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06-18
RS总线式远程测控系统得到了广泛的应用，主要是因为RS总线具有传输距离长的特点。
当传输速率为bit/s时，传输距离可达1.2km以上，最大传输速率可达10Mbit/s，只需使用普通双绞线即可。
同一双绞线最多可连接更多终端。
。
采用RS-bus的工业测控模块有很多，如Adam、Nudan等，但价格较高。
本文介绍的RS-远程测控系统结合了传统分布式测控系统的特点，利用RS-总线的特点，巧妙地应用了AT89C单片机和CD多路开关，因此具有较低的功耗。
成本低、功能灵活、使用简单。
1 系统设计方案 本系统由PC机作为主机，AT89C单片机作为从机组成，如图1所示。
将主机的RS串口转换为RS串口- 通过外部 RS-/RS 转换器的数字信号总线。
PC与微控制器之间通过RS数字信号总线进行串行通信。
图1系统原理图 单片机的串口通过MAX芯片转换为RS协议。
单片机的P1.0~P1.3作为两个 CD（16选1多路开关）的地址选择信号。
两张 CD 一起形成双 16 选 1 多路复用器开关。
PC首先发送要选择的单片机的编号m（0~），然后发送单片机控制的通道的编号n（0~15）。
此时选择第m个单片机的第n个通道，其信号与本系统的仿真一致。
信号总线连接并传输至与PC机并行口（即打印口）连接的微型数据采集器。
微型数据采集器对模拟信号进行A/D转换，然后送至计算机进行记录和显示。
如果所选通道的模拟信号为电流信号而非电压信号，则需要在模拟信号总线之间并联电阻，将电流信号转换为电压信号。
为了有效地传输相对较弱的模拟信号，例如来自热电偶的热电势信号，系统的模拟信号总线必须使用屏蔽电缆。
微型数据采集器应选择多量程选择、程控放大的型号，以适应各种传感器输出信号的要求。
该系统还可用于远程控制继电器、电机等，此时就用到了微型数据采集器的D/A转换功能。
例如，第m个微控制器的第n个通道连接到固态继电器。
首先，PC机通过串口发送地址信号来选择通道，然后PC机通过微型数据采集器（经过D/A转换）向通道发送通断控制信号。
2 系统硬件设计 上位机配备的RS/RS转换器和微型数据采集器已经商用，且价格相对较低。
从单片机及其外围电路的组成如图2所示。
RS数字信号总线通过MAX芯片转换为TTL电平RS信号以匹配AT89C串口。
AT89C的P1.0～P1.3分别连接两个CD的地址选择端A0～A3（16选1多路开关）。
这样，当P1.0~P1.3输出某个通道号（如A3A2A1A0=）时，CH1的正端CH1+（即X1端）和CH-（即Y1端）被选通在同一时间。
选择双端信号方式而不是单端信号方式（此时所有通道的负端全部接地）的优点是每个通道可以相互独立地输出信号或接收控制信号，因此连接到每个通道的传感器可以共享一个公共电源。
两个CD的公共端X和Y分别连接到模拟信号总线的正端和负端。
整个从电路采用单5V电源供电，功耗约为mW。
图2 从机单片机及其外围电路 3 系统软件设计 上位机与各从机之间的通信采用单片机的串行通信方式3 进行。
模式3是一种9位数据、可变波特率的异步通信方式（除去1个起始位“0”和1个停止位“1”），是多机通信中最常用的方法。
PC机与多台AT89C单片机之间通信软件设计的关键在于单片机串行控制寄存器SCON的正确编程以及PC机串口接口的灵活使用。
AT89C工作在模式3时，一帧总共传输11位信息：1个起始位（D0=0）、8个数据位（D1~D8）、1个可编程位（D9）和1个停止位位（D10）。
附加第9位D9作为“地址帧”和“数据帧”的识别标志位。
该位数据由发送端串行控制寄存器的TB8位产生，并自动传送到接收端SCON的RB8位。
如果D9=TB8=1，则表示该帧信息是地址，否则是数据。
串行控制寄存器SCON中有一个多机通信控制位SM2。
当SM2=1时，仅接收地址帧。
当SM2=0时，地址帧和数据帧都可以接收。
主机与从机通讯时，主机先发送命令FFH，将各从机的SM2全部置1，然后发送从机的地址m（00H~FFH）。
注意地址帧的附加位D9 = 1，因此此时所有从机都进行串行中断响应处理（入口地址：H）。
各从机的中断响应处理为：将接收到的地址编号m与自身编号进行比较。
如果它们不相等，则忽略它。
如果相等，则设置SM2=0，等待继续接收要选通的通道号。
n（0H~FH），然后将n发送到P3端口。
最后，主机发送通道号n。
由于n作为数据帧，因此此时设置D9=TB8=0。
由于此时只有m号从机的SM2为0，所以m号从机的通道n被门控。
任何时候，只能启用某个从站的一个通道。
对上位机串口进行编程不仅需要选择相同的波特率，还要巧妙地设置通信线控制器LCR。
为了匹配微控制器的模式3，LCR的设置为：8位数字长，允许奇偶校验，1个停止位。
注意，信号的奇偶校验位D9不能设置为固定的0或1，因此必须灵活选择奇偶校验，将D9设置为0或1。
发送地址帧时，D9需要为1，因此如果此时该地址的二进制码中“1”的个数为奇数，则选择偶校验，如果为偶数，则选择奇校验。
发送数据帧时，选择正好相反。
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