基于RS485的遠程控制系統設計

MAX485接口芯片是MAXIM公司的一種RS 485芯片，采用單一電源+5 V工作，額定電流為300μA，采用半雙工通訊方式，它完成將TTL電平與：RS 485電平之間轉換的功能。

3 接口電路
PC機有一個功能強大的可編程異步串行控制器8250和兩個采用RS 232C串行通信標準的接口COM1，COM2，而單片機中有一個TTL電平的可編程串口，采用RS 485進行串行通信，目前常用的方法是將RS 232接口轉換成RS 485接口，然后用RS 485進行長距離、高速的串行異步通信。利用PC現有的RS 232接口，本系統選用專用的RS 232／485轉換芯片S2 485實現232到485的轉換，在進行完傳輸后，再通過MAX485實現TTL與RS 485之間的轉換。電路結構圖如圖3所示。

C8051F020單片機內集成了多種數字部件，它通過優先權交叉開關譯碼器，按優先權順序將端口0～3的引腳分配給數字外設，本系統中要用到UART0通用串口和PC機相連，該通用串口需要占用兩個通用引腳，根據優先級順序將P0．0和P0．1引腳分配給UART0。
在應用時，將RS 485總線的兩條數據線分別接至MAX485的A、B兩端，將RO經過反相器后接至單片機的P0．1(即RX0)引腳。半雙工通信方式在任何時刻只能有一方處于發送狀態，所以將控制端RE和DE短接后接至單片機的P2．1引腳即可實現對MAX485通信方式的選擇。此外，由于主機發出的信號是從TTL先轉成RS 232，再由RS 232轉換成RS 485標準的，而從機在接收時，是將RS 485電平直接轉換成了TTL電平，所以需要在單片機與MAX485之間加反相器，才能還原相位正確的信號。本系統還采用光隔電路，在無信號傳輸時將MAX485和單片機進行隔離，減小了各器件間可能存在的干擾。

4 繼電器控制電路
固態繼電器(又名固體繼電器，Solid State Relay，SSR)是用分離的電子元器件、集成電路及混合微電路技術結合發展起來的一種具有繼電特性的無觸點式電子開關。較之其他工作方式的繼電器，固態繼電器具有壽命長、可靠性高、開關速度快、電磁干擾小’、無噪聲、無火花等特點。
4．1 固態繼電器原理分析
固態繼電器是采用半導體器件代替傳統電接點作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點開關器件，為四端有源器件，其中兩個輸入控制端，兩個輸出端，輸入輸出之間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號到一定電流值后，輸出端就能從斷態轉變成通態，從而接通交流或直流電路。
固態繼電器就相當于一個無觸點的開關，如圖4所示，通過對輸入控制端信號的給定，對交流或直流電源的通斷進行控制。

4．2 固態繼電器構成的控制系統
本系統中，每臺從機上所搭載各硬盤的數據線均與PC機的主板相連。主控機發出指令后，由安裝在從機內的控制單元進行接收，并通過控制固態繼電器來完成對目標硬盤電源的驅動，從而實現硬盤的選擇功能。在無控制信號時，繼電器控制端的兩端電勢相等，電位差為0。當接收到控制信號后，單片機在經過處理后，相應的I／O口產生高電平，引導開關三極管導通，繼電器的控制端隨即接地，在繼電器控制端的兩端就產生了大小為Vcc的電位差，繼電器的輸出端轉變為通態，外部電源便可通過電源接口給相應的硬盤供電。其電路圖如圖5所示。

5 軟件及通信協議的設計
控制器軟件主程序包括初始化程序和主程序，以及串口的中斷服務子程序。主控機發送的信息大小為一個字節，包含兩部分內容：高四位是地址，低四位是數據。由于RS 485總線并未對內部各節點的地址給出明確的定義，所以本系統在單片機的P3．4～P3．7 I／O口外置一個四位撥碼開關，通過調節撥碼開關賦給各控制單元互異的地址，分別定義為0001，0010，OO11，0100，0101，0110，0111。數據部分所包含的信息就是待選擇硬盤的地址，每臺從機中各硬盤的地址依次為0001，0010，0011。