單片機多機通訊在分布式安防系統中的應用

安全防衛系統應用在許多場合，他的可靠性直接影響人們的生命財產安全。而不同的場合提出的防衛要求又各不相同，故安防系統的組成形式呈現多樣化的趨勢。目前的安防系統大多采用計算機＋微控制器的方式，這樣的系統結構復雜，所需的軟、硬件支持多，成本高。我們針對某倉庫安防提出的以下幾點要求，從可靠性和實用性出發，利用單片機＋RS485串口標準組成了一種分布式安防系統。該系統的要求如下：

（1）通信距離遠　從站多達16個且距離較分散，各站之間相距都在km以上，最遠約有5 000 m。

（2）實時性強　由于從站無人看守，主站必須每個時刻都知道從機是否在線，一旦發現異常情況，主站立刻做出相應的反應。

（3）抗干擾能力強　主站和從站都在惡劣環境下工作，外界的各種干擾對控制系統，特別是通信網絡的影響較大。

（4）通訊接口簡單、成本低。

1　系統多機通訊的實現方法

1．1　通信標準

串行通訊的通信標準很多，最常用的是RS232C標準。 對于遠距離通訊來說，RS485串行接口標準是理想的選擇。RS485的電氣標準實際上是RS422的變型，由于性能優異、結構簡單、組網容易而得到廣泛的應用。他采用的是平衡發送和差分接收方式來實現通信，因此有極強的抗共模干擾能力，接收靈敏度也相當高。同時傳輸速率和最大傳輸距離也大大提高。如果用100 kb／s時，傳輸距離可達120 m，而10 kb／s速率傳輸可達1．2 km。如果降低波特率，傳輸距離還可以進一步提高。另外RS485實現了多點互連，最多可達32臺驅動器和32臺接收器，非常便于多器件的連接［2］。

1．2　系統結構

分布式集中控制系統的網絡拓撲采用總線方式，傳送數據采用主從站的方法，中間增加若干個中繼器。各單元通訊接口均采用RS485串口標準。由于采用了單片機多機通信及總線方式，該系統有較高的可靠性，即使某個從站出現故障也不會影響其他站，其系統組成方框圖如圖1所示。

整個系統中，各單片機選用MCS-51系列，12MHz晶振。利用單片機自身的半雙工異步串行接口，并外配合適的通訊接口芯片及采用通信總線形式，構成半雙工異步串行通信網絡。

2　系統硬件設計

2．1　主從站硬件設計

主站是系統的中心，其功能是不停地按順序查詢每個從站的狀態并顯示，當從站有人請求進入時，給予響應；當有人非正常進入或者從站線路出現故障時，提示報警。他由單片機最小系統、RS485接口和顯示部分組成，單片機采用AT89C51，接口芯片采用SN75LBC184，這是具有瞬變高壓抑制功能的芯片，能抗雷擊、靜電放電、避免瞬時交流電故障引起的非正常高壓脈沖沖擊。顯示部分包括鍵盤輸入和LED電子顯示屏。結構框圖如圖2所示，根據需要還可加上光電隔離耦合電路（圖中未畫出），進一步保證各系統間可靠安全地通訊。

從站主要是接受主站發來的詢問信號并給予回應，同時有請求開門時置狀態標志以及非法進入時提示報警。其硬件構成也是用單片機最小系統和一個收發器組成，其硬件結構和主站相似，只是報警和開關電路不同。