基于RS485單片機(jī)多機(jī)串行通信的電子開關(guān)設(shè)計(jì)

2．1．5 主從機(jī)之間地址確認(rèn)

主從機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信之前，首先進(jìn)行地址確認(rèn)，其目的就是讓主機(jī)知道哪號(hào)從機(jī)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。主機(jī)首先發(fā)送n號(hào)從機(jī)地址編號(hào)#0FFH，所有從機(jī)接收到主機(jī)發(fā)送的地址后與各自的地址進(jìn)行核對(duì)，地址不是#OFFH的從機(jī)將繼續(xù)等待主機(jī)的呼叫，核對(duì)正確的從機(jī)向主機(jī)發(fā)送本機(jī)的應(yīng)答地址，主機(jī)收到從機(jī)的應(yīng)答地址后進(jìn)一步做出判斷，確認(rèn)是否是n號(hào)從機(jī)的地址。地址確認(rèn)正確之后，主機(jī)與n號(hào)從機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，直到數(shù)據(jù)通信完畢，主機(jī)將呼叫下一號(hào)從機(jī)。

2．1．6 避免多從機(jī)與主機(jī)通信產(chǎn)生數(shù)據(jù)沖突

一個(gè)主機(jī)與多個(gè)從機(jī)進(jìn)行串行通信的時(shí)候，如果當(dāng)某一從機(jī)有數(shù)據(jù)時(shí)向主機(jī)發(fā)送，這時(shí)可能出現(xiàn)兩個(gè)，三個(gè)或者更多從機(jī)同時(shí)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，需要同時(shí)向主機(jī)發(fā)送，這樣就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)通信的沖突問題。該電子開關(guān)的設(shè)計(jì)采用主機(jī)輪詢從機(jī)的方式，從而有效避免了主從機(jī)數(shù)據(jù)通信沖突的問題，主機(jī)先呼叫n號(hào)從機(jī)，地址確認(rèn)之后，是n號(hào)的從機(jī)應(yīng)答并與主機(jī)進(jìn)行通信，其余從機(jī)處于等待狀態(tài)，主機(jī)接收n號(hào)從機(jī)數(shù)據(jù)，并判斷該從機(jī)是否繼續(xù)有數(shù)據(jù)發(fā)送，此時(shí)其他從機(jī)若有數(shù)據(jù)只能處于排隊(duì)等待中，不會(huì)對(duì)主機(jī)產(chǎn)生干擾，主機(jī)接收完畢后將n號(hào)從機(jī)地址減1，呼叫n-1號(hào)從機(jī)，如此反復(fù)輪詢各個(gè)從機(jī)。主機(jī)輪詢的過程是很快的，從機(jī)檢測(cè)到被測(cè)信號(hào)的時(shí)候也能得到及時(shí)的處理。如圖2所示。

2．2 多RS 485串行通信模塊

RS 485采用平衡發(fā)送和差分接收方式來實(shí)現(xiàn)通信：在發(fā)送端TXD將串行口的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)A，B兩路輸出，經(jīng)傳輸后在接收端將差分信號(hào)還原成TTL電平信號(hào)。兩條傳輸線通常使用雙絞線，又是差分傳輸，因此有極強(qiáng)的抗共模干擾的能力，接收靈敏度也相當(dāng)高。如果以10 Kb/s速率傳輸數(shù)據(jù)時(shí)傳輸距離可達(dá)12 m，而用100 Kb/s速率傳輸數(shù)據(jù)時(shí)傳輸距離可達(dá)1．2 km。如果降低波特率，傳輸距離還可進(jìn)一步提高。

實(shí)現(xiàn)RS 485串行通信只需給主機(jī)和每個(gè)從機(jī)接各接一片MAX485芯片，其接收器的輸出端RO和驅(qū)動(dòng)器的輸入端DI，只需分別與單片機(jī)的RXD和TXD相連即可；和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)為邏輯0時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)镸AX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可；在主機(jī)電子開關(guān)中使用單片機(jī)的P3．4引腳控制MAX485的和DE兩端，如圖3所示。

A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端，當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)A的電平低于B端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡(jiǎn)單。只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX485的接收和發(fā)送即可。

可靠性措施如下：

復(fù)位時(shí)，主從機(jī)都應(yīng)該處于接收狀態(tài)。

控制端，DE的信號(hào)的有效脈寬應(yīng)該大于發(fā)送或接收一幀信號(hào)的寬度。

同時(shí)將A和B端之間加匹配電阻，一般可選120 Ω的電阻，吸收總線上的反射信號(hào)，保證正常傳輸信號(hào)干凈、無毛刺。匹配電阻的取值應(yīng)與總線的特性阻抗相當(dāng)。

接收和發(fā)送的使能端和DE的引腳控制在程序中的實(shí)現(xiàn)，主機(jī)部分程序如下：
　　

2．3 液晶顯示模塊

液晶顯示模塊選用1602液晶，1602液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。電子開關(guān)上使用1602液晶顯示，是用來顯示發(fā)送信號(hào)數(shù)據(jù)的從機(jī)編號(hào)，某一從機(jī)檢測(cè)到信號(hào)時(shí)將會(huì)顯示：