基于RS485的多机串口通信网络文档格式.docx

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本系统的PC主机采用PC/104模板,其通信接口可以与RS485总线直接相连接,不需要在PC主机和RS485总线之间加装RS232/RS485标准转换芯片。

单片机采用RS485进行串行通信,只需要将TTL电平的串行接口通过芯片转换为RS485串行接口,这种转换比较简单,本系统采用的是MAX485芯片。

其连接如图1所示。

图1系统总体连接图

2.2RS485总线连接的多单片机通信

在生物培养系统中,利用一台PC机与四个单片机组成多机通信系统,采用主从式结构:

主机（PC/104控制

多个单片机（C51单片机,

作为从机的单片机在正常状态下不主动向主机发送命令或数据,一切都由PC主机控制;

在该系统中,只有一台主机,各台从机相对独立,从机间不能相互通信。

采用RS485构成的多机通信系统原理

框图,如图2所示。

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10kΩ的电阻;

负端B-和地间接一个10kΩ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+的电平大约为312V,负端B-的电平大约为116V,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。

图2多机通信原理图

3.系统软件设计3.1通信协议设计

为保证通信进行,首先做到单片机的串行口与主控机串行口的设置保持一致,即数据格式一致!

通信波特率相同。

如果是多点通信,每个从机要分配一个地址码。

系统中协议有3种帧格式:

呼叫帧、应答帧和数据帧。

呼叫帧由主机发出,应答帧只能由从机发出。

当从机收到呼叫

*[收稿日期]2009-10-28

No.62009

GeneralNo.45Vol.8

2009年第6期第8卷（总第45期

安徽电子信息职业技术学院学报

JOURNALOFANHUIVOCATIONALCOLLEGEOFELECTRONICS&

INFORMATIONTECHNOLOGY

[文章编号]1671-802X（200906-0003-02

帧后,把本机地址和当前状态回发给主机。

设置开机自

检、自诊断程序,机器不能带病工作;

如果需要,还可以设置在工作空闲时或定时自检程序。

PC机与单片机构成的多机通信系统采用主从式结构。

数据通信总是由主机发起,主机处于发送状态“说”时,从机总是出于“听”状态。

若主机发送的地址信息与本地从机相符,则接收该数据,否则,继续“听”总线上的数

据。

若从机需要发送数据,则必须等到主机轮询本地从机时,才可提出请求。

这种网络模式下从机不会

“侦听”其他从机对主机的响应,这样就不会对其他从机产生错误的响应。

主从式多机通信协议中,通信速率设为19.2kb/s。

系统上电或复位后,使所有从机的SM2（注1位置1,处于只接收地址帧监听状态。

主机向从机发送一帧地址信息,从机接收到地址帧后,将其与本地地址比较,判断是

否一致。

若与本地地址相符,

则清除SM2,同时发送应答帧,进入通信状态;

其他与本地地址不相符的从机则保持SM2位不变,继续监听。

主从机均以中断方式进行通信,程序流程如图3所示。

图3多机通信流程图

3.2多机发送时的分时说、

听多机传送时,通信协议要合理地协调总线的分时共用,通信波特率的计算要有冗余。

采用RS485总线连接的多个站点,由于485总线是异步半双工的通信总线,在某一个时刻,总线只可能呈现一种状态,即任一时刻只有一个站点在“说”,其他站点只能处于“听”状态。

如果有

多个站点在

“说”,则数据将在通信总线时碰撞,结果是处于接收状态的站点不能收到正确的数据。

在RS485总线

通信网络中,必须控制好每个站点的

“听、说”状态,即收、发状态,对总线的使用权必须进行分配,以使各从机的发送控制信号在时间上完全隔离,保证能及时、正确地传输数据。

要做到总线上设备在时序上的严格配合,必须要遵（1复位时,主从机都应该处于接收状态。

（2控制端RE,DE的信号有效脉宽应该大于发送或接收一帧信号的宽度。

（3总线上所连接的各从机的发送控制信号在时序上完全隔开。

通信方式一般是主节点循环轮询各个从节点。

各个从节点都有自己的网络通信识别号,即本机地址。

当主节点的轮询信息中包含自己的网络通信识别号,此从节点对此帧进行应答,其他节点则忽略此帧,不做处理。

3.3差错控制

差错控制用于传输数据的错误检查和错误纠正,以保证数据传输的准确性。

当主机发出呼叫帧后,如果在规定的时间内没有收到从机的应答帧,则主机认为帧丢失

并重发呼叫帧;

如果发送3次仍没有收到应答帧,

则系统认为该从机处于关机状态,开始执行其他任务。

在数据帧发送时,本系统采用应答方式进行差错控制,即接收方向发送方回发特殊的控制命令码,作为传输是否正确的确认;

发送方收到确认后就可知道是否正确发送,以决定是否重发。

如果传输中帧完全丢失,则发送方进行超时处理。

即发送方发送数据后超过一定时间,发送方认为帧丢

失,需要重发。

本系统约定最大重发数为3次,

超过3次系统就认为串行通信出现故障,主机进行故障报警。

另外,为避免通信频繁后旧的数据未发出去,而新的数据产生时可能会冲掉原来的数据,造成数据丢失,在系统中采用了数据备份存储的方式,即将长度为N的数据缓冲区,扩展为长度为2N的数据缓冲区。

要传送的新数据先放在原来的缓冲区,检测旧的数据是否发送成功,如果发送成功,则将新的数据复制到扩展缓冲区;

如果未发送成功,则继续发送,发送成功后再备份新的数据。

此时进来的如果是中断数据,只是更新原有的缓冲区,备份缓冲区的数据不会被中断数据更新掉。

这种方法很好地解决了通信过程数据存储出错、丢失的问题,使得通信的可靠性得到很大的提高。

4.通信可靠性分析及解决方法4.1信号传输问题

通信过程中,传输线路阻抗不连续或阻抗不匹配将会引起信号的反射,反射信号与原信号叠加将导致数据的误码率增加甚至无法正常通信。

解决的方法是增加匹配电阻,以减少反射信号、吸收噪声。

由于现场RS485网络的通信载体一般采用双绞线,它的特性阻抗为120Ω左右,可在位于总线两端的差分端口之间跨接120Ω匹配电阻。

4.2瞬态干扰问题

在实际应用环境中,一般在切换大功率感性负载如电机、变压器、继电器或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰,如果不加以适当防护就会损坏通信接口电路。

解决的方法在总线输出端接入快恢复稳压管,将瞬态高电压箝位在一定的电压范围之内,以保护通信接口。

另外也可使用气体放电管等瞬态抑制元件,将危害性的瞬态能量旁路到大地,消除瞬态浪涌干扰。

（c从机中断接

收子程序

（a主机发送

子程序（b

主机中断子程序

技术研究

葛姣*高清维———基于RS485的多机串口通信网络

第6期

当动模移动一定距离,注射机的顶杆接触推板,推出机构

开始动作,使推杆和拉料杆分别将塑件及浇注系统凝料从凸模和冷料穴中推出,塑件与浇注系统凝料一起从模

具中落下,至此完成一次注射过程。

合模时,

推出机构靠弹簧复位并准备下一次注射。

5.型芯、型腔的设计在塑料模具设计中,模具的结构相对较简单,然而由于塑件的形状较复杂,采用常规的设计很难准确地表达出型芯和型腔的结构,同时部分学生也很难理解型芯和

型腔的实体造型,也就无法为以后的数控加工做准备。

因此可采用实体测绘与计算机辅助设计为一体,充分利用Pro/E的强大模具设计功能形象直观的设计出模具的相关部件。

以图2模具结构图为例,设计该模具的型芯和型腔。

5.1定位工件

打开pro/e2.0软件,点击文件-新建,选择界面如下图,输入对应的名称,点击确定;

进入pro/e模具设计篇。

点击模具模型-装配-选择你所需设计的模具所对应的工

件。

在约束栏中选择匹配,点击top平面以及main-prting-pln平面;

点击right平面以及Mold_right平面;

再点击Front平面以及Mold_front平面,使之对其,点击确定;

返回主菜单,点击模具模型-创建-手动,点击确定;

选择定位缺省基准和对其坐标系与坐标系,确定。

5.2创建实体

点击实体-加材料-拉伸-实体-完成,

进入拉伸命令的界面,建立一个矩形实体,将工件完全包起来。

5.3设置收缩率返回主菜单,点击收缩-按尺寸-点击确认,进入对话框,输入收缩率,点击确定。

5.4创建分型面返回主菜单,点击分型面,创建,然后输入相应的名称,点击确定-增加-复制（利用SHIT组合选法选取相关平面同时把孔填平,点击延拓-沿方向-确定,选择相关的曲线（有多种方法,然后选择对应的实体,点击确定,然

后通过拉伸再创建一个平面,然后在通过拉伸命令建立

一个平面,然后利用合并的方式将两个平面合并。

5.5抽取凸、凹模

点击模具体积块-两个体积-所以工件-完成,选择刚才所建立的分型面,点击确定;

输入对应的上模和下模的名称,点击确定;

点击模具元件—抽取—全选—确定—完成。

5.6开模

通过抽取的零件得到如下图3型腔的零件和图4型芯的零件,不仅明确了模具零件的三维形状,同时也加工提供了准确的模型数据。

图3型腔图4型芯6.总结

在模具设计中,充分发挥软件的强大功能,就可以节省大量的时间,同时使模具设计结构更加合理,同时对于初学者来说由于模具图纸的阅读方法和普通的工程图纸有一定的区别,因此掌握和充分运用三维的设计方法就

显得更加必要。

将Pro/E充分运用到模具设计中可提高对模具图的认识能力和设计能力。

[参考文献]

[1]塑料模具技术手册编委会,塑料模具技术手册[K]

.北京:

机械工业出版社,1999.[2]林清安.Pro/E2.0模具设计[M].北京:

人民邮电出版社,2002.

[3]屈华昌.塑料成形工艺与模具设计[M].北京:

机械工业出版社,2003.

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[1]徐然,项小东.PC机与多单片机串行通信系统[J].科学技术与工程,2005,（6.

[2]余永权,汤荣江.计算机接口与通信[M].广州:

华

南理工大学出版社,

2004.[3]曹志锦,王永梁.基于RS485的多级串行通信实验系统设计及应用[J].实验技术与管理,2002.

[4]杨立,邓振杰,荆淑霞.微型计算机原理与接口技术[M].北京:

中国铁道出版社,2003.

[5]王金城,

王旭,席剑辉.一种基于RS-485的远程通讯系统软件实现.微计算机信息,2001.

[6]陈铁军,谢春萍.PC机与RS485总线多机串行通

信的软硬件设计[S].现代电子技术,2007,（5.

Multi-machineSerialCommunicationNetwork

BasedonRS485GeJiao,GaoQing-wei

Abstract:

Thispaperintroducesamulti-machineserialcommunicationnetworkbasedontheRS485anddescribesindetailtheestablishmentofcommunicationnetworksystems,user-definedcommunicationprotocolandtherealizationoftheprocedure.

Keywords:

serialcommunication;

single-chip;

multi-machinecommunicationsystem

金敦水———基于Pro/E的塑料模具设计