串行通信接口技术分析与应用设计

摘要

在一个完整的自动化控制系统中，数据通讯是实现系统中各个分布子系统相互联系的纽带。而在通讯过程中，各种通讯参数的匹配是保证数据通讯成功的前提。目前，通讯标准众多，其中RS-485串行通信总线标准以其线路简单、控制方便、传输较远以及价格低廉等突出优点在工业控制、仪器、仪表等诸多领域被广泛应用，以RS-232电平为串口通讯电气标准的计算机系统在监控领域一直发挥着重要作用。
　　实际应用中，如果某一设备通过RS-485标准实现与计算机系统的数据通讯，则会存在电平不匹配的问题。为了解决这一问题，实现RS-485电平与RS-232-C电平的转换，本课题对串行通信接口进行了技术分析以及应用设计开发。课题根据RS-485和RS-232-C的电气特性详细分析了实现电平转换的工作原理，并设计了相关电路。RS-485通讯接口在无数据发送的情况下始终处于数据接受状态。为了实现RS-485通讯接口发送状态的准确切换，并且同时保证双方波特率的一致性，从而保证数据通讯的顺利完成，进行方案设计。
　　依据波特率硬件选择方式的不同，课题提出了两种解决方案来实现。一种是应用单稳态触发器实现，该方案完全由硬件完成，利用单稳态触发器的稳态与暂稳态工作模式，用触发器输出端的电平控制485的接收发送状态，调节暂稳态时间来控制一帧数据的发送时间;另一种用单片机构成，该方案的核心是利用单片机实现数据发送状态的切换以及一帧数据的传送，实际过程是第一种方案的软件实现。
　　课题在最后的调试和实际应用方面，发现了系统存在的缺点，为后期的完善指明了方向。但实际应用表明，该接口电路结构简单，使用方便，工作稳定，完全可以满足现场设备的RS-485串行通信通讯要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 串行通信概述

1．3 课题的提出及主要研究内容

2 通信接口方案设计

2．1 通信接口的整体结构

2．2 波特率硬件选择方式

2．3 抗干扰性设计

3 硬件电路设计

3．1 RS-232-C电平转换模块

3．2 RS-485电平转换模块

3．3 波特率硬件选择方式一

3．4 波特率硬件选择方式二

3．5 光电隔离模块

3．6 电源模块

4 软件设计

4．1 状态控制分析

4．2 状态控制程序设计

5 通信测试

5．1 单稳态触发器控制调试

5．2 单片机控制调试

5．3 本章小结

6 总结

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要成果

附录一 硬件原理图

附录二 单片机控制程序