文档介绍：课程设计报告
课程单片机系统及其应用
题目基于RS485多机通信设计
院系
年级专业
学号
学生姓名
指导教师
设计时间 ——
一、方案选择与说明
设计方案选择
方案一:基于AT89S52的单片机网络的单片机多机通信协议;系统网络拓扑结构采用总线型;网络接口电路采用端口转发的形式等进行单片机多机通信系统的设计
方案二:利用51单片机自身的串行通信口设计基于RS485的多机通信系统,实现2个通信终端之间互相通信的功能。
经过比较:方案一的系统易于扩展且提高了稳定性能实现从机与主机间的通信,以及从机与从机间的通信;方案二通信距离远、抗干扰能力强也可实现主机与从机的通信,虽不能实现从机之间的通信但对于本课题来说已足够,所以采用方案二。
设计方案说明
RS-485方式构成的多机通信系统采用主从式结构:主机控制多个从机,作为从机的单片机不主动发送命令或数据,一切都由主机单片机控制;并且在一个多机系统中,只有一台主机,各台从机之间不能相互通信,即使有信息交换也必须通过主机转发。采用RS-485构成的多机通信系统原理。。在总线末端接一个匹配电阻,吸收总线上的反射信号,使得正常传输信号无毛刺。匹配电阻的取值应该与总线的特性阻抗相当。在总线上没有信号传输时,总线处于悬浮状态,容易受干扰信号的影响。将总线上的差分信号的正端A+和负端B-之间接一个10K的电阻;负端B-和地间接一个10K的电阻,形成一个电阻网路。当总线上没有信号传输时,正端A+,负端B-,即使有干扰信号,也很难产生串行通信的起始信号0,从而增加了总线抗干扰的能力。
二、结构框图与工作原理
图2-1 结构图
工作原理
多机通信中,要保证主机与从机实现可靠通信,必须通信接口具有识别功能,而单片机的串行口控制寄存器SCON中的SM2就是满足这一要求而设置的。在串行口以方式2或方式3工作时,发送和接收的每一帧信息都是11位,其中第9数据位是可编程位,通过对SCON的TB8赋1或0,来区别发送的是地址帧还是数据帧(规定地址帧的第9位为1,数据帧的第9位为0)。若从机的控制位SM2=1,则当接收的是地址帧时,数据装入SBUF,并置RI=1;若接收的是数据帧,则不置RI,信息将抛弃;若SM2=0,则无论是地址帧还是数据帧都产生RI=1中断标志,数据装入SBUF。多机通信过程如下:
(1)使所有从机的SM2位置1,处于只接收地址帧的状态。
(2)主机发送一帧地址信息,其中包含8位地址,第9位为地址、数据标志位,第9位置1表示发送的是地址。
(3)从机接收到地址帧后,各自将所接收的地址与本从机的地址相比较。对地址相符的从机,使SM2清0以接收主机随后发来的所有信息;对于地址不相符合的从机,仍保持SM2=1 状态,对主机随后发送的数据不予理睬。
(4)当主机改为与另外从机联系时,可再发地址帧寻址其从机,而先前被寻址过的从机,恢复SM2=1。
三、硬件设计
芯片和单片机简介
MAX485芯片简介
本系统采用MAX485芯片为RS-485总线驱动芯片,MAX485芯片内部含有一个驱动器和接收器,用于实现RS-485的半双工通信。MAX485采用单一电源+5V工作,额定电流为300uA,完成将TTL电平转换为RS-485电平的功能。MAX485的A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时,代表发送的数据为1;当A的电平低于B端时,代表发送的数据为0,在MAX485的A和B端之间需要连接一个匹配电阻,一般可选120欧的电阻。
AT89C51单片机
80C51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上[2]。如果按功能划分,它由如下功能部件组成,即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成,其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。
(1)微处理器
该单片机中有一个8位的微处理器,与通用的微处理器基本相同,同样包括了运算器和控制器两大部分,只是增加了面向控制的处理功能,不仅可处理数据,还可以进行位变量的处理。
(2)数据存储器
片内为128个字节,片外最多可外扩至64k字节,用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等,所以称为数据存储器。
(3)程序存储器
由于受集成度限制,片内只读存储器一般容量较小,如果片内的只读存储器的容量不够,则需用扩展片外的只读存储器,片外最多可外扩至6