表。工業(yè)控制計算機是一種具備特殊性能的計算機。工控機能夠在苛刻的外界環(huán)境下連續(xù)長時間穩(wěn)定運行，具有抗惡劣環(huán)境、結構特性好、電壓適用范圍寬、各種I/

24、O設備配套齊全以及它對普通PC軟件的完全兼容性等諸多優(yōu)點。工控機配套相應的外設和專門的軟件即能很好地實現對生產過程中的液位狀況進行監(jiān)控，但目前我國的嵌入式工控機幾乎全部采用進口的微處理器和芯片組，關鍵技術受制于人，所以其價格一般比較昂貴，管理和維護也比較復雜。在工業(yè)發(fā)達國家，工業(yè)控制計算機得到了廣泛的應用。對應我國的實際國情和并不復雜的工業(yè)測量控制系統(tǒng)，其昂貴的價格使得成本太高。通用顯示儀表一般在結構上考慮得比較全面，可以根據實際應用系

25、統(tǒng)的特征，通過軟件編程實現所需要的監(jiān)控和顯示功能。專用顯示儀表則主要針對不同系統(tǒng)的數據特征，“量體裁衣”地對其進行設計，既簡化了管理和維護、節(jié)約了成本，又能很好地滿足所要求的數據顯示功能[2]。</p><p>　　1.4 本設計的研究目的及意義</p><p>　　本設計的研究目的：鑒于工業(yè)生產的現狀和國內外數據顯示儀表的應用局限，根據液位測量的特點，專門設計一種性能優(yōu)良、功能全面、價格

26、低廉的液位數據顯示儀表，使其不僅能滿足對液位數據的顯示，而且具有超限報警等功能。儀表不僅能接收變送器輸出的4-20mA的工業(yè)電流，而且還可以與遠程變送器組成多點對多點RS-485串行通信網絡，實現單個儀表對多個液位信息的顯示和監(jiān)控。</p><p>　　本設計的研究意義：實現遠程無人值守、全自動的多界面液位測量數據的顯示，提高工業(yè)生產中液位的自動化測量水平，節(jié)約生產成本，簡化生產管理。</p>&l

27、t;p>　　液位測量系統(tǒng)中的數據顯示儀表是本課題的主要設計內容。顯示儀表通過4～20mA電流獲得變送器所采集到的液高，對這些數據進行適當的處理后，顯示在LED數碼管上。當顯示儀表檢測到液位數據超過設定的警戒線時，啟動聲光報警器報警。</p><p>　　第2章 液位數據顯示儀表的硬件設計</p><p><b>　　2.1 硬件總設計</b></p>

28、<p>　　硬件設計是本裝置設計的一個重要環(huán)節(jié)，考慮到設計的要求及設計的目的，硬件系統(tǒng)由數據采集，A/D處理，中央處理器，HD7279顯示及RS485通訊部分組成。其硬件總框圖如圖1所示。</p><p>　　2.2 單片機介紹及最小系統(tǒng)的設計</p><p>　　2.2.1 單片機介紹</p><p>　　AT89S52單片機是美國ATMEL公司生產

29、的低功耗，高性能COMS型8位單片機，片內8Kbytes可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器，具有高密度、非易失性等存儲技術特色，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器，可在線編程（ISP）又可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用的8位微處理器集于單片芯片中。</p><p>　　AT89S52單片機引腳圖如圖2所示。</p><p>　　AT89S52具有如下特性：</p&g

30、t;<p>　　1、與MCS51產品指令系統(tǒng)完全兼容[5]；</p><p>　　2、8K字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash閃速存儲器；</p><p>　　3、全靜態(tài)工作模式：0Hz～33MHz；</p><p>　　4、256字節(jié)×8位內部RAM；</p><p>　　5、32個可編程I/O口線、3個16位定時/計

31、數器、8個中斷源；</p><p>　　6、全雙工串行UATR通道；</p><p>　　7、低功耗空閑模式喚醒系統(tǒng)；</p><p>　　8、看門狗（WDT）及雙數據指針；</p><p>　　9、掉電標識和快速編程特性；</p><p>　　10、靈活的在線系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或頁寫模式）。</p>

32、<p>　　2.2.2 最小應用系統(tǒng)的設計</p><p>　　AT89S52單片機內部有8K閃存，芯片本身就是一個最小系統(tǒng)。在能滿足系統(tǒng)性能要求的情況下，可優(yōu)先考慮采用此種方案。用這種芯片的最小系統(tǒng)簡單、可靠，在使用AT89S52單片機構成最小應用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘和復位電路即可，由于集成度的限制，最小應用系統(tǒng)只能用作一些小型的測控單元。時鐘電路用于產生微處理器工作的時鐘信號，時鐘電路通常有

33、石英時鐘、石英振蕩器、RC時鐘等，本系統(tǒng)采用最常用的石英時鐘。微處理器外接一個石英晶體和兩個電容，共同構成一個自激多諧振蕩器。系統(tǒng)時鐘取決于晶體的固有頻率，為11.0582MHz，電容C1和C2均選22pF。AT89S52的復位輸入引腳RST為AT89S52提供了初始化的手段。在AT89S52的時鐘電路工作后，只要在RST引腳上出現兩個機器周期以上的高電平時，單片機內部則初始復位。只要RST保持高電平，則單片機循環(huán)復位。只有當RST由高

34、電平變底電平以后，AT89S52才開始執(zhí)行程序。復位電路中C選10uF, RK選10K，RS選0.2K。單片機最小化系統(tǒng)電路圖如圖3所示。</p><p>　　圖3 AT89S52單片機最小化系統(tǒng)</p><p>　　2.3 液位信號采集部分的設計</p><p>　　2.3.1差動變極距式電容壓力傳感器介紹</p><p>　　力學傳感器的

35、種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但差動變極距式電容壓力傳感器，它具有較低的價格和較高的精度靈敏度以及較好的線性特性。故本次設計選用差動電容式壓力傳感器。</p><p>　　改變電容兩平行板間距d的測量方式有較高的靈敏度，但當位移較大時非線性嚴重。采用差動電容法可以改善非線性、提高靈敏度、并可減

36、小因ε受溫度影響引起的不穩(wěn)定性。 </p><p>　　圖4是一種電容式差壓傳感器示意圖。左右對稱的不銹鋼基座內有玻璃絕緣層，其內側的凹形球面上除邊緣部分外鍍有金屬膜作為固定電極，中間被夾緊的彈性膜片作為可動測量電極，左、右固定電極和測量電極經導線引出，從而組成了兩個電容器。不銹鋼基座和玻璃絕緣層中心開有小孔，不銹鋼基座兩邊外側焊上了波紋密封隔離膜片，這樣測量電極將空間分隔成左、右兩個腔室，其中充滿硅油

37、。當隔離膜片感受兩側壓力的作用時，通過硅油將差壓傳遞到彈性測量膜片的兩側從而使膜片產生位移。電容極板間距離的變化，將引起兩側電容器電容值的改變。</p><p>　　圖4 電容式差壓傳感器</p><p>　　對于差動平板電容器，其電容變化與板間距離變化的關系可表示為： </p><p><b>　　C0=△d/d0</b></

38、p><p>　　式中 C0為初始電容值；d0為極板間初始距離；△d為距離變化量。 此電容量的變化經過適當的變換器電路，可以轉換成反映被測差壓的標準電信號輸出。 這種傳感器結構堅實，靈敏度高，過載能力大；精度高，其精確度可達±0.25％～±0.05％；可以測量壓力和差壓。</p><p>　　當隔離膜片感受兩側壓力的作用時，通過硅油將差壓傳遞到彈性測量膜片的兩側從而使膜片產生

39、位移。電容極板間距離的變化，將引起兩側電容器電容值的改變，從而使加在平板電容器上的電壓發(fā)生變化。再通過應變電橋，傳感器的電路能夠保證應變電橋電路的供電，并將應變電橋的失衡信號轉換為統(tǒng)一的電信號輸出（4-20mA或0-5V）并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉換和CPU）顯示或執(zhí)行機構。 </p><p>　　2.3.2 液位信號采集的設計</p><p>　　由

40、數據采集傳感器輸出的4～20mA的電流可以通過125的標準電阻轉化為0.5～2.5V標準信號，而設計中A/D轉換模塊的參考電壓為2.5V，因此需要將0.5～2.5V的信號轉化為0～2.5V的信號。轉換電路所需2.5V的基準電壓可由TL431搭接的簡單穩(wěn)壓電路獲取。其電路可見TLC2543與單片機借口電路中的基準電壓電路部分。轉化電路見圖5。</p><p>　　圖5 4-20mA到0-2.5V轉換電路</p

41、><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　　（2.3）</b></p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　取V，則K，K，K，K，K，K，K，K。</p><p>　　2.4 A/D轉換器TLC2543電路

42、設計</p><p>　　2.4.1 TLC2543介紹</p><p>　　數據采集系統(tǒng)涉及多學科，所研究的對象是物理或生物等各種非電或電信號。根據各種電或非電物理信號的特征，利用相應的歸一化技術，將其轉換成為可真實反映事物特征的電信號后，經A/D轉換器轉換為計算機可識別的有限長二進制數字編碼，以此作為研究自然科學和實現工業(yè)實時控制的重要依據。</p><p>　

43、　在單片機的實時控制和智能儀表等應用系統(tǒng)中，控制或測量對象的有關變量，往往是一些連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、速度等物理量。這些模擬量必須轉換成數字量后才能輸入到單片機中進行處理。若輸入的是非電模擬信號，還需經過傳感器轉換成模擬電信號。本設計以AT89S52單片機為核心，利用少量的I/O接口，采用TLC2543串行A/D轉換芯片，擴展出一個數據采集系統(tǒng)。</p><p>　　TLC2543引腳如圖6所示。

44、圖中的AIN0-AIN10為模擬輸入端，11路輸入信號由內部多路器選通；為片選端，在端由高變低時，內部計數器復位。由低變高時，在設定時間內禁止DATA INPUT和 I/O CLOCK；DIN為串行數據輸入端，由4位的串行地址輸入來選擇模擬量的輸入通道；DOUT為A/D轉換結果的三態(tài)串行輸出端，為高時，處于高阻抗狀態(tài)，為低時，處于激活狀態(tài)；EOC為轉換結束端，在最后的I/O CLOCK下降沿之后，EOC從高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值睫D換完成

45、和數據準備傳輸為止；CLK為I/O時鐘，其接收串行信號并完成以下4個功能:(1)在I/O CLOCK的前8個上升沿，8位輸入數據存入輸入數據寄存器；(2)在I/O CLOCK的第4個下降沿，被選通的模擬輸入電壓開始向電容器充電，直到I/O CLOCK的最后一個下降沿為止；(3)將前一次轉換數據的11位輸出到 DATA OUT端，在I/O CLOCK的下降沿時數據開始變化；(4) I/O CLOCK的最后一個下降沿，將轉換的控制信號傳送到

46、內部狀態(tài)控制位；REF+為正基準電壓端；REF-為負基準電壓端；VCC為電源；GND為內部</p><p>　　圖6 TLC2543的引腳圖</p><p>　　2.4.2 TLC2543與單片機電路設計</p><p>　　TLC2543與AT89S52的接口電路如圖7所示。以片選信號的電平為參考，TLC2543的工作過程可分為A/D轉換周期和I/O周期兩部分交替

47、進行。</p><p>　　圖7 TLC2543與AT89S52芯片的接口電路圖</p><p>　　1.=1，A/D轉換周期</p><p>　　此時I/O CLOCK、DATA IN被禁止，DATA OUT引腳呈現高阻態(tài)，EOC為高，TLC2543被禁止，為共同使用串行總線的其他芯片讓出了總線使用權。這個周期是A/D轉換周期，TLC2543仍在進行A/D轉換，其

48、A/D轉換通道是上一次I/O周期從DATA IN輸入信號高4位所確定的通道。</p><p>　　2.=0，I/O周期</p><p>　　此時I/O CLOCK、DATA IN可用，DATA OUT脫離高阻狀態(tài)，TLC2543既通過DATA IN腳讀入數據，又通過DATA OUT腳輸出數據。12個時鐘信號從I/O CLOCK端依次加入，隨著時鐘信號的加入，控制字從DATA IN一位一位地

49、在時鐘信號的上升沿時被送入TLC2543(高位先送入)，同時上一周期轉換的A/D數據，即輸出數據寄存器中的數據從DATA OUT一位一位地輸出。TLC2543收到第4個時鐘信號后，通道號也己經收到，此時TLC2543開始對選定通道的模擬量(液位值)進行采樣，并保持到第12個時鐘的下降沿，EOC變低，開始對本次采樣的模擬量進行A/D轉換，轉換時間約為10us，轉換完成后EOC變高，轉換后的數據在輸出寄存器中，等待下一個時鐘周期輸出。然后進

50、行下一個工作周期。</p><p>　　2.5 按鍵及顯示驅動芯片HD7279A電路設計</p><p>　　2.5.1 HD7279A介紹</p><p>　　1.HD7279的主要特點</p><p>　　（1）與CPU間采用串行接口方式，僅占用4根口線；</p><p>　?。?）內部含有譯碼器，可直接接收BCD

51、碼或16進制碼，同時具有兩種譯碼方式，實現LED數碼管位尋址和段尋址，消引和閃爍屬性等多種控制指令，編程靈活；</p><p>　?。?）循環(huán)左移和循環(huán)右移指令；</p><p>　?。?）內部含有驅動器，無需外圍元件可直接驅動LED；</p><p>　?。?）具有級連功能，可方便的實現多于8位顯示或多于64鍵的鍵盤接口；</p><p>

52、　?。?）具有自動消除抖動并識別按鍵值的功能。</p><p>　　2.HD7279的引腳說明</p><p>　　鍵盤顯示專用接口芯片HD7279的引腳如圖8所示。</p><p>　　圖8 HD7279引腳圖</p><p>　　DIG0～DIG7分別為8個LED管的位驅動輸出端。SA～SG分別為LED數碼管的A段～G段的輸出端。DP為小

53、數點的驅動輸出端。DIG0～DIG7和SA～SG同時還分別是64鍵盤的列線和行線端口，完成對鍵盤的監(jiān)視、譯碼和鍵碼的識別。在8×8陣列中每個鍵的鍵碼是用16進制表示的，可用讀鍵盤數據指令讀出，其范圍是00H～3FH。</p><p>　　HD7279與微處理器僅需4條接口線，其中為片選信號。當MCU訪問HD7279時，應將片選端置為低電平。DATA為串行數據輸入/輸出端，當向HD7279發(fā)送數據時，DA

54、TA為輸入端；當HD7279輸出鍵盤代碼時，DATA為輸出端。CLK為數據串行傳送的同步時鐘輸入端，時鐘的上升沿表示數據有效。KEY為按鍵信號輸出端，在無鍵按下時為高電平；而有鍵按下時此引腳變?yōu)榈碗娖讲⑶乙恢北３值芥I釋放為止[4]。</p><p>　　RC引腳用于連接HD7279的外接振蕩元件，其典型值為R=1.5K，C=15pF 。</p><p>　　為復位端。該端由低電平變成高電平

55、并保持25ms即復位結束。通常，該端接+5V即可。</p><p>　　CLKO為振蕩輸出端。</p><p>　　VDD為正電源（+5V）；VSS接地。</p><p>　　3.HD7279的控制時序</p><p><b>　　（1）純指令時序</b></p><p>　　不帶數據的純指令的指

56、令寬度為8個bit，即單片機需發(fā)送8個CLK脈沖，向HD7279發(fā)送8位指令，DATA引腳最后為高阻態(tài)，如圖9所示。 </p><p><b>　　圖9 純指令時序</b></p><p>　?。?）帶數據指令時序</p><p>　　帶有數據的指令的寬度為16個bit，即單片機需發(fā)送16個CLK脈沖，前8個向HD7279發(fā)送8位指令；后8個向

57、HD7279傳送8位顯示數據，DATA最后為高阻態(tài)，</p><p><b>　　如圖10所示</b></p><p>　　圖10 帶數據指令時序</p><p>　?。?）讀鍵盤指令時序</p><p>　　讀取鍵盤數據指令的寬度為16個bit，前8個為單片機發(fā)送到HD7279的指令，后8個bit為HD7279返回的鍵

58、盤代碼。執(zhí)行此指令時，HD7279的DATA端在第9個CLK的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)，并與第16個CLK的下降沿恢復為輸入狀態(tài)，等待接收下一個指令，如圖11所示。</p><p>　　圖11 讀鍵指令時序</p><p>　　2.5.2 按鍵與顯示電路設計</p><p>　　HD7279A應連接共陰極式數碼管。應用中，無須用到的鍵盤和數碼管可以不連，省去的數碼管或對數

59、碼管的設置屬性均不會影響鍵盤的使用。</p><p>　　如果不用鍵盤，則典型電路圖中連接到鍵盤的8只10K電阻和8只100K下拉電阻均可省去。如果使用了鍵盤，則下拉的8只100K的電阻就不得省去。除非不接入數碼管，否則串入DP及SA-SG連線的8只200的電阻不能省去。實際用中8只下拉電阻和8只鍵盤連接位選線DIG0-DIG7的8只電阻，應遵從一定的比例關系，下拉電阻應大于位選電阻的5倍而小于50倍，典型值為1

60、0；下拉電阻的取值范圍是10K~100K，位選電阻的取值范圍是1K~10K。在不影響顯示的前提下，下拉電阻應盡可能取較小值，這樣可以提高鍵盤部分的抗干擾能力。按鍵顯示電路如圖12所示。</p><p>　　HD7279A需要一個外接的RC振蕩電路以供系統(tǒng)工作，其典型值是K。pF。如果芯片無法正常工作，就檢查這個振蕩電路。</p><p>　　HD7279A的復位端在一般的應用情況下，可以直

61、接與正電源連接，在需要較高可能性的情況下，連接一個外復位電路，或直接由MCU控制。在上電或復位端由低電平變?yōu)楦唠娖胶?，HD7279A大約需要經過18~25ms的時間才會進入正常的工作狀態(tài)。</p><p>　　上電后，所有的顯示都為空，所有顯示的顯示位的屬性均為“顯示”和“不閃爍”。當有鍵按下時，KEY引腳輸出變?yōu)榈碗娖?，此時如果接到“讀鍵盤”指令，HD7279A將輸出所按下的鍵的代碼。如果在收到“讀鍵盤” 指令

62、時沒有有效按鍵，它將輸出FFH。</p><p>　　程序中，盡可能減少CPU對HD7279A的訪問次數，可以使得程序變的有效率[5]。</p><p>　　圖12 按鍵與顯示電路原理圖</p><p>　　因為芯片直接驅動LED數碼管顯示，電流較大，且為動態(tài)掃描方式，故如果該部分電路電源連線較細較長，可能會引入較大的電源噪聲干擾，將HD7279A的正負電源端上并入

63、去耦電容可以提高電路抗干擾能力。</p><p>　　2.6看門狗電路及聲光報警電路設計</p><p>　　系統(tǒng)在運行時，通常會遇到各種各樣的現場干擾，抗干擾能力就顯得尤為重要，看門狗(Watch Dog)電路是自行檢測系統(tǒng)的重要保障。本設計選用美國Xicor公司生產的標準化8腳集成電路芯片X25043，它將E2PROM、看門狗定時器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個芯片之內，大大簡化了硬件設

64、計，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了成本和系統(tǒng)功耗。本設計不僅用到X25043的看門狗功能，而且還用到了它的E2PROM來存儲設定的的液位報警值[6]。</p><p>　　2.6.1 X25045芯片的功能</p><p>　　X25045有三種常用的功能：看門狗定時器、電壓監(jiān)控和E2PROM[7]。</p><p>　?。?）看門狗:看門狗定時器對微機控制系統(tǒng)提供了獨

65、立的保護系統(tǒng)。它提供了三種定時時間，可編程選擇200ms, 600ms和1.4s。在設定的時間內如果沒有對X25045進行訪問，則看門狗以RESET信號做輸出響應，即變?yōu)楦唠娖?，延時200ms后，RESET由高電平變成低電平，進行系統(tǒng)復位。</p><p>　?。?）電壓監(jiān)控:上電時，電源電壓超過4.5V后，經過約200ms的穩(wěn)定時間后，RESET信號由高電平變成低電平。掉電時，如電源電壓低于4.5V，RESET

66、信號就立刻由低電平變?yōu)楦唠娖讲⒁恢北３值诫娫措妷夯謴偷椒€(wěn)定為止。</p><p>　　（3）E2PROM功能:X25045芯片內部的儲存器采用CMOS工藝的4096為串行E2PROM，按512×8組織，每個字節(jié)可以擦寫10萬次以上，內部數據可以保存100年以上。芯片具有編程塊鎖定功能。采用簡單的三線總線的串行外設接口就可以對該芯片進行讀寫。</p><p>　　2.6.2 基于X

67、25045的看門狗電路設計</p><p>　　X25045與微處理器的接口十分簡單，圖13即為該芯片與AT89S52單片機的接口電路。該電路為AT89S52上電復位、手動復位、電源電壓監(jiān)控、可編程看門狗定時器、串行E2PROM等功能[8]。</p><p>　　圖13 X25045與AT89S52的接口電路</p><p>　　圖2.12是X25045與AT89S

68、52的一種接口方式，通過4根口線，SCK，SI，SO完成對X25045的操作。X25045內部操作的時序符合SPI總線接口協議的標準。對看門狗的復位由輸入電平的下降沿完成，SCK是外部輸入的同步時鐘信號；在對芯片發(fā)出指令或寫入數據時，時鐘前沿將SI引腳信號輸入；在讀數據時，時鐘后沿將數據位輸出到SO引腳上。數據不管輸入/輸出都是高位在先。</p><p>　　X25045芯片是設計成直接與許多常用微控制器系列的同

69、步外設接口(SPI)相接的512×8的E2PROM。X25045包括一個8位的指令寄存器，它可通過SI輸入來訪問。數據在SCK的上升沿由始終同步輸入。在整個工作周期內，必須是低電平且WP輸入必須是高電平。X25045監(jiān)視總線，如果在預置的時間內沒有總線活動，那么它將提供RESET輸出。</p><p>　?。?）指令寄存器：X25045內有一個8位的指令寄存器，對該芯片所有的操作都需要通過對指令寄存器寫

70、命令來完成，共有6條指令。所有指令、數據和地址都是以高位(MSB)在前的方式串行傳送。讀和寫指令的第三位包含了高八位A。</p><p>　?。?）狀態(tài)寄存器：X25045內部有一個狀態(tài)寄存器。RDSR指令提供對狀態(tài)寄存器的訪問。在任何時候都可以讀狀態(tài)寄存器。</p><p>　　2.6.3 聲光報警電路設計</p><p>　　聲光報警電路如圖14所示，該電路用于

71、當采集到的液位數據超過設定的警戒線時啟動聲光報警。</p><p>　　圖14 聲光報警電路</p><p><b>　　2.7 本章小結</b></p><p>　　本章主要是硬件電路的設計。硬件電路的設計主要有數據采集部分、輸出部分、標準電壓電流信號接口部分以及鍵盤顯示的電路設計。數據采集基于TLC2543的A/D轉換電路的設計；輸出部分主

72、要是報警驅動；鍵盤顯示主要設計了采用HD7279A鍵盤顯示驅動芯片實現的人機界面。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件的設計</p><p>　　任何一個控制系統(tǒng)必須通過軟、硬件的結合才能構成完整的控制系統(tǒng)，執(zhí)行應的操作。通過軟件的設計可以彌補硬件的不足，優(yōu)化控制系統(tǒng)，使整個系統(tǒng)發(fā)揮出最大的潛力，獲得最佳的控制效果。</p><p><b>　　3.1

73、主程序設計</b></p><p>　　本設計軟件的總體設計流程圖如圖15所示。</p><p>　　圖15 主程序流程圖</p><p>　　以下幾節(jié)著重討論數據采集子程序設計、按鍵處理及顯示子程序設計、中斷通訊子程序設計以及系統(tǒng)數字濾波抗干擾的設計。</p><p>　　3.2 數據采集子程序設計</p><

74、;p>　　編程過程中應特別注意TLC2543的工作時序。其I/O CLOCK引腳接收串行輸入信號，在I/O CLOCK的前8個上升沿，DIN引腳的8位輸入數據存入數據存儲器；在I/O CLOCK的第4個下降沿，被選通的模擬輸入電壓開始向電容器充電，直到I/O CLOCK的最后一個下降沿為止；將前一次轉換數據的其余n位輸出到DATA OUT端，在I/O CLOCK的下降沿時，數據開始變化；I/O CLOCK的最后一個下降沿，將轉換的

75、控制信號傳送到內部狀態(tài)控制位。因此，TLC2543在每次I/O周期讀取到的數據都是前一次的轉換結果，應該丟棄，再讀一次，即為當前轉換值。數據采集子程序的程序流程圖如圖16所示：</p><p>　　圖16 數據采集子程序流程圖</p><p>　　3.3 按鍵處理子程序設計</p><p>　　鍵盤是由若干按鍵組成的開關矩陣，它是微型計算機最常用的輸入設備，也是幾乎

76、所有微控制器必不可少的設計單元，通過鍵盤輸入數據或命令，實現簡單的人機對話。一般單片機系統(tǒng)中采用非編碼鍵盤，非編碼鍵盤是由軟件來識別鍵盤上的閉合鍵，它具有結構簡單，使用靈活等特點，因此被廣泛應用于嵌入式計算機系統(tǒng)中。</p><p>　　液位控制裝置的按鍵共有4個，分為兩類：第一類，狀態(tài)設置按鍵，即D1：CORV，D4：STEP；第二類，增加、減少等數字設定鍵，即D2：＋，D3：－。其中，CORV鍵是復用的，長按

77、時是進入菜單鍵，當進入菜單后CORV又為確定鍵。STEP鍵就是步態(tài)轉換鍵。具體的程序見附錄B。</p><p>　　工業(yè)控制設備中使用“＋”和“－”二鍵控制顯示數值，要求按一次“＋”鍵是顯示值加1，按一次“－”鍵使顯示數值減1。如果按“－”鍵超過一定的時間，則顯示值就很快地增加，例如一秒加10個數字，“－”鍵亦如此。這樣就可以用很少的鍵完成多位數的輸入工作。也可以將長按的一鍵作為進入菜單的鍵。</p>

78、<p>　　按鍵實現流程如圖17和圖18所示。</p><p>　　圖17 讀按鍵流程圖</p><p>　　圖18 使用“＋”和“－”二鍵控制顯示數值鍵盤程序流程</p><p>　　3.4 數據顯示子程序設計</p><p>　　HD7279A實現數碼管和鍵盤的硬件連接圖參照圖11所示。</p><p&g

79、t;　　下面以按鍵控制A/D采集并在數碼管顯示的整個工作流程加以介紹，具體的工作流程圖如圖19所示。</p><p>　　在程序開始后，在主程序中循環(huán)運行判斷是否有按鍵按下，掃描按鍵以查詢的方式進行，直到有按鍵按下，單片機接受指令發(fā)送控制指令給數模轉換芯片進行A/D采集，同時HD7279A發(fā)送數碼管顯示指令，將采集到的A/D值在數碼管上顯示出來，此程序設計包含了按鍵驅動，數碼管顯示和A/D采集，通過此程序設計能夠

80、掌握HD7279A是如何驅動數碼管顯示和按鍵的原理。</p><p>　　圖19 HD7279A顯示和鍵盤程序流程圖</p><p>　　3.5 中斷通訊子程序設計</p><p>　　中斷是為處理器對外界異步事件具有處理能力而設置的，中斷技術的引入把計算機的發(fā)展和應用大大地推進一步。中斷是指計算機在執(zhí)行某一程序的過程中，由于計算機系統(tǒng)內、外的某種原因，而必須終止原

81、程序的執(zhí)行，轉去執(zhí)行相應的處理程序，待處理結束之后，再回來繼續(xù)執(zhí)行被終止原程序的過程。能產生中斷的外部或內部事件稱為中斷源。幾個中斷源同時申請中斷時，或者CPU正在處理某中斷事件時，又有另一事件申請中斷，CPU必須區(qū)分哪個中斷源更重要，從而優(yōu)先處理，這就是中斷優(yōu)先級問題。優(yōu)先級高的事件可以中斷CPU正在處理的低級的中斷服務程序，待完成了高級中斷服務程序之后，再繼續(xù)被中斷的低級中斷服務程序，這就是中斷的嵌套。</p><

82、;p>　　當數據顯示儀表需要與PC機進行通訊時就需要用到中斷通訊子程序。本設計中中斷通訊子程序由中斷發(fā)送子程序和中斷接收子程序組成，中斷發(fā)送子程序和中斷接收子程序流程圖分別如圖20和21所示。</p><p>　　圖20 中斷發(fā)送子程序 圖21 中斷接收子程序</p><p>　　3.6 系統(tǒng)數字濾波抗干擾設計</p>

83、<p>　　從傳感器或者變送器送過來的信號中，通常會摻雜一些噪聲和干擾。模擬系統(tǒng)中，一般采取在信號輸入端裝RC低通濾波器的方法來抑制某些干擾信號，但其對高頻干擾信號有較好的抑制，而對低頻干擾信號濾波效果不佳。所謂數字濾波器就是通過一定的計算和判斷程序減少干擾信號在有用信號中的比重，故數字濾波器是一種程序濾波。數字濾波器可以對極低頻率的干擾信號進行濾波，以彌補RC濾波器的不足，并且可以根據信號的不同，采用不同的濾波方法或濾波參

84、數，使用上極其靈活、方便，而且降低了硬件成本。</p><p>　　本設計采用了算術平均濾波法，算術平均濾波法是連續(xù)取N個采樣值進行算術平均運算。N值較大時，信號平滑度較高，但靈敏度較底；N值較小時，信號平滑度較底，但靈敏度較高。算術平均濾波法的優(yōu)點在于適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波，這樣信號的特點是有一個平均值，信號在某一數值范圍附近上下波動。缺點是對于測量速度較慢或要求數據計算速度較快的實時控制不適用

85、，比較浪費RAM。程序設計中將采集到的數據去掉一個最大值和一個最小值，再將余下數值除3求得平均值，其程序流程圖如圖22所示。</p><p>　　圖22 數字濾波程序流程圖</p><p><b>　　3.7 本章小結</b></p><p>　　本章主要針對設計對象對整個系統(tǒng)的軟件部分進行了設計。主要包括主程序的設計和各部分子程序的設計即包括

86、數據采集子程序、按鍵處理子程序、數據顯示子程序、中斷通訊子程序以及系統(tǒng)數字濾波抗干擾設計。</p><p>　　第4章 RS485通訊</p><p>　　4.1 通訊方式介紹</p><p>　　在設計下位機的工作中，還涉及到將液位數據顯示儀表的測量數據傳送到上位機。這時，將整個液位測量系統(tǒng)設計成一個由微機與單片機組成的上位機與下位機的分布式控制系統(tǒng)，下位機深入到

87、液位測量現場，采集液位數據，最后將狀態(tài)信息與處理結果數據傳至上位PC機。這時就涉及到PC機與下位機的通信的設計問題。</p><p>　　對于異步串行通信接口來說，有以下四類:</p><p>　　1、RS232C (RS232A，RS232B)</p><p>　　2、RS449，RS422，RS423，RS485</p><p><

88、b>　　3、20mA電流環(huán)</b></p><p><b>　　4、USB通信接口</b></p><p>　　在實現計算機與計算機、計算機與外設間的串行通信時，通常采用標準通信接口。所謂標準接口，就是明確定義若干信號線，使接口電路標準化、通用化。采用標準接口后，能很方便地把各種計算機、外部設備、測量儀器有機地連接起來，構成一個測量、控制系統(tǒng)。RS2

89、32C是由美國電子工業(yè)協會(EIA)正式公布的、在異步串行通訊中應用最廣的標準總線。它包括了按位串行傳輸的電氣和機械方面的規(guī)定，適合于短距離或帶調制解調器的通訊場合。為了提高數據傳輸率和通訊距離，EIA又公布了RS449，RS422，RS423和RS485串行總線接口標準。20mA電流環(huán)是一種非標準的串行接口電路，但由于它具有簡單、對電氣噪聲不敏感的優(yōu)點，因而在串行通訊中也得到廣泛使用。為保證高可靠性的通信要求，在選擇接口標準時，須注意

90、以下兩點:</p><p>　?。?）通信速度和通信距離</p><p>　　通常的標準串行接口的電氣特性，都有滿足可靠傳輸時的最大通信速度和傳送距離指標。但這兩個指標之間具有相關性，適當地降低通訊速度，可以提高通訊距離，反之亦然。例如，采用RS232C標準進行單向數據傳輸時，最大數據傳輸速率為20Kbit/S最大傳送距離為15m。改用RS422標準時，最大傳輸速率可達10Mbit/S，適

91、當降低數據傳輸速率，傳送距離可達到1200m。</p><p><b>　　（2）抗干擾能力</b></p><p>　　通常選擇的標準接口，在保證不超過其使用范圍時都有一定的抗干擾能力，以保證可靠的信號傳輸。但在一些工業(yè)測控系統(tǒng)中，通訊環(huán)境往往十分惡劣，因此在通訊介質選擇、接口標準選擇時要充分注意其抗干擾能力，并采取必要的抗干擾措施。例如在長距離傳輸時，使用RS42

92、2標準，能有效地抑制共模信號干擾；使用20mA電流環(huán)技術，能大大降低對噪聲的敏感程度。在高噪聲污染環(huán)境中，通過使用光纖介質減少噪聲干擾，通過光電隔離提高通訊系統(tǒng)的安全性都是一些行之有效的辦法。</p><p>　　RS232接口標準是美國EIA與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信。它適合于數據傳輸速率在0-20000bit/S范圍內的通信。它最初是為遠程通信連接數據終端設備DTE與數據通信設備DCE而制

93、訂的。它是早期為促進使用電話網絡進行數據通信而制定的標準，其邏輯電平對地是對稱的，完全與TTL，MOS邏輯電平不同。邏輯0電平規(guī)定為+5V～+15V之間。因此，RS232驅動器與TTL電平連接必須經過電平轉換。</p><p>　　RS232由于發(fā)送器和接收器之間具有公共信號地，不可能使用雙端信號。其信號標準位乃是參考地線而來的，傳送端參考到接地端而用以傳送數據:接收端則參考接地端而還原出傳送端的訊號準位。在兩個

94、接地端同電位的前提下，傳送與接收端的訊號準位會呈現一樣的結果。如果有噪聲進到傳輸線路中的話，干擾的噪聲訊號在地線及訊號上均會產生影響，原始訊號在加上噪聲后依然是傳送到接收端;而地線部分的訊號則被地標準位給平均掉了，這樣，信號整個都不對了。因此，共模標準的信號傳輸速率也只能達到20Kbit/S，而且最大距離僅為15m。只有在這種條件下才能可靠地進行數據傳送。</p><p>　　RS485是一種平衡傳輸方式的串行接

95、口標準，它和RS422A兼容，擴展了RS422A的功能。所謂平衡，是指雙端發(fā)送和雙端接收。RS485的訊號被傳送出去時會先分成正負兩條線路，當到達接收端，再將訊號相減還原成原來的信號:</p><p>　　若將原始訊號標示成(DT)，而被分成后的訊號分別標示成(D+)及(D-)，則原始訊號與離散信號在由傳送端傳送出去時的運算關系如下式。(DT)=(D+)－(D-)

96、 （4.1）</p><p>　　同樣地，接收端在接收到訊號后，也依上式的關系將訊號還原成原來的樣子。若此線路受到干擾，此時兩條傳輸線上的訊號分別為(D+)+Noise及(D-)+Noise，如果接收端接收此訊號，它必須依照一定的方式將其合成，其合成的方程式如下式。</p><p>　　(DT)=[(D+)+Noise]－[(D)+Noise]=(D+)－(D) （4.2）

97、</p><p>　　此式與前式的結果是一樣的。所以使用RS485標準可以有效地防止噪聲的干擾，傳輸速率高，傳送距離遠。采用雙絞線，不用MODEM的情況下，在100bit/S的速率時，可傳送的距離為1.2km，若速率為9600bit/S，則傳送距離可達15km。它允許的最大速率可達10Mbit/S，并且允許平衡電纜上連接32個發(fā)送器/接收器。</p><p>　　當信號采集系統(tǒng)前端信號采集

98、的采樣頻率約為150Hz。鑒于此，本設計中PC機與下位機的通信采用了RS485通信標準，當傳輸速率達到1Mbit/S時，傳輸距離可達120m[9]。</p><p>　　4.2 RS485通訊電路的設計</p><p>　　4.2.1 MAX485芯片介紹</p><p>　　MAX485接口芯片是Maxim公司的一種RS485芯片。采用單一電源+5v工作，額定電流

99、為300uA，采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平轉換為RS485電平的功能。</p><p>　　MAX485的引腳結構圖如圖23所示。從圖中可以看出，MAX485芯片的結構和引腳都非常簡單，內部含有一個驅動器和接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅動器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的RXD和TXD相連即可。 /RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當/RE為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)；當DE為

100、邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)。因為MAX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機的一個管腳控制這兩個引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端，當A引腳的電平高于B時，代表發(fā)送的數據為1；當A的電平低于B端時，代表發(fā)送的數據為0。在與單片機連接時接線非常簡單。只需要一個信號控制MAX485的接收和</p><p><b>　　發(fā)送即可[10]。</b></p><p&

101、gt;　　圖23 MAX485的引腳圖</p><p>　　4.2.2 基于MAX485芯片的通訊電路設計</p><p>　　本設計采用MAX485芯片實現上位PC機之間的有效通訊，其通訊接口電路如圖24所示。其中RXD和TXD分別連接到單片機的P3.1和P3.0腳。</p><p>　　圖24 通訊接口電路</p><p>　　4.3 R

102、S485方式構成的多機通信網絡</p><p>　　在由單片機構成的多機串行通信系統(tǒng)中，一般采用主從式結構：從機不主動發(fā)送命令或數據，一切都由主機控制。因此在一個多機通信系統(tǒng)中，只有一臺單機作為主機，各臺從機之間不能相互通信，即使由信息交換也必須通過主機轉發(fā)。采用RS485構成的多機通信網絡如圖25所示。</p><p>　　圖25 采用RS485構成的多級通信網絡圖</p>

103、<p>　　上位機(PC機)的RS232串行口通過RS232/RS485轉換器轉換為RS485總線，各下位機通過MAX485芯片連接到總線上。各個下位機設有自己唯一的地址，且下位機之間不能通訊，一切通訊受上位機(PC機)控制開始時，下位機都處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待上位機發(fā)出指令。當上位機發(fā)出指令時，所有下位機都接收并且將其中的地址幀與自己的地址比較，如果相同則繼續(xù)解釋后面的指令或數據，若不同則不予理睬。</p>&l

104、t;p>　　單片機晶振頻率為11.0592MHZ，串口通信波特率為9600bit/S，設置32字節(jié)的隊列緩沖區(qū)用于接收發(fā)送，其中主機發(fā)送的信息可為各從機接收，而各從機發(fā)送的信息只能由主機接收，從機與主機間不能互相通信。</p><p>　　在多機通信中，SM2位扮演了重要角色。當一臺89S52的SM2為1時，該89S52只接收地址幀（第9位數據為1），對數據幀（第9位數據為0）不理睬。而當SM2=0時，該機

105、接收所有發(fā)來的消息。</p><p>　　多機通信的過程如下：</p><p>　　所有從機的SM2位開始置1，處于只接收地址幀的狀態(tài)。</p><p>　　主機發(fā)送一幀地址信息，包含8位地址，第9位為1，表示發(fā)送的幀為地址幀。</p><p>　　從機接收地址幀后，進入中斷，把發(fā)來的地址與自身比較。</p><p>

106、　　地址一致的從機就是被尋址的從機，它清除SM2位，接收主機發(fā)來的所有后續(xù)幀信息（數據信息）。未尋址的所有其他從機仍維持SM2=1，對主機發(fā)來的數據幀不理睬，直到發(fā)來新地址幀。</p><p>　　主機發(fā)送控制信息和數據幀（第9位為0）給已被尋址的從機。</p><p>　　多機通信一般需要符合一定的規(guī)范，對應于不同場合的通信需要。這些人為規(guī)定的規(guī)范就是通信協議，圖TCP/IP協議、CAN

107、總線通信協議、232協議等。在本設計中，用到了幾條簡單的協議，并針對其編程。當然，這些協議并不完善，不能在實際通信中應用。</p><p>　　系統(tǒng)允許接255臺從機，地址從00H～FEH。</p><p>　　地址FFH對所有從機置位SM2。</p><p>　　對已經尋址到的從機再發(fā)送地址幀時，該從機SM2=1，恢復初始狀態(tài)，以和其他從機競爭。</p>

108、;<p><b>　　主機命令類型為：</b></p><p>　　00：要求從機接收數據；01：要求從機發(fā)送數據；其他為非法命令。</p><p>　　數據塊長度：8字節(jié)。</p><p>　　從機返回的狀態(tài)字格式如表1所示。</p><p><b>　　表1 狀態(tài)字格式表</b>&

109、lt;/p><p>　　（MSB）(LSB)</p><p>　　其中，ERR=1：接收到非法命令；TRDY=1：從機發(fā)送準備就緒；RRDY=1：從機接收準備就緒。</p><p>　　4.4 數據傳輸協議</p><p>　　由于RS485通信是一種半雙工通信，發(fā)送和接收共用同一物理通道，在任意時刻只允許一臺單機處于發(fā)送狀態(tài)，因此要求應答的單