基于RS485的远程采集与控制系统的设计_毕业设计(论文) 精品.docx

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南华大学

毕业设计 （论文 ）

题 目 基于RS485的远程采集与控制器设计

专业名称 通 信 工 程

论文（设计）内容及要求：

一、 论文内容

1.完成硬件电路的设计，主要包括处理器最小系统、3路AD/DA采集电路、组继电器控制电路、RS485通信电路等；

2.完成软件程序的编写，主要包括系统初始化、AD/DA驱动、485通信协议等；

3.所设计的采集与控制器能够通过RS485远程通信采集3路节点信号，并能反馈2路模拟控制量。

二、论文基本要求

1.了解远程采集与控制器设计的发展动态；

2.了解目前主流有线通信协议，例：

RS232、RS485、CAN-BUS等，及各自优缺点；

3.掌握RS485关键通信协议；

4.掌握常用AD/DA电路，以及控制电路的设计方法；

5.掌握利用keil软件进行单片机系统开发；

6.熟练应用C语言编写相关驱动算法；三、写作要求

1.阅读和翻译3000字以上本课题英文资料；

2.完成设计，做出实物并上交论文，论文格式参照国家相关标准和南华大学毕业设计要求，并提供对应的电子文档；

3.论文字数不少于15000字，A4纸打印（WORD2003排版）四、时间要求

①2012年12月24日—2013年1月10日理解设计要求，查阅相关资料；

②2013年2月12日—2013年4月10日根据所查阅的资料，完成部分论文初稿；

③2013年4月11日—2013年5月10日完成毕业设计初稿；

④2013年5月11日—2013年5月30日完成完整的毕业设计论文；

⑤2013年5月31日—2013年6月8日准备毕业论文答辩。

⑥2013年6月9日—2013年6月12日毕业论文答辩。

指导老师：

年 月 日

南华大学船山学院毕业设计（论文）

基于RS485通信的远程采集与控制器设计

摘要：

在一些环境条件恶劣、异常危险的环境中，如深井、对人体危害极大强辐射空间、人体活动不便的空间，要做到现场数据综合分析并做出现场决策，几乎是不可能做到的。

在这些环境中，远程数据采集与控制系统有着其巨大优势。

还有一些管理分散，数据采集量大的工作条件下，人到现场去采集数据就变得非常繁琐了，这时，远程数据采集就是一种非常简单而且有效的方法。

所以本文便提出一种基于RS485通信的远程数据采集与控制的方法。

本文设计的目的是实现3路数据采集处理，2路数据反馈装置，2路继电器控制远程控制。

本文首先对涉及的RS485协议进行介绍，其次会给出远程数据采集与控制系统的硬件设计方案，硬件设计中包括单片机应用电路、电源稳压电路、AD采集电路、DA电路、RS485接口电路、继电器控制电路几个部分的硬件电路设计。

最后给出切实可行的软件设计方案，在这个方案中会给出通信协议、整体设计与实现、系统的初始化、RS485总线程序、继电器控制程序、DA输出控制程序、AD采集程序的设计。

本设计的的采集模块不局限某一单一用途，可以完成温度、湿度、压力、流量、位移、电压、电流等模拟量的采集。

系统接口简单可靠，用途多样，具有一定灵活性。

关键词：

RS485；远程通信；数据采集；远程控制

i

南华大学船山学院毕业设计（论文）

DesignoftheRemoteAcquisitionandControllerbasedonRS485Communication

Abstract:

Insomepoorandverydangerousconditions,suchasdeepwell,strongradiationspacewhichdoharmtohumanbeingsandthespacewhichisinconvenientforhuman'sactivities,it'salmostimpossibletomakeon-the-spotcomprehensivedataanalysisanddecisions.Intheseconditions,remotedataacquisitionandcontrolsystemhasitsgreatadvantage.Insomeotherconditionswhosemanagementisdecentralizedanddatacollectionislarge,tomakeon-the-spotdataacquisitionbecomesverycomplicated,soremotedataacquisitionisagoodandconvenientway.

ThisarticlewillputforwardaremotedataacquisitionandcontrolmethodthatisbasedonRS485communication.Itspurposeofthedesignistorealizethree-channeldataacquisitionprocessing,two-channeldatafeedbackdevice,two-channelwayrelaycontrolremotecontrol.First,thisarticlewillintroducetheRS485protocol.Then,thisarticlewillgivethehardwaredesignschemeofremotedataacquisitionandcontrolsystem.Thehardwaredesignincludesmicrocontrollerapplicationcircuit,powersupplyvoltageregulatorcircuit,ADsamplingcircuitandDAcircuit,RS485interfacecircuit and relay control circuit part of the hardware circuit design.Finally,practicalsoftwaredesignschemewillbegiven.Thisdesignschemeincludestheoveralldesignandimplementation,systeminitialization,RS485bus,relaycontrol,DAoutputcontrolprogram,theADacquisitionprogramdesign. Collectionmoduleofthisdesignisnotlimited,andnotjustforasingleuse,itcancompletemanycollection,forexample,temperature,humidity,pressure,flow,displacement,analogquantitiesvoltage,andcurrent.Thesysteminterfaceissimpleandreliable,anditsusesisvariousandflexible.

Keywords:

RS485; remote communications; data acquisition and control

iv

目录

1绪 论 1

1.1研究的背景与意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3本文主要工作内容 3

1.4系统分析 4

1.4.1任务要求 4

1.4.2设计方案论证 4

1.4.3总体设计 6

1.5本文章节安排 7

2.1RS-232/422/485标准 8

2.1.1RS-232标准 9

2.1.2RS-422/485标准 9

2.2RS-485通讯协议 12

2.2.1ModBus协议（RTU模式） 12

2.2.2多功能电能表通讯规约（DL/T645-1997） 15

2.3RS-485应用要点 16

2.4本章小结 16

3基于RS485通信远程采集与控制器的硬件设计 17

3.1硬件系统总体设计 17

3.2单片机应用电路 18

3.3电源模块电路 20

3.4主从机RS485接口电路设计 21

3.5继电器控制电路 24

3.62路DA转换电路 25

3.6.1TLC5615简介 25

3.6.2TLC5615功能框图 25

3.6.3TLC5615引脚功能 26

3.6.4TLC5615推荐工作条件 26

3.6.5TLC5615的时序 27

3.6.6TLC5615的两种工作方式 27

3.6.7DA电路 28

3.73路AD转换电路 28

3.8本章小结 29

4基于RS485通信远程采集与控制器的软件设计 30

4.1通信协议的设计 30

4.2主程序流程 32

4.2.1主机主程序流程 32

4.2.2从机主程序流程 36

4.3系统初始化 41

4.3.1主机系统初始化 41

4.3.2从机系统初始化 43

4.4RS485总线的程序设计 45

4.5继电器控制程序的设计 46

4.62路DA输出控制程序设计 46

4.73路AD采集程序设计 47

4.8本章小结 50

5总结与展望 51

5.1总结 51

5.2展望 51

谢 辞 53

参考文献 54

附件一电路原理图 56

附件二PCB图 59

南华大学船山学院毕业设计（论文）

1绪 论

1.1研究的背景与意义

数据采集与控制技术是信息科学的重要分支之一，它研究数据的采集、存储、处理以及控制等问题。

其任务是对生产现场各种参数进行采集，然后送入计算机，根据不同的需要由计算机进行相应的计算和处理，得到所需的数据。

与此同时，将计算得到的数据按要求进行显示并判断作出决定，以便实现对某些物理量的监视控制。

在一些环境条件恶劣、异常危险的环境中，如深井、对人体危害极大强辐射空间、人体活动不便的空间，要做到现场数据综合分析并做出现场决策，几乎是不可能做到的。

在这些环境中，远程数据采集与控制系统有着其巨大优势。

还有一些管理分散，数据采集量大的工作条件下，人到现场去采集数据就变得繁重而繁琐了，这时，远程数据采集就是一种非常简单而且有效的方法[1]。

由此可见，对远程数据的采集和控制方面的研究是非常有必要的。

近年来，大规模集成电路的飞速发展，计算机技术不断地推广应用，传统的仪器仪表、数字测量技术在数据采集方面升华到一个全新的阶段[2]。

而随着科学技术的进步，数据采集与控制系统越来越趋向数字化、智能化、远距离方向发展。

远程数据采集技术，广泛用于工业生产和民用生活，特别是智能化小区水、电、气、暖的抄表监控以及工业测量仪表的数据采集和监控等方面的应用非