基于rs485通訊的智能儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設計開題報告</b></p><p><b>　　電氣工程及其自動化</b></p><p>　　基于RS485通訊的智能儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　1、前言</b></p><p>　　智能儀表是隨著80年代初單片機技

2、術(shù)的成熟而發(fā)展起來的，現(xiàn)在世界儀表市場基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業(yè)信息化的需要，企業(yè)在儀表選型時其中的一個必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。最初是數(shù)據(jù)模擬信號輸出簡單過程量，后來儀表接口是RS232接口，這種接口可以實現(xiàn)點對點的通信方式，但這種方式不能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個問題。</p><p>　　RS485 串行通訊總線標準及接口技術(shù)已廣泛應用于工業(yè)控制、儀器、儀表、多媒體網(wǎng)絡、

3、機電一體化產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域。在數(shù)據(jù)通信、計算機網(wǎng)絡以及工業(yè)上的分布式控制系統(tǒng)中,經(jīng)常需要采用串行通信來達到遠程信息交換的目的。由于RS2485 具有性能優(yōu)異、組網(wǎng)簡單的優(yōu)點,它在集中控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)中的應用相當廣泛,特別是在要求遠距離傳輸?shù)膽弥小?lt;/p><p>　　2、RS485的特點及其應用</p><p>　　RS485是串行數(shù)據(jù)接口的標準，是為彌補RS232通信距離短、速率

4、低等缺點而產(chǎn)生的，是在RS422基礎上制定的標準，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性。RS485標準只規(guī)定了平衡發(fā)送器和接收器的電特性，而沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和應用層通信協(xié)議。它與RS232不同，數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B，A、B之間的正電平在+2～+6 V，表示邏輯狀態(tài)“l(fā)”；負電平在一2～一6

5、V，表示邏輯狀態(tài)“0”。RS485標準的最大傳輸距離約為1200m，最大傳輸速率為10 Mbps。通常，RS485網(wǎng)絡采用平衡雙絞線作為傳輸介質(zhì)。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，只有在20 kbps速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般來說，100 m長雙絞線最大傳輸速率僅為1 Mbps。如果采用光電隔離方式，則通信速率一般還會受到光電隔離器件響應速度的限制。在要求通信距離為幾十米到上千米

6、時，廣泛采用RS-485 串行總線標準。RS485采用</p><p>　　網(wǎng)絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡。在構(gòu)建網(wǎng)絡時，應注意如下幾點： </p><p>　　從總線到每個節(jié)點的引出線長度應盡量短</p><p>　　采用一條雙絞線電纜作總線，將各個節(jié)點串接起來，從總線到每個節(jié)點的引出線長度應盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的

7、影響最低。有些網(wǎng)絡連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長或通信速率的提高，其不良影響會越來越嚴重，主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加，會造成信號質(zhì)量下降。 </p><p>　　注意總線特性阻抗的連續(xù)性</p><p>　　應注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點就會發(fā)生信號的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某

8、一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線。 </p><p>　　總之，應該提供一條單一、連續(xù)的信號通道作為總線。 </p><p><b>　　注意終端負載電阻</b></p><p>　　在RS485組網(wǎng)過程中另一個需要主意的問題是終端負載電阻問題，在設備少距離短的情況下不加終端負載電阻整個網(wǎng)絡能很好的工作但隨著距

9、離的增加性能將降低。理論上，在每個接收數(shù)據(jù)信號的中點進行采樣時，只要反射信號在開始采樣時衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實際上難以掌握，美國MAXIM公司有篇文章提到一條經(jīng)驗性的原則可以用來判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長度時需要進行匹配：當信號的轉(zhuǎn)換時間（上升或下降時間）超過電信號沿總線單向傳輸所需時間的3倍以上時就可以不加匹配。 </p><p>　　一般終端匹配采用終端電阻方法， RS485應在總線電纜的

10、開始和末端都并接終端電阻。終接電阻在RS485網(wǎng)絡中取120Ω。相當于電纜特性阻抗的電阻，因為大多數(shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100～120Ω。這種匹配方法簡單有效，但有一個缺點，匹配電阻要消耗較大功率，對于功耗限制比較嚴格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。但電容C的取值是個難點，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進行折衷。 還有一種采用二極管的匹配方法，這種方案雖未實現(xiàn)真正的“匹配”

11、，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號，達到改善信號質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。</p><p>　　最近兩年一些公司基于部分企業(yè)信息化的實施已完成，工廠中已經(jīng)鋪設了延伸到車間每個辦公室、控制室的局域網(wǎng)的現(xiàn)狀，推出了串口服務器來取代多串口卡，這主要是利用企業(yè)已有的局域網(wǎng)資源減少線路投資，節(jié)約成本，相當于通過tcp/ip把多串口卡放在了現(xiàn)場。</p><p><b>　　3、參

12、考文獻</b></p><p>　　[1] 吳桂林,鄭建勇.RS485 上下位機多機通信網(wǎng)絡系統(tǒng)設計[J].微計算機信息,</p><p>　　2008,12-3: 112-113.</p><p>　　[2] 金鋒.智能儀器設計基礎[M].北京：清華大學出版社，2005.1.4.</p><p>　　[3] 蔣學潤，毛宗源．基于

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