RS-485總線型遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用，這主要因?yàn)镽S-485總線具有傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。在傳輸速率為9600bit/s時(shí)傳輸距離可達(dá)1.2km以上，最高傳輸速率可達(dá)10Mbit/s，且只用普通雙絞線即可，同一對雙絞線上可以掛接多至256個(gè)以上的終端。有許多工業(yè)測控模塊都是采用RS-485總線型的，比如Adam、Nudan等，但價(jià)格較高。本文介紹的RS-485遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)結(jié)合傳統(tǒng)的分布式測控系統(tǒng)的特點(diǎn)、利用了RS-485總線的特點(diǎn)，而且巧妙地應(yīng)用了AT89C2051單片機(jī)和CD4067多路開關(guān)，因而成本低，功能靈活，使用簡單。
1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
本系統(tǒng)由一臺PC作為主機(jī)，多至255臺AT89C2051單片機(jī)作為從機(jī)。主機(jī)的RS-232串行口經(jīng)過外插式的RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器變成RS-485的數(shù)字信號總線。PC與單片機(jī)之間通過RS-485數(shù)字信號總線進(jìn)行串行通信。
單片機(jī)的串行口通過MAX485芯片轉(zhuǎn)換成RS-485規(guī)程。單片機(jī)的P1.0～P1.3用于作為兩片
CD4067（16選1多路開關(guān)）的地址選擇信號。兩片CD4067共同構(gòu)成一個(gè)雙16選1多路開關(guān)。PC首先發(fā)出所要選中的單片機(jī)編號m（0～254），然后發(fā)送該單片機(jī)控制的通道的序號n（0～15），這時(shí)第m個(gè)單片機(jī)的第n個(gè)通道選中，其信號與本系統(tǒng)的模擬信號總線相通，并傳送到PC并行口（即打印口）上掛接的微型數(shù)據(jù)采集器上。微型數(shù)據(jù)采集器對模擬信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行記錄和顯示。如果被選中的通道的模擬信號是電流信號而不是電壓信號，則需要在模擬信號總線之間并接一只電阻，以便將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。為了能有效地傳送比較微弱的模擬信號，比如熱電偶的熱電勢信號，系統(tǒng)的模擬信號總線必須使用屏蔽電纜。微型數(shù)據(jù)采集器應(yīng)選用帶多量程選擇和程控放大的型號，以適應(yīng)各種傳感器輸出信號的要求。本系統(tǒng)也可以用來遠(yuǎn)程控制繼電器和電機(jī)等，此時(shí)利用微型數(shù)據(jù)采集器的D/A轉(zhuǎn)換功能。比如第m個(gè)單片機(jī)的第n個(gè)通道接的是一個(gè)固態(tài)繼電器，首先PC通過串行口發(fā)出地址信號選中該通道，然后PC通過微型數(shù)據(jù)采集器向該通道發(fā)出開或關(guān)的控制信號（經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換）。
2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
主機(jī)PC所配的RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器和微型數(shù)據(jù)采集器都已有市售的產(chǎn)品，價(jià)格也較低。RS-485數(shù)字信號總線經(jīng)過MAX485芯片轉(zhuǎn)換成TTL電平的RS-232信號以便與AT89C2051的串行口相配。AT89C2051的P1.0～P1.3分別接到兩片CD4067（16選1多路開關(guān)）的地址選擇端A0～A3.這樣當(dāng)P1.0～P1.3輸出某個(gè)通道號（比如A3A2A1A0=0001）時(shí)，CH1的正端CH1+（即X1端）和CH-（即Y1端）同時(shí)選通。選用雙端信號方式而不用單端信號方式（此時(shí)所有通道負(fù)端全部共地）的好處在于各個(gè)通道可以相互獨(dú)立的輸出信號或接收控制信號，因而各通道所接的傳感器可以公用一個(gè)電源。兩片CD4067的公共端X和Y分別接到模擬信號總線的正端和負(fù)端，整個(gè)從機(jī)電路用單5V電源供電，功耗大約100mW。
