基于RS－485總線的數據采集系統

　　1.1.5 通信模塊

　　總線采用雙絞線差分傳輸方式，可連接成半雙工和全雙工方式，最遠傳輸距離為112 km. 系統數據通信采用半雙工通信方式，即整個網絡中任一時刻只能由一個節點成為主節點，處于發送狀態，并向總線發送數據，其他的節點都必須處于接收狀態，如果2 個或2 個以上節點同時向總線發送數據，將導致所有發送方發送數據失敗，因此通信網一般采取主從式即主節點控制整個網絡的通信時序，使總線上的各節點分時使用總線，解決總線數據傳輸的沖突。

　　總線驅動芯片選用RS - 485 接口芯片SN75LBC184 ,它采用單一電源，電壓為3～515 V 時都能正常工作。與普通的芯片相比，它不但能抗雷電的沖擊，而且能承受高達的靜電放電沖擊，片內集成4 個瞬時過壓保護管，可承受高達的瞬態脈沖電壓，因此它能顯著提高防止雷電損壞器件的可靠性。對一些環境比較惡劣的現場，可直接與傳輸線相接，而不需要任何外加保護元件。該芯片還有一個獨特的設計，當輸入端開路時，其輸出為高電平，這樣可保證接收器輸入端電纜有開路故障時，不影響系統的正常工作。另外它的輸入阻抗為RS - 485 標準輸入阻抗的2 倍（ ≥24 kΩ） ,故可以在總線上連接64 個收發器。芯片內部設計了限斜率驅動，使輸出信號邊沿不會過陡，使傳輸線上不會產生過多的高頻分量，從而有效扼制電磁干擾。總線驅動芯片和單片機的連接采用間接連接，如圖7 所示。

圖7 　總線驅動芯片和單片機間的間接連接圖

　　1.1.6 數據存儲模塊

　　該模塊用來存儲下位機傳過來的壓力數據。系統對數據存儲器的基本要求是存儲容量要大，掉電數據不容易丟失，能保存較長時間，易于擴展容量。基于以上要求，選用了遵循總線串行擴展技術的24C256。單片機和24C256 之間的數據交換完全遵照IIC 總線的規定，即單片機作為主機，24C256 作為從機，所有操作都是由SDA 和SCL 2 個腳位的狀態（共有4 個狀態：開始、停止、數據和應答） 來確定。24C256 和單片機的連接圖如圖8 所示。

圖8 　24C256 和單片機連接圖

　　1.1.7 時鐘模塊

　　采用實時時鐘芯片DS12C887 為系統產生時間基準，它和單片機的連接如圖9 所示。可當作單片機的外部RAM處理，通過P0 口對DS12C887 進行操作，通過其中斷引腳IRQ向單片機發出中斷，使單片機讀出時間。

圖9 　DS12C887 和單片機連接圖

2 軟件設計

　　系統軟件框圖如圖10 所示。一級目錄分為上位機程序、通信程序和下位機程序；二級目錄分為數據采集程序模塊、模擬多路開關控制程序模塊、數據處理程序模塊、下位機通信程序模塊、上位機通信程序模塊、顯示程序模塊、存儲程序模塊、時鐘程序模塊以及鍵盤控制模塊。每個二級程序模塊又由更小的函數組成，這樣的設計方法容易修改和測試。

3 結語

　 軟件程序設計按照自頂向下的原則，按功能模塊化劃分采用C 語言編程實現各模塊功能，以子程序的形式進行封裝對外部提供規定的接口，再按照系統流程要求進行模塊組合最后實現整個系統。