基于RS485通讯的智能仪表数据采集系统的设计文献综述

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1、文献综述基于RS485通讯的智能仪表数据采集系统的设计1、前言智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS485解决了这个问题。RS485串行通讯总线标准及接口技术已广泛应用于工业控制、仪器、仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域。在数据通信、计算机网络以及工业上的分布式控制系统中,经常需要

2、采用串行通信来达到远程信息交换的目的。由于RS2485具有性能优异、组网简单的优点,它在集中控制系统、分布式控制系统中的应用相当广泛,特别是在要求远距离传输的应用中。2、RS485的特点及其应用RS485是串行数据接口的标准，是为弥补RS232通信距离短、速率低等缺点而产生的，是在RS422基础上制定的标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性。RS485标准只规定了平衡发送器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议。它与RS232不同，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它

3、使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，A、B之间的正电平在+2～+6V，表示逻辑状态“l”；负电平在一2～一6V，表示逻辑状态“0”。RS485标准的最大传输距离约为1200m，最大传输速率为10Mbps。通常，RS485网络采用平衡双绞线作为传输介质。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，只有在20kbps速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般来说，100m长双绞线最大传输速率仅为1Mbps。如果采用光电隔离方式，则通信速率一般还会受到光电隔离器件响应速度的限制。在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS

4、-485串行总线标准。RS485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点：从总线到每个节点的引出线长度应尽量短　　采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串

5、接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。注意总线特性阻抗的连续性　　应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。　　总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。注意终端负载电阻　　

6、在RS485组网过程中另一个需要主意的问题是终端负载电阻问题，在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作但随着距离的增加性能将降低。理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。　　一般终端匹配采用终端电阻方法，RS485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终接电阻在RS485网络

7、中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的，节能效果显著。最近两年一些公司基于部分企业信息化的实施已完成，工厂中已经铺设了延伸到车间每个办公室、控制室的局