1、南华大学毕业设计 (论文 )题 目 基于 RS485 的远程采 集与控制器设计 专业名称 通 信 工 程 指导教师 指导教师职称 班 级 学 号 学生姓名 年 月 日南华大学毕业设计（论文）任务书专 业： 题 目： 起 止 时 间： 月 日至 年月 日学 生 姓 名： 班 级： 指 导 老 师： 系/室 主 任： 年 月 日论文 (设计) 内容及要求：、 论文内容1.完成硬件电路的设计，主要包括处理器最小系统、3 路 AD/DA 采集电路、组继电器控制电路、RS485 通信电路等；2. 完成软件程序的编写，主要包括系统初始化、AD/DA 驱动、485 通信协议等；3.所设计的采集与控制器能够通
2、过 RS485 远程通信采集 3 路节点信号，并能反馈 2 路模拟控制量。二、 论文基本要求1.了解远程采集与控制器设计的发展动态；2.了解目前主流有线通信协议，例：RS232、RS485、CAN-BUS 等，及各自优缺点；3.掌握 RS485 关键通信协议；4.掌握常用 AD/DA 电路，以及控制电路的设计方法；5.掌握利用 keil 软件进行单片机系统开发；6.熟练应用 C 语言编写相关驱动算法；三、 写作要求1.阅读和翻译 3000 字以上本课题英文资料；2.完成设计，做出实物并上交论文，论文格式参照国家相关标准和南华大学毕业设计要求，并提供对应的电子文档；3.论文字数不少于 15000
3、 字，A4 纸打印（WORD2003 排版）四、 时间要求 2012 年 12 月 24 日2013 年 1 月 10 日 理解设计要求，查阅相关资料； 2013 年 2 月 12 日2013 年 4 月 10 日 根据所查阅的资料，完成部分论文初稿； 2013 年 4 月 11 日2013 年 5 月 10 日 完成毕业设计初稿； 2013 年 5 月 11 日2013 年 5 月 30 日 完成完整的毕业设计论文； 2013 年 5 月 31 日2013 年 6 月 8 日 准备毕业论文答辩。 2013 年 6 月 9 日2013 年 6 月 12 日 毕业论文答辩。指导老师： 年 月 日
4、南华大学船山学院本科生毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目 基于 RS485 通信的远程采集与控制器设计设计（论文）题目来源 自选课题设计（论文）题目类型 起止时间 2012.12.242013.5.30一、设计（论文）依据及研究意义：近年来，大规模集成电路的飞速发展，计算机技术不断地推广应用，传统的仪器仪表、数字测量技术在数据采集方面升华到一个全新的阶段。计算机技术已成为当代数据采集和自动控制的核心技术。而随着科学技术的进步，数据采集与控制系统越来越趋向数字化、智能化、远距离方向发展。串行通信是计算机与外部设备进行数据交换的重要渠道，并且由于其成本低、性能稳定、遵循统一的标准，因而在工程
5、中被广泛应用。目前，有多种接口标准可用于串行通信，包括 RS-232、RS-422、RS-423 和 RS-485。RS-232 是最早的串行接口标准，在短距离、较低波特率串行通信中得到了广泛应用。其后发展起来的 RS-422、RS-485 是平衡传送的电气标准，采用差动的两线发送、两线接收的双向数据总线两线制方式，比起 RS-232 非平衡的传送方式在电气指标上有了大幅度的提高。在上述的网络系统中，近距离通信可以采用 RS-232 通信标准实现，通信距离视负载而定，但最多不超过十几米，为了进一步扩大通信距离可以采用 RS-485 标准通信，其通信有效距离可达1200 米。如加中继器可更大幅度
6、地增大有效通信距离。本文设计的目的是实现基于 RS-485 总线上的数据通信与远程控制的系统，利用单片机对数据采集系统进行控制，并且通过 RS-485 总线做远程传送将采集到的数据通过 RS-485 接口送入单片机主机机测。本系统设计采用了模块化的思想，主要有硬件设计与软件程序设计两部分。本设计接口简单、使用方便、可靠性好，在温度检测中有较广泛的应用前景，具有较强的使用价值。就其采样频率和分辨率来说属于中速类型，适合对数据采样频率要求不是特别高的应用场合。二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线）为实现基于 RS-485 总线的数据通信与远程控制，首先得设计好 RS-485
7、的通信模块；由于是实现单片机主从机之间的数据通信，为达到主机对从机的控制，所以需要设计好继电器控制模块电路；接着，设计出各从机进行数据采集与控制的模块，单片机都按自己的任务进行相关数据采集或者控制。在硬件都设计好后，调试通过，这时要跟据整个系统编制出一定的通信协议，选择最优方案，实现主从机数据通信。这些在程序设计中实现，软件采用 Keil 编译器编程。主从机机在实现数据通信后，按照拟定的通信协议，提取有用数据信息，从而按照这个信息，进行相关操作，以达到基于 RS-485 总线上的数据通信与远程控制的目的。本设计硬件电路的设计，主要包括处理器最小系统、3 路 AD/DA 采集电路、2 组继电器控
8、制电路、RS485 通信电路、电源稳压电路等；软件程序设计，主要包括系统初始化、AD/DA 驱动、485 通信协议等。通过以上软件硬件的设计，期望所设计的采集与控制器能够达到通过 RS485 远程通信采集 3 路节点信号，并能反馈 2 路模拟控制量的预期目标。三、设计（论文）的研究重点及难点：数据采集是指将温度、湿度、压力、流量、位移、电压、电流等模拟量采集、经 A/D转换器转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示的过程。采集到的数据一般都是连续变化的电压或电流信号，需要再通过相应的 A/D 转换，转换成数字信号后送入单片机。AD/DA 采集电路的设计以及如何实现单片机与计算机之间的数据
9、通信，是整个系统能否结合成为一体工作的关键。本设计拟采用 C 语言编制 RS485 通信协议下的从机通信与控制程序；硬件上，拟采用 RS-485 进行长距离、高速的串行异步通信；数据采集部分拟采用 AD/DA 转换电路将集到的模拟信号转换成计算机能处理的数字信号；从而达到数据通信与远程控制的目的。四、设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：第 1 周 明确课题要求，结合课题调研，收集资料。第 2 周 结合课题调研，收集资料。第 3 周 阅读和翻译 3000 字以上本课题英文资料。第 4 周 确定初步技术方案，提交开题报告，开题报告审查。第 5 周 RS-485 通信接口的学习。第 6 周 AD
10、/DA 电路设计。第 7 周 学习 RS-485 总线技术。第 8 周 单片机接口电路设计。 第 9 周 通信控制系统主电路设计。第 10 周 编程软件学习。第 11 周 数据采集的串口通信协议设计。第 12 周 单片机的数据采集模块的程序设计。第 13 周 整个系统初步调试与分析。第 14 周 整个系统调试与分析。第 15 周 撰写论文。第 16 周 交初稿，修改论文。第 17 周 正式交论文及答辩准备。第 18 周 答辩。五、进行设计（论文）所需条件：六、指导教师意见：签名：年月日南华大学船山学院毕业设计（论文）i基于 RS485 通信的远程采集与控制器设计摘 要：在一些环境条件恶劣、异常
11、危险的环境中，如深井、对人体危害极大强辐射空间、人体活动不便的空间，要做到现场数据综合分析并做出现场决策，几乎是不可能做到的。在这些环境中，远程数据采集与控制系统有着其巨大优势。还有一些管理分散，数据采集量大的工作条件下，人到现场去采集数据就变得非常繁琐了，这时，远程数据采集就是一种非常简单而且有效的方法。所以本文便提出一种基于 RS485 通信的远程数据采集与控制的方法。本文设计的目的是实现 3 路数据采集处理，2 路数据反馈装置，2 路继电器控制远程控制。本文首先对涉及的 RS485 协议进行介绍，其次会给出远程数据采集与控制系统的硬件设计方案，硬件设计中包括单片机应用电路、电源稳压电路、
12、AD 采集电路、DA 电路、RS485 接口电路、继电器控制电路几个部分的硬件 电路设计。最后给出切实可行的软件设计方案，在这个方案中会给出通信协议、整体设计与实现、系统的初始化、RS485 总线程序、继电器控制程序、 DA 输出控制程序、AD 采集程序的设计。本设计的的采集模块不局限某一单一用途，可以完成温度、湿度、压力、流量、位移、电压、电流等模拟量的采集。系统接口简单可靠，用途多样，具有一定灵活性。关键词：RS485；远程通信；数据采集；远程控制南华大学船山学院毕业设计（论文）iiDesign of the Remote Acquisition and Controller based
13、on RS485 CommunicationAbstract: In some poor and very dangerous conditions, such as deep well, strong radiation space which do harm to human beings and the space which is inconvenient for humans activities, its almost impossible to make on-the-spot comprehensive data analysis and decisions. In these
14、 conditions, remote data acquisition and control system has its great advantage. In some other conditions whose management is decentralized and data collection is large, to make on-the-spot data acquisition becomes very complicated, so remote data acquisition is a good and convenient way.This articl
15、e will put forward a remote data acquisition and control method that is based on RS485 communication. Its purpose of the design is to realize three-channel data acquisition processing, two-channel data feedback device, two-channel way relay control remote control. First, this article will introduce
16、the RS485 protocol. Then, this article will give the hardware design scheme of remote data acquisition and control system. The hardware design includes microcontroller application circuit, power supply voltage regulator circuit, AD sampling circuit and DA circuit, RS485 interface circuit and relay c
17、ontrol circuit part of the hardware circuit design. Finally, practical software design scheme will be given.This design scheme includes the overall design and implementation, system initialization, RS485 bus, relay control,DA output control program, the AD acquisition program design. Collection modu
18、le of this design is not limited, and not just for a single use, it can complete many collection, for example, temperature, humidity, pressure, flow, displacement, analog quantities voltage, and current .The system interface is simple and reliable, and its uses is various and flexible.Keywords: RS48
19、5; remote communications; data acquisition and control南华大学船山学院毕业设计（论文）iii目 录1 绪 论 .11.1 研究的背景与意义 .11.2 国内外研究现状 .21.3 本文主要工作内容 .31.4 系统分析 .41.4.1 任务要求 .41.4.2 设计方案论证 .41.4.3 总体设计 .61.5 本文章节安排 .72.1 RS-232/422/485 标准 .82.1.1 RS-232 标准 .92.1.2 RS-422/485 标准 .92.2 RS-485 通讯协议 .122.2.1 ModBus 协议(RTU 模式)
20、.122.2.2 多功能电能表通讯规约(DL/T645-1997) .152.3 RS-485 应用要点 .162.4 本章小结 .163 基于 RS485 通信远程采集与控制器的硬件设计 .173.1 硬件系统总体设计 .173.2 单片机应用电路 .183.3 电源模块电路 .203.4 主从机 RS485 接口电路设计 .213.5 继电器控制电路 .243.6 2 路 DA 转换电路 .253.6.1 TLC5615 简介 .253.6.2 TLC5615 功能框图 .25南华大学船山学院毕业设计（论文）iv3.6.3 TLC5615 引脚功能 .263.6.4 TLC5615 推荐工
21、作条件 .263.6.5 TLC5615 的时序 .273.6.6 TLC5615 的两种工作方式 .273.6.7 DA 电路 .283.7 3 路 AD 转换电路 .283.8 本章小结 .294 基于 RS485 通信远程采集与控制器的软件设计 .304.1 通信协议的设计 .304.2 主程序流程 .324.2.1 主机主程序流程 .324.2.2 从机主程序流程 .364.3 系统初始化 .414.3.1 主机系统初始化 .414.3.2 从机系统初始化 .434.4 RS485 总线的程序设计 .454.5 继电器控制程序的设计 .464.6 2 路 DA 输出控制程序设计 .464.7 3 路 AD 采集程序设计 .474.8 本章小结 .505 总结与展望 .515.1 总结 .515.2 展望 .51谢 辞 .53参考文献 .54附件一 电路原理图 .56附件二 PCB 图 .59
