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相關(guān)專題：
（1．西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，陜西 西安710049；
2．西安電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院，陜西 西安710071）
摘 要：介紹以單片機(jī)80C196KC為處理器的多功能無(wú)功補(bǔ)償儀的通信設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用兩種異步串行通信接口：RS－232C和RS－485，文中詳盡闡述了該裝置的硬件電路和軟件的具體實(shí)現(xiàn)，并對(duì)該裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)做了闡述。
關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償；單片機(jī)；串口通信；中斷
1 串行通信軟硬件設(shè)計(jì)
1．1 硬件設(shè)計(jì)
●MAX232直接與微處理器80C196KC的串行口（Txd，Rxd）相連接構(gòu)成RS－232C接口，作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)調(diào)試，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定以及電容器投切的電壓、電流閾值的設(shè)置，可與PC機(jī)直接通信。
●由于80C196KC只有一個(gè)串行端口，因此，利用8251并／串、串／并的轉(zhuǎn)換完成串行端口擴(kuò)展功能，8251是一種通用的同步／異步／發(fā)送器（USART），8251與MAX485的組合可實(shí)現(xiàn)串行端口遠(yuǎn)程通信。本系統(tǒng)由兩組8251，MAX485組成（設(shè)為第0路和第1路），構(gòu)成兩組RS－485接口。其中一組與上位機(jī)通信，另一組完成與下位機(jī)的通信。
1．2 軟件設(shè)計(jì)
●為滿足接收數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，三組通信的數(shù)據(jù)接收均采用中斷處理。MAX232組成的串行RS－232C通訊（發(fā)送與接收）均在中斷中完成。
●需要對(duì)80C196KC的串行口中斷進(jìn)行正確初始化，對(duì)8251芯片正確初始化。
●在由8251和MAX485組成的兩組RS－485通信電路中，數(shù)據(jù)接收都利用HSI中斷。當(dāng)有數(shù)據(jù)接收到時(shí)，進(jìn)入中斷程序；中斷程序首先識(shí)別由哪一組產(chǎn)生的中斷，然后進(jìn)入相應(yīng)處理程序。數(shù)據(jù)發(fā)送則在主程序中完成，而不用中斷完成。MAX485是單工方式，它的讀寫(xiě)控制由P1口的某一個(gè)管腳來(lái)控制，在發(fā)送時(shí)為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，MAX485發(fā)送使能開(kāi)啟以后需要短暫延時(shí)，然后向8251寫(xiě)入發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測(cè)到8251的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢信號(hào)時(shí)，也需要短暫延時(shí)（由時(shí)序分析應(yīng)大于100μs），然后關(guān)閉發(fā)送使能，MAX485平時(shí)應(yīng)置讀使能狀態(tài)。
2 80C196KC串行RS－232C通信的硬件與軟件實(shí)現(xiàn)
2．1 串行RS－232C通信硬件電路
80C196KC以RS－232C通信的硬件電路如圖1所示。
MAX232是一種雙組驅(qū)動(dòng)器／接收器，片內(nèi)含有一 個(gè)電容性電壓發(fā)生器，在單5V電源供電時(shí)提供EIA／TIA－232－E電平，每個(gè)接收器將232電平輸入轉(zhuǎn)換為5VTTL／CMOS電平。80C196KC的串行端口（txd，rxd）與MAX232相連，PTxd／PRxd與PC機(jī)串行端口的讀／寫(xiě)相連，實(shí)現(xiàn)80C196KC的串行端口與PC機(jī)的通信。
2．2 串行RS－232C通信軟件實(shí)現(xiàn)
3 80C196KC串行RS－485通信的硬件與軟件實(shí)現(xiàn)
3．1 串行RS－485通信的硬件設(shè)計(jì)
以RS－485通信的硬件設(shè)計(jì)如圖2所示。
8251的時(shí)鐘是這樣提供的：利用4．9152M時(shí)鐘源，經(jīng)4040計(jì)數(shù)器分頻，4分頻管腳供時(shí)鐘信號(hào)，32分頻管腳供發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘。通過(guò)寄存器的設(shè)置，波特率因子為16，串行端口速率則為9600bps。
圖中CS485A、CS485B分別與80C196KC的p1．0、p1．1相連接。RXD1、RXD2分別與hsi．0、hsi．1相連接。CS8251A、CS8251B均由74LSl38產(chǎn)生片選信號(hào)。WR、RD、數(shù)據(jù)線、地址線與80C196KC的相應(yīng)控制、數(shù)據(jù)、地址總線相連接。
3．2 串行RS－485通信的軟件設(shè)計(jì)
4 無(wú)功補(bǔ)償儀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
無(wú)功補(bǔ)償儀與上位機(jī)以及現(xiàn)場(chǎng)儀表組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。
本系統(tǒng)采用RS－485總線標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有高速、高可靠性。它是一種分布式控制系統(tǒng)。
總站與多個(gè)無(wú)功補(bǔ)償儀通信以匯總數(shù)據(jù)。無(wú)功補(bǔ)償儀之間不進(jìn)行通信。圖3中的現(xiàn)場(chǎng)儀表是下位機(jī)，與無(wú)功補(bǔ)償儀通信將現(xiàn)場(chǎng)用電量等數(shù)據(jù)傳送給無(wú)功補(bǔ)償儀。現(xiàn)場(chǎng)儀表之間可進(jìn)行通信，這種通信功能十分重要，因?yàn)椋?dāng)現(xiàn)場(chǎng)儀表與無(wú)功補(bǔ)償儀之間距離較長(zhǎng)時(shí)，遠(yuǎn)端的現(xiàn)場(chǎng)儀表可將數(shù)據(jù)送入與其臨近的而且與無(wú)功補(bǔ)償儀距離較近的現(xiàn)場(chǎng)儀表。這樣可逐級(jí)傳送，也就是說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)儀表具有中繼的功能。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文所討論的設(shè)計(jì)方法，不僅能夠很好的滿足多功能無(wú)功補(bǔ)償儀系統(tǒng)與上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的要求，還能夠完成與下位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信以及在系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)利用串行端口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)試、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定的任務(wù)。所組成的網(wǎng)絡(luò)速度較高，可靠性好。
參考文獻(xiàn)
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摘自 儀表技術(shù)
