基于RS-485的单片机通信系统设计(发送端)dkau.docx
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1、g专业课程程设计报报告题 目:基于RSS-4885的单单片机通通信系统统设计(发发送端)姓 名名:刘张专 业业:通信工程程班级学号号:0904422118 同 组人人 :0904422119 彭彭林指导教师师:张小林南昌航空空大学信信息工程程学院20122 年 006 月月 288 日 专业业 课程程设计任任务书20 111220 112 学学年 第第 22 学期期第 177 周周 220 周周 题目基于RSS-4885的单单片机通通信系统统设计(发送端端)内容及要要求1.利用用RS4485实实现单片片机的双双向通讯讯;2.通过过键盘实实现从机机的选择择、发送送数据的的输入;3.主机机显示发发
2、送的数数据及从从机编号号。4提高要要求:通通过键盘盘实现循循环工作作模式、指指定从机机这2种种工作方方式的切切换。进度安排排 177周:查查找资料料,进行行系统硬硬件设计计、软件件方案设设计; 188周:硬硬件制作作、软件件的分模模块调试试; 199周:系系统联调调; 200周:设设计结果果验收,报报告初稿稿的撰写写。学生姓名名:09904222188 刘张张 09904222199 彭彭林指导时间间:周一一、周三三、周五五指导地点点:E楼楼 6610 室任务下达达20122年 6 月 11 日日任务完成成20 112年 6月月 330 日考核方式式1.评阅阅 2.答答辩 3.实际操操作 4.
3、其它指导教师师张小林系(部)主主任注:1、此此表一组组一表二二份,课课程设计计小组组组长一份份;任课课教师授授课时自自带一份份备查2、课程程设计结结束后与与“课程设设计小结结”、“学生成成绩单”一并交交院教务务存档。摘要串口通信信是一种种广泛应应用于各各个领域域的通信信方式,在在远距离离数据传传输和控控制系统统中,可可以根据据RS-4855协议实实现数据据远距离离传输。 本设计即即是利用用MAXX4855芯片实实现半双双工串行行口通信信的双向向通信系系统。系系统主要要由主机机控制模模块、通通信模块块、数据据输入模模块和数数据显示示模块四四个部分分构成,实实现了利利用RSS4855实现单单片机的
4、的双向通通讯,通通过键盘盘实现从从机的选选择、发发送数据据的输入入,主机机显示发发送的数数据及从从机编号号,通过过键盘实实现循环环工作模模式、指指定从机机这2种种工作方方式的切切换。该系统具具有使用用方便、操操作简单单、结构构简单、成成本低、可可靠性高高、可扩扩展性强强、易于于维护等等特点,在在实际生生活中有有广泛的的应用前前景。关键字:RS-4855协议、双双向通信信、MAAX4885目录 前言.5第一章 系统总总体方案案.6 系统总总体框图图设计.66 系系统框图图.6第二章 系统具具体设计计及硬件件设计 22.1 主机控控制模块块.62.1.1 系系统主芯芯片选择择.62.1.2 复复位
5、电路路.772.1.3 时时钟电路路.77 22.2 通信模模块.8 2.22.1 通信芯芯片选择择.82.2.2 通通信电路路 .882. 33数据输输入模块块.9 22.4 数据显显示模块块.9第三章 软件件设计.1113.1 系统总总流程图图.11 3.11.1 程序流流程图.122 第四章 硬件件调试与与分析.1164.1 实验验调试仪仪器.1164.2 各个个子系统统模块调调试.116 4.22.1 握手信信号发送送模块调调试.116 4.22.2 接收数数据与拒拒绝接收收数据模模块调试试.17 4.22.3 发送数数据与接接收数据据模块调调试.117第五章 总结结与体会会.19 参
6、考文文献.220附录一:总原理理图.20附录二:源程序序代码.221 前 言 在以单单片机为为基础的的数据采采集和实实时控制制系统中中,通过过计算机机中的RRS-2232接接口进行行计算机机与单片片机之间间的命令令和数据据传送,就就可以对对生产现现场进行行监测和和控制。由由于计算算机上的的RS-2322所传送送的距离离不超过过30mm,所以以在远距距离数据据传送和和控制时时,可以以利用MMAX4485的的接口转转换芯片片将RSS-2332协议议转换成成RS-4855协议进进行远距距离传送送。 RS-2322是一个个最初用用于调制制解调器器、打印印机及其其它PCC外设的的通讯标标准,提提供单端端
7、20kkbpss的波特特率,后后来速率率提高至至1Mbbps。RRS-2232的的其它技技术指标标包括:标称5V发发送电平平、3V接接收电平平(间隔隔/符号号)、22V共模模抑制、222000pF最最大电缆缆负载电电容、3300最最大驱动动器输出出电阻、33k最小小接收器器(负载载)阻抗抗、1000英尺尺(典型型值)最最大电缆缆长度。RRS-2232只只用于点点对点通通信系统统,不能能用于多多点通信信系统,所所有RSS-2332系统统都必须须遵从这这些限制制。RSS-4885是双双向、半半双工通通信协议议,允许许多个驱驱动器和和接收器器挂接在在总线上上,其中中每个驱驱动器都都能够脱脱离总线线。
8、接收收器输入入灵敏度度为2000mV,这这就意味味着若要要识别符符号或间间隔状态态,接收收端电压压必须高高于+2200mmV或低低于-2200mmV。最最小接收收器输入入阻抗为为12kk,驱动动器输出出电压为为1.55V (最小值值)、5V (最大大值)。驱动动器能够够驱动332个单单位负载载,即允允许总线线上并联联32个个12kk的接收收器。RRS-4485接接收器可可随意组组合,连连接至同同一总线线,但要要保证这这些电路路的实际际并联阻阻抗不高高于322个单位位负载(3755)。采用用典型的的24AAWG双双绞线时时,驱动动器负载载阻抗的的最大值值为544,即332个单单位负载载并联22个
9、1220终端端匹配电电阻。RRS-4485已已经成为为POSS、工业业以及电电信应用用中的最最佳选择择。较宽宽的共模模范围可可实现长长电缆、嘈嘈杂环境境(如工工厂车间间)下的的数据传传输。更更高的接接收器输输入阻抗抗还允许许总线上上挂接更更多器件件。第一章 系统总总体方案案 系系统总体体框图设设计 系统统框图系统框图图如下: 通信主机数据显示通信模块数据输入图2-11 系统统原理框框图 在本本系统中中,通信信主机是是核心部部分,主主要完成成对数据据的处理理、操作作和运算算;数据据输入模模块主要要完成数数据的输输入,所所有人机机交换的的数据都都从该模模块中输输入;数数据显示示模块完完成了通通信双
10、方方数据的的显示;通信模模块即完完成数据据的接收收与发送送,实现现数据远远距离传传输。数据从数数据输入入模块输输入,经经通信主主机处理理后发送送给通信信从机,通通信从机机接收到到数据后后显示在在相应的的模块上上。 第二二章 系统具具体设计计及硬件件设计2.1 主机控控制模块块2.1.1 系系统主芯芯片选择择系统主芯芯片是本本系统的的核心芯芯片,由由于系统统要求芯芯片能灵灵活处理理所传输输的数据据,且性性能稳定定,价格格低廉,因因此需选选择一个个合适的的芯片。 STCC89CC52是是一个低低功耗,高高性能CCMOSS 8位位单片机机,器件件采用高高密度、非非易失性性存储技技术制造造,兼容容标准
11、MMCS-51指指令系统统及800C511引脚结结构,芯芯片内集集成了通通用8位位中央处处理器和和ISPP Fllashh存储单单元,功功能强大大的它为为许多嵌嵌入式控控制通信信系统提提供了高高性价比比的解决决方案。 STCC89CC52具具有如下下特点:8k Byttes Flaash片片内程序序存储器器,1228 bbytees的随随机数据据存储器器(RAAM),332个外外部双向向输入/输出(II/O)口口,5个个中断优优先级22层中断断嵌套中中断,22个166位可编编程定时时计数器器和2个个全双工工串行通通信口,而而且价格格低廉,市市场运用用很普遍遍,因此此采用它它作为系系统的主主芯片
12、即即可进行行灵活的的控制。2.1.2 复复位和时时钟电路路复位时钟钟电路如如下图:图2-33 复位位时钟电路路 主芯片片的RSST复位位引脚是是高电平平有效的的。高电电平有效效的持续续时间应应为244个振荡荡周期以以上。若若时钟频频率为112MHHz,则则复位信信号至少少应持续续2uss以上才才可以复复位单片片机。只只要该引引脚保持持高电平平,芯片片便循环环复位。当当RSTT端由高高变低后后,程序序指针由由ROMM的00000HH开始执执行程序序。它的的复位操操作不影影响内部部RAMM的内容容。当VVcc加加电后,RRAM的的内容是是随机的的。 此外主主芯片的的复位方方式有上上电复位位和手工工
13、复位两两种。只只要Vccc上升升时间不不超过11ms,通通过在VVcc和和RSTT引脚之之间加一一个100uF的的电容和和一个11K,由延时常常数 =R*C=11K*100uF=1mss可知,当当系统上上电后即即可完成成复位。 时钟电电路是给给通信主主机提供供正常工工作时序序所必不不可缺的的部分,主主机只有有在统一一的时序序下才能能进行正正常的工工作。主芯片片内部由由一个反反相放大大器构成成振荡器器,可以以由它产产生时钟钟。时钟钟可以由由两种方方式产生生,即内内部方式式和外部部方式。图图2-33给出的的是外部部方式。FFoscc可在11.212MMHz之之间选择择,为方方便计算算,选取取晶振频
14、频率foosc=12MMHz,可可以得到到机器周周期为:T=11/foosc=1uss。电容容对频率率有微调调作用,因因此小电电容取值值为200pF。2.2 通信模模块2.2.1 通通信芯片片的选择择 MAXX4855接口芯芯片是MMaxiim公司司的一种种RS4855芯片。RRS4485是是美国电电气工业业联合会会(EIIA)制制定的利利用平衡衡双绞线线作传输输线的多多点通讯讯标准。它它采用差差分信号号进行传传输;最最大传输输距离可可以达到到1.22 kmm;最大大可连接接32个个驱动器器和收发发器;接接收器最最小灵敏敏度可达达2000 mVV;最大大传输速速率可达达2.55 Mbb/s。由
15、由此可见见,RSS4885协议议正是针针对远距距离、高高灵敏度度、多点点通讯制制定的标标准。MAX4485芯芯片采用用单一电电源+55 V工工作,额额定电流流为3000 A,采采用半双双工通讯讯方式。它它完成将将TTLL电平转转换为RRS4485电电平的功功能。MMAX4485芯芯片的结结构和引引脚都非非常简单单,内部部含有一一个驱动动器和接接收器。RRO和DDI端分分别为接接收器的的输出和和驱动器器的输入入端,与与单片机机连接时时只需分分别与单单片机的的RXDD和TXXD相连连即可/RE和和DE端端分别为为接收和和发送的的使能端端,因为为MAXX4855工作在在半双工工状态,所所以只需需要一
16、个个信号控控制MAAX4885的接接收和发发送即可可。因此此本模块块采用MMAX4485芯芯片即可可满足远远距离通通信的性性能指标标。RS4885通信信协议:典型的串串行通讯讯标准是是RS2232和和RS4485,它它们定义义了电压压阻抗等等,但不不对软件件对协议议给予定定义,区区别于RRS2332, RS4485的的特性包包括:1RS4485的的电气特特性:逻逻辑“11”以两两线间的的电压差差为+(226)VV表示;逻辑“00”以两两线间的的电压差差为-(226)VV表示。接接口信号号电平比比RS2322C降低了了,就不不易损坏坏接口电电路的芯芯片, 且该电电平与TTTL电电平兼容容,可方方
17、便与TTTL 电路连连接。2. RSS-4885的数数据最高高传输速速率为110Mbbps 。3. RSS-4885接口口是采用用平衡驱驱动器和和差分接接收器的的组合,抗抗共模干干扰能力力增强,即即抗噪声声干扰性性好。4. RSS-4885接口口的最大大传输距距离标准准值为440000英尺,实实际上可可达 330000米(理理论上的的数据,在在实际操操作中,极极限距离离仅达112000米左右右),另另外RSS-2332-CC接口在在总线上上只允许许连接11个收发发器,即即单站能能力。而而RS-4855接口在在总线上上是允许许连接多多达1228个收收发器。即即具有多多站能力力,这样样用户可可以利
18、用用单一的的RS-4855接口方方便地建建立起设设备网络络。因RRS-4485接接口具有有良好的的抗噪声声干扰性性,长的的传输距距离和多多站能力力等上述述优点就就使其成成为首选选的串行行接口。因因为RSS4855接口组组成的半半双工网网络一般般只需二二根连线线,所以以RS4485接接口均采采用屏蔽蔽双绞线线传输。 RS4485接接口连接接器采用用DB-9的99芯插头头座,与与智能终终端RSS4855接口采采用DBB-9(孔孔),与与键盘连连接的键键盘接口口RS4485采采用DBB-9(针针)2.2.2 通通信电路路通信模块块电路如如下: 图2-44 通信信模块电电路MAX4485的的RO和和D
19、I引引脚分别别和单片片机的RRXD和和TXDD相连接接,/RRE和DDE受单单片机PP1.00的控制制,当PP1.00=1是是,MAAX4885发送送数据,当当P1.0=00是MAAX4885接收收数据,主主机和从从机都是是按照如如图所示示的电路路进行通通信的,为为了减少少信息传传输时的的错误,主主从机都都使用相相同频率率的晶振振,设置置主从机机相同的的波特率率。2.3 数据输输入模块块矩阵式键键盘,矩矩阵式键键盘稳定定,其突突出优点点是占用用I/OO口少,II/O端端口利用用率高,可可循环操操作,而而且扫描描键盘时时占用CCPU时时间少,操作灵灵活,方方便。由由设计要要求可知知系统需需求能控
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