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1、. .摘 要小局域网多机通信在如食堂刷卡收费管理系统、汽车加油刷卡系统、电能运输秒表管理系统等领域应用广泛。因此,开展本领域的研究有较好的应用前景。本文主要采用一种以 PC机作为上位机,多台80C51单片机作为下位机,来进行上位机与下位机以及下位机与下位机的通信的研究。主要包括：系统总体方案设计；在PC机端,通过专用的RS232/485标准转换芯片S2-485将RS-232电平转换成RS-485电平,在80C51单片机端,通过MAX485转换芯片将TTL电平转换成RS-485电平,来实现上位机与下位机以及下位机与下位机的通信；在系统硬件设计的基础上,制定了通信协议。为了达到使传输数据的准确性,
2、开展了数据传输的错误检查与纠正,以及系统可靠性方面的研究；进行了PC机与下位机,以及下位机与下位机的软件编程、程序调试,实现了系统多机通信的数据传输。关键词：PC机；单片机；RS-485；数据传输；多机通信AbstractMulti-machine communications have a wide range of applications in small local network, such as management system in the canteen for charges of credit card ,in the gas station for refueling,
3、 in the transport of energy forstopwatch timing. Therefore,there are good prospects to carry out research in this area . This article uses pc machine as a host computer and multiple80C51 single-chips as slave microcomputers to carry out the study of communications between PC and lower machine, as we
4、ll as lower machines. The article includes an overall designing plan. In the port of the PC, using a S2-485,dedicated RS232/485 converter chip , converts the RS-232 level into the RS-485 level. In the port of 80C51 single-chip, MAX485 will be used to convert TTL level into RS-485 level.In this way ,
5、communications can be achievedbetween PC and lower machine, as well as lower machines.In the basis of hardware design, the communicational protocol is carried out.In order to achieve the accuracy of the data transmission, the error checking and correction is implemented,as well as the study of relia
6、bility . After software programming and program debugging, the system can achieve data transmission between PC machine and single-chip,as well as single-chips.Keywords：PCMachine;Single-chip;RS-485;Data Transmission;Multi-machine Communication / 目 录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1 引言11.2 研究的背景及意义11.3 论文的主要容2第二
7、章多机通信基础32.1 数据通信基础32.2 异步串行通信接口标准52.3 通信芯片的介绍9第三章系统方案设计123.1 系统总体设计123.2 系统主要构成部分123.3 系统主从通信的基本条件14第四章系统软件设计与调试154.1 PC机与多个80C51通信原理154.2 通信状态的设置154.3 PC机与多个80C51通信的控制174.4 通信协议184.5 多机发送时的分时说、听204.6 差错控制224.7 系统程序设计224.8 程序调试29第五章系统可靠性分析335.1 串行通信可靠性评测指标335.2 程序跳飞而造成总线冲突335.3 失效保护345.4 通信协议提高通信可靠性
8、355.5 程序抗干扰措施37第六章总结39致40参考文献41附录1 PC机通信程序42附录2 单片机通信程序47附录3 多机通信原理图49第一章 绪论1.1 引言计算机技术、自动化技术和通信技术是现代信息科学技术的重要组成部分,是现代科学技术中的核心先导技术。计算机控制是计算机技术与自动控制理论、自动化技术紧密结合并应用于实际的结果,它的应用领域非常广泛。 随着高性能计算机、网络技术及单片机技术的不断发展,不仅使计算机应用向网络化、综合化、集成化、智能化发展,而且使单片机的应用也从独立的单机控制向多机联网的方向发展,这就需要将各单机进行组网以进行相互通信,从简单的集中式控制逐渐向复杂的分布式
9、形式发展,于是出现了以通信网络技术为基础的新的控制形式。串行通信作为一种简单、廉价的通信方式在控制工程中得到了广泛的应用,其中RS-485总线型控制系统得到了推广和发展。由PC机和多台单片机构成的多级网络通信系统已成为单片机技术发展的一个方向1。1.2研究的背景及意义单片机和计算机的不断发展使得单片机的应用也从独立的单机向网络发展,由计算机和单片机构成的多机网络系统已成为单片机技术发展的一个方向。二者的结合,充分发挥了单片机在实时数据采集和数据管理上的优点。单片机由于其具有体积小、功能强、价格低廉、开发应用方便、设计灵活和性能价格比高的特点,在计算机的网络通讯与数据传输、工业自动化过程的实时控
10、制和数据处理等都有广泛地应用,已渗透到我们生活的各个领域。然而,单片机对网络数据的处理方式不同于通用计算机系统,尤其有的单片机只提供8位的数据收发接口,在一定程度上阻碍了单片机在网络方面的应用。因此,采用单片机技术与计算机网络技术相结合的办法 ,对单片机多机通信系统进行研究,在设计单片机网络的通信协议的基础上,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,实现了8位单片机多机通信,且PC机能弥补单片机数据处理能力弱和软硬件资源贫乏的缺陷。因此,PC机与各单片机之间的通信就显得尤其重要。在工业领域,主从式的设备监控管理模式应用越来越广泛。一台上位机同时监控多台下位机,相比一台上位机
11、监控一台下位机的模式,更具有经济性、方便性和时效性。在一对多的通信模式中,由于下位机与上位机、下位机与下位机之间的物理位置相距较远,运行环境复杂、干扰大,由于RS-232采用共模传输方式,只能实现十余米的短距离通信,且抗干扰能力不理想,因此使用RS-232串口通讯协议完全不能达到要求,易出现错码。而通讯距离远,抗干扰能力强的RS-485总线通信模式由于具有简洁灵活、结构简单、价格低廉、软件易实现、性价比较高、传输距离较远、误码率较低、抗干扰能力强等优点而被广泛应用。但RS-485总线存在自适应、自保护功能脆弱等缺点,如不注意一些细节的处理,常出现通信失败甚至系统瘫痪等故障,因此提高RS-485
12、总线的运行可靠性至关重要1。1.3 论文的主要容本论文主要研究的容是设计以PC机为主机,多个单片机为从机所构成的主从式结构网络。为了方便读者快速地了解本论文的主要容,在这里简要介绍一下论文的章节安排及容。第一章绪论。主要介绍本论文研究的背景、意义。第二章多机通信的基础。主要介绍通信的一些基本概念以及方式,也对各种串行接口标准、MAX232和MAX485两种转换芯片作了一些讲解。第三章系统方案设计。主要介绍了一下通信的大致过程以及各个结构部分,并画出了原理框图。第四章系统软件设计与调试。首先介绍了通信原理,以及如何能实现它,并制定了通信协议,以及实行的差错控制。接下来对上、下位机进行软件编程,并
13、调试了程序。 第五章系统可靠性分析。首先描述了可靠性的测评指标,然后在防止总线冲突,通信协议以及程序方面作了一些提高可靠性的讨论。第六章总结。第二章多机通信基础2.1 数据通信基础2.1.1 数据通信的概念随着多微机系统的应用和微机网络的发展,通信功能越来越显得重要。通信是指计算机与外界的信息交换,它既包括计算机与外部设备之间,也包括计算机和计算机之间的信息交换,所有这些信息交换都可称为数据通信。数据通信方式有两种,即并行数据通信和串行数据通信。通常根据信息传送的距离决定采用哪种通信方式。并行数据通信是指数据的各位同时进行传送的通信方式,其优点是传送速率快；缺点是数据有多少位,就需要多少根传送
14、线。串行数据通信指数据是一位一位顺序传送的通信方式,外设和计算机间使用一根数据信号线,和按字节传输的并行通信相比,串行通信使用的传输线少,适用于长距离传输而速度要求不高的场合。因此在数据通信、计算机网络以及分布式工业控制系统中,经常采用串行通信来交换数据和信息2。2.1.2 串行通信的传送方式 在串行通信中,数据通常是在二个站之间进行传送,按照数据流的方向可分成三种传送模式:全双工、半双工、单工。下面就简单介绍这三种传送模式2。1全双工数据线发送/接收端接收/发送端地线全双工制式图2-1全双工通信数据的发送和接收分别由两根可以在两个不同的站点同时发送和接收的传输线进行传送,通信双方都能在同一时
15、刻进行发送和接收操作。如图2-1所示。 2半双工使用同一根传输线,通信双方既可发送数据又可接收数据,但不能同时收发数据,如图2-2所示。本文设计的RS-485通信接口芯片就是采用半双工的传送方式。数据线发送/接收端接收/发送端地线半双工制式图2-2半双工通信3单工甲乙双方通信时只能单向传送数据,发送方和接收方固定。如图2-3所示。数据线发送端接收端地线单工制式 图2-3 单工通信2.1.3异步收发器UART异步收发器的组成UART由三个部分组成：接收器、发送器、控制器。接收器将接收到的串行码转换成并行码,并对其进行错误检测。发送器将并行码转换为一定数据格式的串行码。控制器用以接收CPU的控制信号、执行CPU所要求的操作,并输出状态信息和控制信息。2异步串行通信中设立的出错标志。奇偶错误；帧错误数据格式错；
