基于RS－485总线的数据采集系统

　　1.1.5 通信模块

　　总线采用双绞线差分传输方式，可连接成半双工和全双工方式，最远传输距离为112 km. 系统数据通信采用半双工通信方式，即整个网络中任一时刻只能由一个节点成为主节点，处于发送状态，并向总线发送数据，其他的节点都必须处于接收状态，如果2 个或2 个以上节点同时向总线发送数据，将导致所有发送方发送数据失败，因此通信网一般采取主从式即主节点控制整个网络的通信时序，使总线上的各节点分时使用总线，解决总线数据传输的冲突。

　　总线驱动芯片选用RS - 485 接口芯片SN75LBC184 ,它采用单一电源，电压为3～515 V 时都能正常工作。与普通的芯片相比，它不但能抗雷电的冲击，而且能承受高达的静电放电冲击，片内集成4 个瞬时过压保护管，可承受高达的瞬态脉冲电压，因此它能显着提高防止雷电损坏器件的可靠性。对一些环境比较恶劣的现场，可直接与传输线相接，而不需要任何外加保护元件。该芯片还有一个独特的设计，当输入端开路时，其输出为高电平，这样可保证接收器输入端电缆有开路故障时，不影响系统的正常工作。另外它的输入阻抗为RS - 485 标准输入阻抗的2 倍（ ≥24 kΩ） ,故可以在总线上连接64 个收发器。芯片内部设计了限斜率驱动，使输出信号边沿不会过陡，使传输线上不会产生过多的高频分量，从而有效扼制电磁干扰。总线驱动芯片和单片机的连接采用间接连接，如图7 所示。

图7 　总线驱动芯片和单片机间的间接连接图

　　1.1.6 数据存储模块

　　该模块用来存储下位机传过来的压力数据。系统对数据存储器的基本要求是存储容量要大，掉电数据不容易丢失，能保存较长时间，易于扩展容量。基于以上要求，选用了遵循总线串行扩展技术的24C256。单片机和24C256 之间的数据交换完全遵照IIC 总线的规定，即单片机作为主机，24C256 作为从机，所有操作都是由SDA 和SCL 2 个脚位的状态（共有4 个状态：开始、停止、数据和应答） 来确定。24C256 和单片机的连接图如图8 所示。

图8 　24C256 和单片机连接图

　　1.1.7 时钟模块

　　采用实时时钟芯片DS12C887 为系统产生时间基准，它和单片机的连接如图9 所示。可当作单片机的外部RAM处理，通过P0 口对DS12C887 进行操作，通过其中断引脚IRQ向单片机发出中断，使单片机读出时间。

图9 　DS12C887 和单片机连接图

2 软件设计

　　系统软件框图如图10 所示。一级目录分为上位机程序、通信程序和下位机程序；二级目录分为数据采集程序模块、模拟多路开关控制程序模块、数据处理程序模块、下位机通信程序模块、上位机通信程序模块、显示程序模块、存储程序模块、时钟程序模块以及键盘控制模块。每个二级程序模块又由更小的函数组成，这样的设计方法容易修改和测试。

3 结语

　 软件程序设计按照自顶向下的原则，按功能模块化划分采用C 语言编程实现各模块功能，以子程序的形式进行封装对外部提供规定的接口，再按照系统流程要求进行模块组合最后实现整个系统。