基于rs485通訊的智能儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p><b>　　電氣工程及其自動(dòng)化</b></p><p>　　基于RS485通訊的智能儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、前言</b></p><p>　　智能儀表是隨著80年代初單片機(jī)技

2、術(shù)的成熟而發(fā)展起來的，現(xiàn)在世界儀表市場(chǎng)基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業(yè)信息化的需要，企業(yè)在儀表選型時(shí)其中的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。最初是數(shù)據(jù)模擬信號(hào)輸出簡(jiǎn)單過程量，后來儀表接口是RS232接口，這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個(gè)問題。</p><p>　　RS485 串行通訊總線標(biāo)準(zhǔn)及接口技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器、儀表、多媒體網(wǎng)絡(luò)、

3、機(jī)電一體化產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域。在數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及工業(yè)上的分布式控制系統(tǒng)中,經(jīng)常需要采用串行通信來達(dá)到遠(yuǎn)程信息交換的目的。由于RS2485 具有性能優(yōu)異、組網(wǎng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),它在集中控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,特別是在要求遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膽?yīng)用中。</p><p>　　2、RS485的特點(diǎn)及其應(yīng)用</p><p>　　RS485是串行數(shù)據(jù)接口的標(biāo)準(zhǔn)，是為彌補(bǔ)RS232通信距離短、速率

4、低等缺點(diǎn)而產(chǎn)生的，是在RS422基礎(chǔ)上制定的標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性。RS485標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了平衡發(fā)送器和接收器的電特性，而沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和應(yīng)用層通信協(xié)議。它與RS232不同，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B，A、B之間的正電平在+2～+6 V，表示邏輯狀態(tài)“l(fā)”；負(fù)電平在一2～一6

5、V，表示邏輯狀態(tài)“0”。RS485標(biāo)準(zhǔn)的最大傳輸距離約為1200m，最大傳輸速率為10 Mbps。通常，RS485網(wǎng)絡(luò)采用平衡雙絞線作為傳輸介質(zhì)。平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，只有在20 kbps速率以下，才可能使用規(guī)定最長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般來說，100 m長(zhǎng)雙絞線最大傳輸速率僅為1 Mbps。如果采用光電隔離方式，則通信速率一般還會(huì)受到光電隔離器件響應(yīng)速度的限制。在要求通信距離為幾十米到上千米

6、時(shí)，廣泛采用RS-485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS485采用</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： </p><p>　　從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短</p><p>　　采用一條雙絞線電纜作總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的

7、影響最低。有些網(wǎng)絡(luò)連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長(zhǎng)或通信速率的提高，其不良影響會(huì)越來越嚴(yán)重，主要原因是信號(hào)在各支路末端反射后與原信號(hào)疊加，會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量下降。 </p><p>　　注意總線特性阻抗的連續(xù)性</p><p>　　應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某

8、一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長(zhǎng)的分支線引出到總線。 </p><p>　　總之，應(yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線。 </p><p><b>　　注意終端負(fù)載電阻</b></p><p>　　在RS485組網(wǎng)過程中另一個(gè)需要主意的問題是終端負(fù)載電阻問題，在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能很好的工作但隨著距

9、離的增加性能將降低。理論上，在每個(gè)接收數(shù)據(jù)信號(hào)的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時(shí)，只要反射信號(hào)在開始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實(shí)際上難以掌握，美國(guó)MAXIM公司有篇文章提到一條經(jīng)驗(yàn)性的原則可以用來判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長(zhǎng)度時(shí)需要進(jìn)行匹配：當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間（上升或下降時(shí)間）超過電信號(hào)沿總線單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)就可以不加匹配。 </p><p>　　一般終端匹配采用終端電阻方法， RS485應(yīng)在總線電纜的

10、開始和末端都并接終端電阻。終接電阻在RS485網(wǎng)絡(luò)中取120Ω。相當(dāng)于電纜特性阻抗的電阻，因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100～120Ω。這種匹配方法簡(jiǎn)單有效，但有一個(gè)缺點(diǎn)，匹配電阻要消耗較大功率，對(duì)于功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。但電容C的取值是個(gè)難點(diǎn)，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。 還有一種采用二極管的匹配方法，這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的“匹配”

11、，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號(hào)，達(dá)到改善信號(hào)質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。</p><p>　　最近兩年一些公司基于部分企業(yè)信息化的實(shí)施已完成，工廠中已經(jīng)鋪設(shè)了延伸到車間每個(gè)辦公室、控制室的局域網(wǎng)的現(xiàn)狀，推出了串口服務(wù)器來取代多串口卡，這主要是利用企業(yè)已有的局域網(wǎng)資源減少線路投資，節(jié)約成本，相當(dāng)于通過tcp/ip把多串口卡放在了現(xiàn)場(chǎng)。</p><p><b>　　3、參

12、考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 吳桂林,鄭建勇.RS485 上下位機(jī)多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息,</p><p>　　2008,12-3: 112-113.</p><p>　　[2] 金鋒.智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.1.4.</p><p>　　[3] 蔣學(xué)潤(rùn)，毛宗源．基于

13、VB的數(shù)據(jù)采集智能模塊與上位機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)[J]．</p><p>　　自動(dòng)化與儀表，2003，18（6）：61－63．</p><p>　　[4] 文紅，王玉芬．基于RS485 總線的熱處理加熱爐群監(jiān)控系統(tǒng)[J]．機(jī)電工程，</p><p>　　2009，23（9）：64－66．</p><p>　　[5] 余杰,李鐵輝. 基于MODBU

14、S 協(xié)議的串口控件的實(shí)現(xiàn)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息,2008,79-81:</p><p>　　[6] 王延江.新一代（第四代）人機(jī)互交的概念框架及其關(guān)鍵技術(shù)研究，2001.</p><p>　　[7] 張亞宜,熊興隆，蔣立輝．VB6．0 在分布式監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用[J]．</p><p>　　中國(guó)民航學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，21（1）：51－54．</p>

15、;<p>　　[8] 陳江波. 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]，儀表技術(shù)與傳感器，2002粘第12期.</p><p>　　[9] 張瑞紅．基于PL3105 的低壓電力線載波通信硬件設(shè)計(jì)[J]．電子設(shè)計(jì)應(yīng)用，</p><p>　　2004（12）：123－124．</p><p>　　[10] 孫春龍.基于LabVIEW多通道數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)研發(fā)[D].武漢

16、大學(xué)，2004.11.</p><p>　　[11] 黎瓊,溫泉徹,方大良.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中通用信號(hào)調(diào)理電路的分析[J]，</p><p>　　湛江師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2006.6第27卷第3期.</p><p>　　[12] 康偉,鄭正奇.Windows下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)[J]，計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2001,18（3），105-106.</p><p&g

17、t;　　[13] 鄭耀添,吳浚浩.信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)與研究[J]，中國(guó)科技信息，2006年第2期.</p><p>　　[14] 段永霞,徐均，周建渡.基于RS485多級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，中國(guó)科技縱橫2010.</p><p>　　[15] 張欣,李愛軍,單鵬．RS-485電路和保護(hù)性設(shè)計(jì)研究[J]．航空計(jì)算機(jī)技術(shù)，</p><p>　　2007(5)：17一19

18、．</p><p>　　[16] 王金成,王旭.一種基于RS-485總線的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)[J]微計(jì)算機(jī)信息，2001.9</p><p>　　[17] 郝樹人.智能化儀表技術(shù)及市場(chǎng)發(fā)展分析[J].太原科技，2000,5.</p><p>　　[18] 徐德炳，徐興.數(shù)據(jù)采集與總線技術(shù)的發(fā)展[J].</p><p>　　[19] Maxi

19、m Integratcd Products，lnc．Considerations for Selecting an</p><p>　　RS一485 Transceiver in Electronic Power Meters[EB／OL］[2008—04—19]．</p><p>　　[20] Texas Instruments Incorporated．RS一485 for E-Met