圖1就是用RS-485構(gòu)成的總線型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用主從方式進(jìn)行多機(jī)通信。主機(jī)采用8位微處理器ATMEG128L，從機(jī)采用ATMEG16L。每個從機(jī)通過地址編碼擁有自己固定的地址，由主機(jī)控制完成網(wǎng)上的每一次通信。圖4是MAX485和微處理器的接口電路，A、B為RS-485總線接口，D是發(fā)送端，R為接收端，分別與單片機(jī)串行口的TXD、RXD連接，由于采用半雙工通訊，所以還有收發(fā)控制端，MAX485的RE、DE為收發(fā)使能端，由微處理器的 PE4(主機(jī))、PC5(從機(jī))口作為收發(fā)控制。該控制口高電平時，MAX485處于發(fā)送狀態(tài)，將微處理器TXD處的數(shù)據(jù)經(jīng)A、B差分送出到RS-485的總線上;當(dāng)該控制口為低電平時，MAX485處于接受狀態(tài)，將RS-485總線上的差分信號轉(zhuǎn)換成TTL電平的信號由R端輸出到微處理器的RXD端。當(dāng)總線上沒有信號傳輸時，總線處于懸浮狀態(tài)，容易受干擾信號的影響。應(yīng)將總線上差分信號的正端A+和+5V電源間接一個10KW電阻;正端A+和負(fù)端B-間接一個10KW電阻;負(fù)端B-和地間接一個10KW電阻，形成一個電阻網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)總線上沒有信號傳輸時，正端A+的電平大約為3.2V，負(fù)端B-的電平大約為1.6V，即使有干擾信號，卻很難產(chǎn)生串行通信的起始信號0，從而增加了總線抗干擾的能力。

　　本系統(tǒng)對RS-485串行通訊的應(yīng)用電路中，在A和B端預(yù)留了上拉電阻、和AB之間的匹配電阻，但實(shí)際使用過程中，由于通訊距離很短(10m以內(nèi))，所以匹配電阻并沒有焊上，而是在MAX485和微處理器的TXD和RXD接口處增加了兩個10KΩ的上拉電阻。用示波器測量其通訊信號波形時，發(fā)現(xiàn)R2、R3兩個上拉電阻接上后，通訊數(shù)據(jù)的波形得到了明顯的改善，通訊成功率大大提高。

　　RS-485通訊需要嚴(yán)格遵循通訊協(xié)議，否則通訊是不會建立起來的。尤其是在主從機(jī)采用不同的處理器時，軟件處理一定的仔細(xì)查看其說明文件，不能一視同仁。在本電路的實(shí)驗(yàn)過程中，就發(fā)現(xiàn)一個波特率設(shè)置的問題。波特率的設(shè)置公式如下：

　　BAUD= Fosc/16(UBRR+1)

　　其中BAUD為通訊速率，F(xiàn)osc為系統(tǒng)時鐘頻率，UBRR為波特率寄存器UBRRH、UBRRL中的值(0~4095)。

　　波特率的設(shè)置公式中用到了微處理器的系統(tǒng)時鐘頻率Fosc，我們的主從機(jī)雖然都使用了外部4M晶振，但主機(jī)內(nèi)部將4M頻率三分頻，而從機(jī)仍然使用4M主頻，軟件編寫過程中，將主從機(jī)的波特率寄存器初始化值置為一樣的，這樣就造成了主從機(jī)的波特率相差2倍，通訊當(dāng)然是不能成功的。

　　為了保證通訊成功，開始時所有從機(jī)復(fù)位，即處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待主機(jī)的呼叫。當(dāng)主機(jī)向網(wǎng)上發(fā)出某一從機(jī)的地址時，所有從機(jī)接收到該地址并與自己的地址相比較。如果相符，說明主機(jī)在呼叫自己，應(yīng)發(fā)回應(yīng)答信號，表示準(zhǔn)備好開始接收后面的命令和數(shù)據(jù);否則不予理睬，繼續(xù)監(jiān)聽呼叫地址。主機(jī)收到從機(jī)的應(yīng)答后，則開始一次通信。通信完畢，從機(jī)繼續(xù)處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待呼叫。由于發(fā)送和接收共用同一總線。在任意時刻只允許一臺單機(jī)處于發(fā)送狀態(tài)。因此要求應(yīng)答的單機(jī)必須在偵聽到總線上呼叫信號已經(jīng)發(fā)送完畢，并且沒有其它單機(jī)發(fā)出應(yīng)答信號的情況下，才能應(yīng)答。接受狀態(tài)和發(fā)送狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是通過方向口高低電平的變化來完成的。

　　溫度采集和顯示

　　從機(jī)模塊完成的主要功能是8路溫度模擬信號的采集和向主機(jī)正確的發(fā)送這8個采樣溫度，本系統(tǒng)中采用溫度傳感器為AD590。AD590是一個電流型集成溫度傳感器，其輸出電流正比于絕對溫度，當(dāng)溫度為273開氏度時，其輸出電流為273微安。溫度每變化1K(也可以理解為1℃)，輸出電流變化1微安。將電流信號經(jīng)運(yùn)算放大器后輸出0~5V(參考電壓為5V)的電壓信號，經(jīng)過ATMEG16L的10位A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號存放在從機(jī)的緩存區(qū)。當(dāng)主機(jī)發(fā)出與該從機(jī)相應(yīng)的地址信號后，從機(jī)應(yīng)應(yīng)答并將采樣后的數(shù)據(jù)經(jīng)RS-485總線送給主機(jī)并顯示在液晶屏幕上。

　　從機(jī)通過自己的A/D口直接進(jìn)行模擬量采集比利用多路模擬開關(guān)來采集數(shù)據(jù)要方便的多，為使采樣的溫度數(shù)據(jù)更接近實(shí)際值，我們在軟件上增加了一些處理措施，如求多次采樣的平均值、中值濾波等。

　　為消除一些人為造成的誤差，我們在該主從機(jī)中使用了一個開關(guān)電源，這樣開關(guān)電源電壓的波動對所有溫度探頭的影響是一致的。另外，所有的溫度探頭線的長度都保持一致。溫度探頭線和主從機(jī)的通訊線都必須使用屏蔽雙絞電纜，并將屏蔽電纜進(jìn)行良好接地。特別是在RS-485串行通訊中，主從機(jī)必須共地，否則嚴(yán)重時會有共模干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出錯。

　　在實(shí)際的使用過程中，為保證數(shù)據(jù)采集的可靠性，還必須對每個溫度探頭進(jìn)行校準(zhǔn)，一般情況下，我們將32個或64個溫度探頭盡量放在一起，并將其統(tǒng)一放在一個溫度比較穩(wěn)定的老化實(shí)驗(yàn)箱中，穩(wěn)定2個小時后，在同一點(diǎn)將所有的探頭校準(zhǔn)，并做升溫處理觀察在升溫后各個溫度點(diǎn)的探頭測量值是否保持一致。否則應(yīng)在高溫段再校準(zhǔn)并做降溫過程的跟蹤觀察。

　　結(jié)語

　　本文介紹了主從機(jī)用RS-485串行總線，完成對多路溫度信號的測量。特別介紹了RS-485通訊電路在實(shí)際使用中的一些措施 。孵化設(shè)備多路溫度測試儀器正是采用了這些措施，使得測試過程中通訊穩(wěn)定，測量路數(shù)配置靈活，測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。

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