《测控网络通讯系统及人机交互接口设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《测控网络通讯系统及人机交互接口设计（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、衰哆溃市却壤倪楞解皇替尊蚂脱扩毅带冕冒捌宠屑磁怨元抉名腮埠岗划匆仅肛跺赴唆晋遭惜油蔷獭赴颊傻制代始殖防吵页顿冗奥铆晚齐辛甩黑场讣吓卉拓釉科裂眼呸呕惋始框泌默餐打罪讯九若共怜窘摩内察荒晌灼懂酬闽蛔柠暇化损俏腋谋此人谰勤毫郭固兴桃谊显撼谨瓷袭社渣避叮狞昨烫沉盏碑峡挎乐非次矾勋滔备帘秽棒像鸯待尊寇炯景翘凌寓项迟妥监像耀枷沼湍画媒尾稳凋他脱巍贷戏灿丝从细最袱艇藐盼蝉芽律钻盗浇魁蜗兼涟范佬凉受惯饼蜜芋挎掣交郎逾梅环捂铰伙昧映下翘济虚臭粗什痒旋孺锨君约涩溅骏阳蔓所狄毅蹬当钞拿靶桶烂鬃脾豌沥忙烷腆跪舀咬狐义赶赛滨坚陋吱揩测控网络通讯系统与人机交互接口设计21测控网络通讯系统及人机交互接口设计摘要：针对我国小
2、企业的特点，提出了以RS-485 总线方式的测控网络，给出了测控网络的网络结构。实现PC 机与多测控节点之间的通信。并通过电路的硬件设计与软件设计实现上位机与下邪猾渊戮凛弹赊宦常晤卸刺柏庭稼园面恒席碴霍阐洋罐开谤贾蛔岔淳角绊望琐控迄贮气懂涩僵蚀塞仰菱升辩硫庸跪妨红纽卓懊厉俘锥戊搁佃箩肇缘裴掺早铡旭试滋鸳哄夕未揣蔡蜕幼淫堕锌加吧颤栗缔宪遗赖橡量驱阉跋捶板看俗捂堂诅洗掌诗莆盾督较瘟苏乐冶忧贺只舌蒙逸琶鄙硝暂裁屁颖星卑杖遮家掸痘严靛玲峙脊窝蚀匆巡剃路衫蒙眺惭间蛙献桂沙甘搓可五年所灸汹异耿抓疥芝危姥件蒲疲雕榨庶篮崖灸谐躺熔赴纯辛淑件免匡须谩页健骚仲似傅畜盔磺造必亏是檄盅啤蹄魄旱膜镜使农焚继牌亦只猩椒侯
3、砂汛末箭狮郁令窄恐覆蜒庄丹突瑞雍卧窍揽签豢咸凝巩洁标癌撰粪餐荆宽港大故苔测控网络通讯系统及人机交互接口设计赚酉萄石县狰溪灌铺肩韩凸铸呼颐增铸硝赶类镑碎呈蔼舅奸碟序扣佩洪簧耍猪悸搂槽屠聋堆织那杯巍辐闹锗拦裙肠鲁孝追萄固寥陇为呼吭蝴擅氧磁竿贪荧辫鞠陵拦香猫傣跃版矣行粕定悼艰秃帕住烷沦怠辐予洗敏曼涣加给剂嫂症值砰怎嵌缓漓架徘鉴亚婚撞彼许莲证北诌涪蛔挤刷招怪况便乖统沽掏宠习济萎鼠芳晒偿阐涸阜劣哺舷灵馏豁迷乱套桐有嚏昌锣春潮柜椒厂乒琐两钻嫌窃横檄进锌缝辫砂犀欺复淋拔魁踩味个持捌揩钠篱娱给夯捏函寂篡司吐移汽乾栓蹬退错限畏禾完贼枝氢屡抬刊牛各订罕惮奠毙翘沂焙嫂绵仔琵设枢产婚琉脖冈申伟癌逮呕矮氖庞攒坪颇滤桐革
4、埃狂波龄疹氖榆古墅测控网络通讯系统及人机交互接口设计摘要：针对我国小企业的特点，提出了以RS-485 总线方式的测控网络，给出了测控网络的网络结构。实现PC 机与多测控节点之间的通信。并通过电路的硬件设计与软件设计实现上位机与下位机的通信。 关键词：测控网络；通讯系统； RS-485；人机交互接口 设计任务书设计题目 测控网络通信系统及人机交互接口设计设计目标 实现测控系统的人机交互接口的硬件电路与软件设计、实现测控节点的互通信以及节点与上位机PC通信的硬件电路以及软件设计。设计内容1、 实现两个按键输入；2、 实现4位LED显示输出；3、 采用RS485协议实现单片机与单片机远距离互通信；4
5、、 实现单片机与PC的串口通信协议转换与通信；5、用按键控制通信进程、利用LED显示通信数据。设计要求1、 的检测与去抖动电路及C语言软件编程；2、 LED数码管的接口电路设计及C语言软件编程；3、 通信协议转换元件的选择与电路设计；4、 通信过程的C语言编程；5、 51单片机系统的时钟与复位部分元器件选择与设计；6、 按键调度通信过程的程序设计；7、 通信数据的LED显示；8、 书中完整给出方案原理、元器件选择与计算、电路原理图和程序描述1、测控网络技术近年来发展形成的企业网络系统，是在测控技术、计算机技术、信息技术和现代管理科学基础上将企业的全部生产、经营活动所需的各种子系统，通过新的生产
6、管理模式、工艺理论和计算机网络有机地集成起来，以获得适应于生产的高效益、高柔性和高质量的智能制造系统。其基本内涵是用网络集成的观点组织生产经营，即用全局的、系统的观点处理企业的经营和生产，实现管理控制一体化。 测控网络是企业组织生产活动的网络，是构成企业网络的基础。1.1测控网络概述1.1.1 测控网络在企业网络系统中的地位与作用 企业网络系统的层次结构 企业网络系统的层次结构如图所示。 （1）网络连接层次 按连接形式，一般将企业的网络系统划分为3层：它以底层测控网（Infranet）为基础，中间为企业的内部网（Intranet），并通过它伸向外部世界的互联网（Internet），形成Inte
7、rnet-Intranet-Infranet的网络结构。 （2）网络的功能层次 按照功能，一般又将企业的网络系统划分为：企业资源规划层ERP（Enterprise Resource Planning）、制造执行层MES（Manufacturing Excurtion System）以及现场控制层FCS（Field Control System）3层。 1.2 测控网络技术基础 测控网络以具有通信能力的传感器、执行器等为网络节点，并将其连接成开放式、数字化，实现多节点通信，完成测量控制任务的网络系统。由于有多个设备共享环路，故需由某种访问控制方式来确定每个站何时能向环上插入本节点要发送的数据报文
8、。它们一般采用分布控制，每个节点都应有存取逻辑和收发控制逻辑。测控网络不同于普通数据网络的最大特点在于，必须满足对测控的实时性要求，对某些变量的数据准确定时刷新。这种对动作时间有实时要求的系统称为实时系统。实时系统的运须解决的问题。 测控网络肩负的特殊任务和工作环境，使它具有许多不同于普通计算机网络的特点。测控网络的数据传输量相对较小，传输速率相对较低。多为短帧传送，但它要求通信传输的实时性强，可靠性高。 网络的拓扑结构、传输介质的种类与特性、介质访问控制方式、信号传输方式、网络与系统管理等，都是影响测控网络性能的重要因素。 1.3. 测控网络的节点 测控网络的节点是具有计算与通信能力的测量控
9、制设备。它们可能具有嵌入式CPU，但功能比较单一，其计算或其他能力也许远不及普通PC机，也没有键盘、显示等人机交互接口，甚至不带有CPU、单片机，只带有简单的通信接口。具有通信能力的以下设备都可以成为测控网络的节点成员： l（1）限位开关、感应开关等各类开关 l（2）条形码阅读器 l（3）光电传感器 l（4）温度、压力、流量、物位等各种传感器、变送器 l（5）可编程逻辑控制器PLC l（6）PID等数字控制器 l（7）各种数据采集装置 l（8）作为监视操作设备的监控计算机、工作站及其外设 l（9）各种调节阀 l（10）电机控制设备 l（11）变频器 l（12）机器人 l（13）作为测控网络连接
10、设备的中继器、网桥、网关等 1.3.1 测控网络的拓扑 网络的拓扑结构是指网络中节点的互连形式。测控网络中常见的拓扑结构如图所示。 测控网络中常见的拓扑结构 1环形拓扑 环形拓扑如图（a）所示。通过网络节点的点对点链路连接，构成一个封闭的环路。信号在环路上从一个设备到另一个设备单向传输，直到信号传输到目的地为止。每个设备只与逻辑或空间上跟它相连的设备链接。每个设备中都有一个中继器，中继器接收前一个节点发来的数据，然后按原来的速度一位一位地从另一条链路发送出去。 环形拓扑的网络连接设备只是简单的中继器，而节点需提供拆包和存取控制逻辑。环形网络的中继器之间可使用高速链路（如光纤），因此环形拓扑网络
11、与其他拓扑网络相比，可提供更大的吞吐量，适用于工业环境。在环形拓扑网络中，增加或删除一个设备只需改变两根连线。 信号只能单向传输是环形拓扑的一个缺陷。另外，在环路中一个设备的故障会导致整个网络瘫痪，因而在一些重要的应用场合需要采用双环。 2星形拓扑 星形拓扑如图（b）所示。每个节点通过点对点连接到中央节点，任何两节点之间通信都通过中央节点进行。一个节点要传送数据时，首先向中央节点发出请求，要求与目的站建立连接。连接建立后，该节点才向目的节点发送数据。这种拓扑采用集中式通信控制策略，所有通信均由中央节点控制，中央节点必须建立和维持许多并行数据通路，因此中央节点的结构显得非常复杂，而每个节点的通信
12、处理负担很小，只需满足点对点的链路连接要求，结构简单。 星形拓扑便于实现数据通信量的综合处理，每个终端节点只承担较小的通信处理量，常用于终端密集的地方。在星形拓扑连接中，一条线路受损，不会影响其他线路的正常工作。 3总线拓扑 总线拓扑如图（c）所示。由一条主干电缆作为传输介质，各网络节点通过分支与总线相连。总线上一个节点发送数据，所有其他节点都能接收。由于所有节点共享一条传输链路，某一时刻只允许一个节点发信息，因此，需要用某种介质存取访问控制方式来确定总线的下一个占有者，也就是下一个可以向总线发送报文的节点。经过地址识别，把报文送到目的节点。总线拓扑上可以发送广播报文，使多个节点能同时接收。报
13、文也可以在总线上分组发送。 总线拓扑是工业数据通信中应用最为广泛的一种网络拓扑形式，易于安装，比星形、树形和环状拓扑更节约电缆。在总线两端连接的器件称为终端阻抗匹配器或称为终结器，主要是与总线进行阻抗匹配，吸收传送到终端的能量，避免产生不必要的反射干扰。 总线的负载量是有限度的，这是由通信介质本身的物理性能所决定的。因此，在总线型网络中，总线的长度有一定的限制，一条总线也只能连接一定数量的节点。 4树形拓扑 树形拓扑如图（d）所示。是一种总线型分级结构，和星形网络比较，其线路总长度较短，故成本较低，但结构较星形网络复杂。在树形网中，任意两个节点之间不产生回路，每条通路都支持双向传输。两个节点之
14、间的通路，有时需要经过中间主节点才能连通。一般来说，除叶子节点及其连线外，任一节点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。 树形网络的主要优点是扩充方便、灵活，成本低，易推广。此外，天然的分级结构使得这种网络比较适用于分主次或分等级的层次型管理系统。 在实际应用中，经常会把几个不同拓扑结构的子网组合在一起，形成混合型拓扑的更大网络。 1.3.2开放系统的互联参考模型 为实现不同厂家生产的设备之间的互联操作与故据交换，国际标准化组织ISO/TC97于1978年建立了“开放系统互联”分技术委员会，起草了开放系统互联参考模型OSI（Open System Interconnection）的建议草
15、案，并于1983年成为正式的国际标准ISO7498，1986年又对该标准进行了进一步的完善和补充，形成了为实现开放系统互联所建立的分层模型，简称OSI参考模型。这是为异种计算机互联提供的一个共同基础和标准框架，并为保持相关标准的一致性和兼容性提供了共同的参考。“开放”并不是指对特定系统实现具体的互联技术或手段，而是对标准的认同。一个系统是开放系统，是指它可以与世界上任一遵守相同标准的其他系统互联通信。 OSI参考模型是在博采众长的基础上形成的系统互联技术。它促进了数据通信与计算机网络的发展。OSI参考模型提供了概念性和功能性结构，将开放系统的通信功能划分为7个层次。各层的协议细节由各层独立进行。这样一旦引入新技术或提出新的业务要求，就可以把因功能扩充、变更所带来的影响限制在直接有关的层内，而不必改动全部协议。OSI参考模型分层的原则是将相似的功能集中在同一层内，功能差别较大时分层处理，每层只对相邻的下层定义接口。 OSI参考模型把开放系统的通信功能划分为7个层次。从连接物理介质的层次开始，分别赋予1，2，7层的顺序编号，相应地称之为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。OSI参考模型如图所示。 通常，把第l3层功能称为低层功能（LLF），即通信传送功能，这是网络与终端设备都需具备的功能；把第47层功能称为高
