基于STC12C5A16S2單片機(jī)電子打鈴器設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于STC12C5A16S2單片機(jī)電子打鈴器設(shè)計(jì)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師完成日期2012年5月26日基于STC12C5A16S2單片機(jī)電子打鈴器設(shè)計(jì)摘要：隨著社會(huì)、科技的開展，從手動(dòng)打鈴到現(xiàn)在電子打鈴，不斷研究、創(chuàng)新。為了在人類更好的學(xué)習(xí)和生活，能夠了解與人類密切相關(guān)的信息，電子打鈴器誕生了，它集時(shí)間、日期、打鈴等功能于一身，具有顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)潔等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。該電子打鈴器主要采用STC12C5A16S2單片機(jī)作為主控核心，由DS1302時(shí)鐘芯片提供時(shí)鐘、LCD1602動(dòng)態(tài)掃描顯示屏顯示。STC12C5A16S2單片機(jī)是由Atmel公司推出的，功耗小，電壓可選用4～6V電壓供電；DS1302時(shí)鐘芯片是美國(guó)DALLAS公司推出的具有涓細(xì)電流充電功能的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且DS1302的使用壽命長(zhǎng)，誤差小。電子打鈴器是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用自動(dòng)打鈴器，從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。而且通過電子打鈴器的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法。通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法。關(guān)鍵詞：STC12C5A16S2單片機(jī)；時(shí)鐘芯片DS1302；顯示器LCD16DesignofElectronicBellbasedonSTC12C5A16S2Abstract：Alongwiththesociety,thedevelopmentofscienceandtechnology,frommanualringingnowelectronicbell,continuetoresearch,innovation.Inordertobetterlearningandlivinghuman,abletounderstandthepeoplecloselyrelatedtoinformation,electronicringerwasborn,itsetsthetime,date,bellandotherfunctionsinabody,hastheadvantagesofvisualdisplay,multiplefunctions,simplecircuitandmanyotheradvantages,hasbroadmarketprospects.TheelectronicringermainlyadoptsSTC12C5A16S2chipascontrollingcore,bytheDS1302clockchipwithclock,LCD1602dynamicscanningdisplay.SinglechipSTC12C5AKeywords:STC12C5A16S2singlechipmicrocomputer;ClockchipDS1302;目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1．概述12．整體設(shè)計(jì)方案論證23．硬件設(shè)計(jì)33.1模塊設(shè)計(jì)33.2單片機(jī)介紹33.3電源介紹53.4鍵盤掃描模塊103.5時(shí)鐘和復(fù)位模塊123.6顯示模塊及芯片123.7響鈴模塊183.8RS485通信協(xié)議184．軟件設(shè)計(jì)264.1程序流程圖264.2定時(shí)中斷程序流程圖275．結(jié)束語28參考文獻(xiàn)29致謝30附錄31附錄1：匯編程序清單32附錄2：PCB圖44附錄3：設(shè)計(jì)原理圖45基于STC12C5A16S2單片機(jī)電子打鈴器設(shè)計(jì)概述當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，在電子領(lǐng)域尤其是自動(dòng)化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未有的速度被單片機(jī)智能控制系統(tǒng)所取代。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、本錢低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可以說，智能控制與自動(dòng)控制的核心就是單片機(jī)。近年來，隨著電子技術(shù)和微機(jī)計(jì)算機(jī)的迅速開展，單片機(jī)的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、個(gè)人信息終端及通信產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，對(duì)作息時(shí)間的安排要求越來越高，電子打鈴器的消費(fèi)需求也是越來越多。學(xué)習(xí)單片機(jī)的最有效的方法就是理論與實(shí)踐并重，本文用STC12C5A本設(shè)計(jì)為軟件，硬件相結(jié)合的一組設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對(duì)硬件局部有相關(guān)了解，這樣有助于對(duì)設(shè)計(jì)題目的更深了解，有助于軟件設(shè)計(jì)。根本的要了解一些主要器件的根本功能和作用。除了采用集成化的采用軟件和硬件結(jié)合的方法，控制LED數(shù)碼管輸出，分別用來顯示年、月、日、時(shí)、分、秒，其最大特點(diǎn)是:硬件電路簡(jiǎn)單，安裝方便易于實(shí)現(xiàn)，軟件設(shè)計(jì)獨(dú)特,可靠。STC12C5A16S2是由ATMEL公司推出的一種小型單片機(jī)。95年出現(xiàn)在中國(guó)市場(chǎng)。其主要特點(diǎn)為采用Flash存貯器技術(shù)，降低了制造本錢，其軟件、硬件與MCS-51完全兼容，可以很快被中國(guó)廣闊用戶接受。本設(shè)計(jì)是一個(gè)具有報(bào)時(shí)功能的作息時(shí)間控制鐘。它利用單片機(jī)的外擴(kuò)接口與DS1302連接計(jì)時(shí)，進(jìn)行年歷計(jì)算，并用的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊將它報(bào)出來；在進(jìn)行時(shí)間計(jì)算，分每加一時(shí)，都與規(guī)定的作息時(shí)間比擬，如果相等那么進(jìn)行相應(yīng)的控制或動(dòng)作。由七段顯示驅(qū)動(dòng)模塊、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊和按鈕控制模塊三局部組成，四個(gè)按鍵用于報(bào)時(shí)及校正時(shí)間?，F(xiàn)代機(jī)關(guān)企業(yè)，特別是學(xué)校要求對(duì)時(shí)間加以控制，要按時(shí)打鈴及播放播送，以保證學(xué)習(xí)與工作的正常運(yùn)行。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了這些功能，給學(xué)校及其他機(jī)關(guān)企業(yè)帶來方便，整體性好，人性化強(qiáng)、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間控制的智能化。整體設(shè)計(jì)方案論證方案一：采用電子計(jì)算器在VB平臺(tái)上設(shè)計(jì)一種應(yīng)用程序，通過計(jì)算機(jī)與電子打鈴器的串行通信，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)電子打鈴器的控制。由于采用VB設(shè)計(jì)，而且設(shè)計(jì)較復(fù)雜，電路程序繁瑣。采用FPGA〔現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列〕作為系統(tǒng)的控制器。FPGA可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大，密度高，它將所有的器件集成在一塊芯片上，減小了體積，提高了穩(wěn)定性，并且可以利用EDA軟件仿真、調(diào)試，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。FPGA采用并行的輸入方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的控制核心。但是由于本設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)處理的速度要求不是很高，F(xiàn)PGA高速處理的優(yōu)勢(shì)得不到充分的表達(dá)，并且由于其集成度高，使其本錢偏高，同時(shí)由于芯片的引腳較多，實(shí)物硬件電路板布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計(jì)和實(shí)際焊接的操作。使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。傳統(tǒng)數(shù)碼管具有：低能耗，低損耗，壽命長(zhǎng)，防火，防潮，對(duì)外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。但顯示資源有限。方案二：采用單片機(jī)STC12C5A16S2為核心，STC12C5A16S2是16KFlash的宏晶STC12C5A60S2系列單片機(jī)，采用宏晶第六代加密技術(shù)，STC12C5A60S2系列單片機(jī)器件是1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期8051單片機(jī)，低功耗、高速、高可靠、強(qiáng)抗靜電、強(qiáng)抗干擾。采用單片機(jī)STC12C5A16S2使用液晶顯示屏顯示計(jì)時(shí)值。液晶顯示屏〔LCD〕具有輕薄短小，低耗電量，無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。所以我們選擇LCD1602作為顯示器。綜上所述，選擇方案二，采用單片機(jī)STC12C5A16S2硬件設(shè)計(jì)3.1模塊設(shè)計(jì)教學(xué)用電子打鈴器主要由STC12C5A16S2單片機(jī)、鍵盤掃描模塊、時(shí)鐘和復(fù)位模塊、打鈴器模塊、八段數(shù)碼管顯示模塊等組成。運(yùn)用匯編語言來控制單片機(jī)STC12C5A16S2來實(shí)現(xiàn)、動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示等功能。且本設(shè)計(jì)中的80C51單片機(jī)是整個(gè)工作過程的核心，是整個(gè)設(shè)計(jì)靈魂，它控制了脈沖時(shí)序的產(chǎn)生，顯示信號(hào)的發(fā)送控制顯示LED的選擇。STC12C5A16S2是一種帶4K字節(jié)存儲(chǔ)器〔的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)單片機(jī)介紹圖3-1STC12C5A60S2單片機(jī)引腳圖—P0.7(39—32)：P0口是一個(gè)漏極開路型準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。在EPROM編程時(shí)，它接收指令字節(jié)，而在驗(yàn)證程序時(shí)，那么輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻?！狿2.7(21-28)：P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它送出高8位地址。在對(duì)EFROM編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高8位地址?！狿3.7(10-17)：P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。STC12C5A16S2概述：STC12C5A16S2是16KFlash的宏晶STC12C5ASTC12C5AA.高速：1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比普通8051快6-12倍；B.寬電壓：5.5-3.3V；C.增加第二復(fù)位功能腳/P4.6；D.增加外部掉電檢測(cè)電路/P4.6，可在掉電時(shí)，及時(shí)將數(shù)據(jù)保存進(jìn)EEPROM，正常工作時(shí)無需操作EEPROM；E.低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式；F.低功耗設(shè)計(jì)：掉電模式；G.支持掉電喚醒的管腳：INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5RH.工作頻率：0-35MHz，相當(dāng)于普通8051:0-420MHz；I.時(shí)鐘：外部晶體或內(nèi)部RC振蕩器可選，在ISO下載編程優(yōu)惠程序時(shí)設(shè)置；J.16K字節(jié)內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，擦寫字?jǐn)?shù)10萬次以上；K.1280字節(jié)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；L.芯片內(nèi)EEPROM功能，擦寫次數(shù)10萬次以上；M.ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程/在應(yīng)用可編程，無需編程器/仿真器；N.8通道，10位高速ADC，高速可達(dá)25萬次/秒，2路PWM還可當(dāng)2路D/A使用；O.2通道捕獲/比擬單元〔PWM/PCA/CCP〕；P.4個(gè)16位定時(shí)器，兼容普通8051的定時(shí)器T0/T1，2路PCA實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器；Q.可編程時(shí)鐘輸出功能；R.硬件看門狗；S.高速SPI串行通信端口；T.全雙工異步串行口；U.先進(jìn)的指令集結(jié)構(gòu)；V.通用I/O口(36/40/44),復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉/(普通8051傳統(tǒng)I/O口)可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可到達(dá)20mA，但整個(gè)芯片最大不得超過120mA3.3電源介紹圖3-2電源原理圖光耦的工作原理光耦合器〔opticalcoupler，英文縮寫為OC〕亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡(jiǎn)稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號(hào)的器件，通常把發(fā)光器〔紅外線發(fā)光二極管LED〕與受光器〔光敏半導(dǎo)體管〕封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實(shí)現(xiàn)了“電—光—電〞轉(zhuǎn)換。普通光耦合器只能傳輸數(shù)字〔開關(guān)〕信號(hào)，不適合傳輸模擬信號(hào)。近年來問世的線性光耦合器能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或模擬電流信號(hào)，使其應(yīng)用領(lǐng)域大為拓寬。光耦合器的類型及性能特點(diǎn):光耦合器有雙列直插式、管式、光導(dǎo)纖維式等多種封裝形式，其種類達(dá)數(shù)十種。光耦合器的分類及內(nèi)部電路如圖1所示。圖中是8種典型產(chǎn)品的型號(hào)：(a)通用型(無基極引線)；(b)通用型(有基極引線)；(c)達(dá)林頓型；(d)高速型；(e)光集成電路；(f)光纖型；(g)光敏晶閘管型；(h)光敏場(chǎng)效應(yīng)管型。光耦合器的性能特點(diǎn):光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是單向傳輸信號(hào)，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。它廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、開關(guān)電路、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反應(yīng)電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，到達(dá)精密穩(wěn)壓目的。光耦合器的技術(shù)參數(shù)主要有發(fā)光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級(jí)與輸出級(jí)之間的絕緣電阻、集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓V(BR)CEO、集電極-發(fā)射極飽和壓降VCE(sat)。此外，在傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)還需考慮上升時(shí)間、下降時(shí)間、延遲時(shí)間和存儲(chǔ)時(shí)間等參數(shù)。電流傳輸比是光耦合器的重要參數(shù)，通常用直流電流傳輸比來表示。當(dāng)輸出電壓保持恒定時(shí)，它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。其公式為：采用一只光敏三極管的光耦合器，CTR的范圍大多為20%～300%〔如4N35〕，而PC817那么為80%～160%，達(dá)林頓型光耦合器〔如4N30〕可達(dá)100%～5000%。這說明欲獲得同樣的輸出電流，后者只需較小的輸入電流。因此，CTR參數(shù)與晶體管的hFE有某種相似之處。線性光耦合器與普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲線，分別如圖2中的虛線和實(shí)線所示。由圖2可見，普通光耦合器的CTR-IF特性曲線呈非線性，在IF較小時(shí)的非線性失真尤為嚴(yán)重，因此它不適合傳輸模擬信號(hào)。線性光耦合器的CTR-IF特性曲線具有良好的線性度，特別是在傳輸小信號(hào)時(shí)，其交流電流傳輸比(ΔCTR＝ΔIC/ΔIF)很接近于直流電流傳輸比CTR值。因此，它適合傳輸模擬電壓或電流信號(hào)，能使輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。這是其重要特性。線性光耦合器的產(chǎn)品分類及選取原那么線性光耦合器的典型產(chǎn)品及主要參數(shù)見表1，這些光耦均以光敏三極管作為接收管。線性光耦合器的選取原那么,在設(shè)計(jì)光耦反應(yīng)式開關(guān)電源時(shí)必須正確選擇線性光耦合器的型號(hào)及參數(shù)，選取原那么如下：①光耦合器的電流傳輸比(CTR)的允許范圍是50%～200%。這是因?yàn)楫?dāng)CTR＜50%時(shí)，光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF＞5.0mA)，才能正常控制單片開關(guān)電源IC的占空比，這會(huì)增大光耦的功耗。假設(shè)CTR＞200%，在啟動(dòng)電路或者當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時(shí)，有可能將單片開關(guān)電源誤觸發(fā)，影響正常輸出。②推薦采用線性光耦合器，其特點(diǎn)是CTR值能夠在一定范圍內(nèi)做線性調(diào)整。③由英國(guó)埃索柯姆(Isocom)公司、美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的4N××系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用地十分普遍。鑒于此類光耦合器呈現(xiàn)開關(guān)特性，其線性度差，適宜傳輸數(shù)字信號(hào)(高、低電平)，因此不推薦用在開關(guān)電源中。線性光耦合器應(yīng)用舉例:多路輸出式電源變換器電路如圖3所示。其輸入電壓為36V到90V的準(zhǔn)方波電壓，三路輸出分別為：UO1＝＋5V(2A)，UO2＝＋15V()，UO3＝－15V()?，F(xiàn)將UO1定為主輸出，其電壓調(diào)整率SV＝±0.4%；UO2和UO3為輔輸出，總電源效率可達(dá)75%～80%。電路中采用一片TOP104Y型三端單片開關(guān)電源集成電路。主輸出繞組電壓經(jīng)過VD2、C2、L1和C3整流濾波后，得到＋5V電壓。VD2采用MBR735型35V／肖特基二極管。兩個(gè)輔輸出繞組及輸出電路完全呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)。因?yàn)椤?5V輸出電流較小，故整流管VD4和VD5均采用UF4002型100V／1A的超快恢復(fù)二極管。由線性光耦CNY17-2和可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431C構(gòu)成光耦反應(yīng)式精密開關(guān)電源，可以對(duì)＋5V電壓進(jìn)行精密調(diào)整。反應(yīng)繞組電壓通過VD3、C4整流濾波后，得到12V反應(yīng)電壓。由P6KE120型瞬態(tài)電壓抑制器和UF4002型超快恢復(fù)二極管構(gòu)成的漏極鉗位保護(hù)電路，能吸收由高頻變壓器漏感形成的尖峰電壓，保護(hù)芯片內(nèi)部的功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET不受損壞。外部誤差放大器由TL431C組成。當(dāng)+5V輸出電壓升高時(shí)，經(jīng)R3、R4分壓后得到的取樣電壓，就與TL431C中的2.5V帶隙基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比擬，使其陰極電位降低，LED的工作電流IF增大，再通過線性光耦I(lǐng)C2〔CNY17-2〕使控制端電流IC增大，TOP104Y的輸出占空比減小，使UO1維持不變，到達(dá)穩(wěn)壓目的。+5V穩(wěn)壓值UO1那么由TL431C、光耦中的LED正向壓降來設(shè)定。R1是LED的限流電阻。誤差放大器的頻率響應(yīng)由C5、R2和C6來決定。C5的作用有三個(gè)：濾除控制端上的尖峰電壓；決定自動(dòng)重啟動(dòng)頻率；與R2一起對(duì)控制回路進(jìn)行補(bǔ)償。光耦的優(yōu)點(diǎn)光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。光耦合器是70年代開展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反應(yīng)電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，到達(dá)精密穩(wěn)壓目的。光耦的種類光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于開關(guān)信號(hào)的傳輸，不適合于傳輸模擬量。常用的4N系列光耦屬于非線性光耦。線性光耦的電流傳輸特性曲線接近直線，并且小信號(hào)時(shí)性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。常用的線性光耦是PC817A—C系列。開關(guān)電源中常用的光耦是線性光耦。如果使用非線性光耦，有可能使振蕩波形變壞，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)寄生振蕩，使數(shù)千赫的振蕩頻率被數(shù)十到數(shù)百赫的低頻振蕩依次為號(hào)調(diào)制。由此產(chǎn)生的后果是對(duì)彩電，彩顯，VCD，DCD等等，將在圖像畫面上產(chǎn)生干擾。同時(shí)電源帶負(fù)載能力下降。在彩電，顯示器等開關(guān)電源維修中如果光耦損壞，一定要用線性光耦代換。常用的4腳線性光耦有PC817AC。PC111TLP521等常用的六腳線性光耦有：LP632TLP532PC614PC714PS2031等。常用的4N254N264N354N36是不適合用于開關(guān)電源中的，因?yàn)檫@4種光耦均屬于非線性光耦。光耦的作用由于光耦種類繁多，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，優(yōu)點(diǎn)突出，因而其應(yīng)用十分廣泛，主要應(yīng)用以下場(chǎng)合：(a)在邏輯電路上的應(yīng)用光電耦合器可以構(gòu)成各種邏輯電路，由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶體管好，因此，由它構(gòu)成的邏輯電路更可靠。(b)作為固體開關(guān)應(yīng)用在開關(guān)電路中，往往要求控制電路和開關(guān)之間要有很好的電隔離，對(duì)于一般的電子開關(guān)來說是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實(shí)現(xiàn)。(c)在觸發(fā)電路上的應(yīng)用將光電耦合器用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路，由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路，可有效地解決輸出與負(fù)載隔離地問題。(d)在脈沖放大電路中的應(yīng)用光電耦合器應(yīng)用于數(shù)字電路，可以將脈沖信號(hào)進(jìn)行放大。(e)在線性電路上的應(yīng)用線性光電耦合器應(yīng)用于線性電路中，具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能。(f)特殊場(chǎng)合的應(yīng)用光電耦合器還可應(yīng)用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點(diǎn)繼電器以及用于A/D電路等多種場(chǎng)合。線性光耦合器的選取原那么:在設(shè)計(jì)光耦反應(yīng)式開關(guān)電源時(shí)必須正確選擇線性光耦合器的型號(hào)及參數(shù)，選取原那么如下：A.光耦合器的電流傳輸比(CTR)的允許范圍是50%～200%。這是因?yàn)楫?dāng)CTR＜50%時(shí)，光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF＞5.0mA)，才能正?？刂茊纹_關(guān)電源IC的占空比，這會(huì)增大光耦的功耗。假設(shè)CTR＞200%，在啟動(dòng)電路或者當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時(shí)，有可能將單片開關(guān)電源誤觸發(fā)，影響正常輸出。B.推薦采用線性光耦合器，其特點(diǎn)是CTR值能夠在一定范圍內(nèi)做線性調(diào)整。C.由英國(guó)埃索柯姆(Isocom)公司、美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的4N××系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用地十分普遍。鑒于此類光耦合器呈現(xiàn)開關(guān)特性，其線性度差，適宜傳輸數(shù)字信號(hào)(高、低電平)，因此不推薦用在開關(guān)電源中。線性光耦合器應(yīng)用舉例多路輸出式電源變換器電路如圖3所示。其輸入電壓為36V到90V的準(zhǔn)方波電壓，三路輸出分別為：UO1＝＋5V(2A)，UO2＝＋15V(0.17A)，UO3＝－15V(0.17A)。現(xiàn)將UO1定為主輸出，其電壓調(diào)整率SV＝±0.4%；UO2和UO3為輔輸出，總電源效率可達(dá)75%～80%。電路中采用一片TOP104Y型三端單片開關(guān)電源集成電路。主輸出繞組電壓經(jīng)過VD2、C2、L1和C3整流濾波后，得到＋5V電壓。VD2采用MBR735型35V／7.5A肖特基二極管。兩個(gè)輔輸出繞組及輸出電路完全呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)。因?yàn)椤?5V輸出電流較小，故整流管VD4和VD5均采用UF4002型100V／1A的超快恢復(fù)二極管。由線性光耦CNY17-2和可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431C構(gòu)成光耦反應(yīng)式精密開關(guān)電源，可以對(duì)＋5V電壓進(jìn)行精密調(diào)整。反應(yīng)繞組電壓通過VD3、C4整流濾波后，得到12V反應(yīng)電壓。由P6KE120型瞬態(tài)電壓抑制器和UF4002型超快恢復(fù)二極管構(gòu)成的漏極鉗位保護(hù)電路，能吸收由高頻變壓器漏感形成的尖峰電壓，保護(hù)芯片內(nèi)部的功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET不受損壞。外部誤差放大器由TL431C組成。當(dāng)+5V輸出電壓升高時(shí)，經(jīng)R3、R4分壓后得到的取樣電壓，就與TL431C中的2.5V帶隙基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比擬，使其陰極電位降低，LED的工作電流IF增大，再通過線性光耦I(lǐng)C2〔CNY17-2〕使控制端電流IC增大，TOP104Y的輸出占空比減小，使UO1維持不變，到達(dá)穩(wěn)壓目的。+5V穩(wěn)壓值UO1那么由TL431C、光耦中的LED正向壓降來設(shè)定。R1是LED的限流電阻。誤差放大器的頻率響應(yīng)由C5、R2和C6來決定。C5的作用有三個(gè)：濾除控制端上的尖峰電壓；決定自動(dòng)重啟動(dòng)頻率；與R2一起對(duì)控制回路進(jìn)行補(bǔ)償。光耦簡(jiǎn)介及常見型號(hào)光電耦合器〔簡(jiǎn)稱光耦〕是開關(guān)電源電路中常用的器件。光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。常用的4N系列光耦屬于非線性光耦,常用的線性光耦是PC817A—C系列。非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于弄開關(guān)信號(hào)的傳輸，不適合于傳輸模擬量。線性光耦的電流傳輸手特性曲線接進(jìn)直線，并且小信號(hào)時(shí)性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。開關(guān)電源中常用的光耦是線性光耦。如果使用非線性光耦，有可能使振蕩波形變壞，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)寄生振蕩，使數(shù)千赫的振蕩頻率被數(shù)十到數(shù)百赫的低頻振蕩依次為號(hào)調(diào)制。由此產(chǎn)生的后果是對(duì)彩電，彩顯，VCD，DCD等等，將在圖像畫面上產(chǎn)生干擾。同時(shí)電源帶負(fù)載能力下降。在彩電，顯示器等開關(guān)電源維修中如果光耦損壞，一定要用線性光耦代換。常用的4腳線性光耦有PC817AC。PC111TLP521等常用的六腳線性光耦有：TLP632TLP532PC614PC714PS2031等。常用的4N254N264N354N36是不適合用于開關(guān)電源中的，因?yàn)檫@4種光耦均屬于非線性光耦。經(jīng)查大量資料后，以下是目前市場(chǎng)上常見的高速光藕型號(hào)：100Kbit/S:6N138、6N139、PS87031Mbit/S:6N135、6N136、CNW135、CNW136、PS8601、PS8602、PS8701、PS9613、PS9713、CNW4502、HCPL-2503、HCPL-4502、HCPL-2530〔雙路〕、HCPL-2531〔雙路〕10Mbit/S:6N137、PS9614、PS9714、PS9611、PS9715、HCPL-2601、HCPL-2611、HCPL-2630〔雙路〕、HCPL－2631〔雙路〕光耦合器的增益被稱為晶體管輸出器件的電流傳輸比(CTR)，其定義是光電晶體管集電極電流與LED正向電流的比率(ICE/IF)。光電晶體管集電極電流與VCE有關(guān)，即集電極和發(fā)射極之間的電壓?？煽毓栊凸怦钸€有一種光耦是可控硅型光耦。例如：moc3063、IL420；它們的主要指標(biāo)是負(fù)載能力；例如：moc3063的負(fù)載能力是100mA；IL420是300mA；鍵盤掃描模塊利用四個(gè)按鍵進(jìn)行校時(shí)，按鍵K１是調(diào)整時(shí)間選擇，按鍵K２進(jìn)行小時(shí)加1，按鍵K３進(jìn)行分鐘加１,按鍵K4那么調(diào)整時(shí)間結(jié)束返回主程序。圖3-3鍵盤模塊圖.1矩陣式鍵盤及其接口矩陣式鍵盤又稱行列式鍵盤，有n個(gè)行線和m個(gè)列線，經(jīng)限流電阻接+5V電源上，按鍵跨接在行線和列線上，n×m行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成mn個(gè)按鍵，組成一個(gè)鍵盤。與獨(dú)立式按鍵相比，mn個(gè)按鍵只占用m+n根I/O口線，因此適用于按鍵較多的場(chǎng)合。當(dāng)無鍵閉合時(shí)，相應(yīng)的I/O之間開路。當(dāng)有鍵閉合時(shí)，與閉合鍵相連接的兩條I/O口線之間短路。判斷有無鍵按下的方法是：第一步，置列線相關(guān)I/O口為輸入態(tài)，從行線相對(duì)應(yīng)的I/O口輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，假設(shè)某一列線為低電平，那么該列線上有鍵閉合。第二步，置行線相關(guān)I/O口輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，假設(shè)某一列線為低電平，那么該列線上有鍵閉合。綜合一二兩步的結(jié)果，可確定按鍵編號(hào)。但是鍵閉合一次只能進(jìn)行一次鍵功能操作，因此須等待近按鍵釋放后，再進(jìn)行鍵功能操作，否那么按一次鍵，有可能會(huì)連續(xù)屢次進(jìn)行同樣的鍵操作。.2鍵盤掃描控制方式在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)鍵盤的處理工作僅是CPU工作內(nèi)容的一局部，CPU還要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示和其他輸入輸出操作，因此鍵盤處理工作既不能占用CPU太多時(shí)間，又需要CPU對(duì)鍵盤操作及時(shí)作出響應(yīng)。CPU對(duì)鍵盤處理控制的工作方式有以下幾種：a.程序控制掃描方式程序控制掃描方式是在CPU工作空余，調(diào)用鍵盤掃描子程序，響應(yīng)鍵輸入信號(hào)要求。b.定時(shí)控制掃描方式定時(shí)控制掃描方式是利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器每隔一段時(shí)間產(chǎn)生定時(shí)中斷，CPU響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，并在有鍵閉合時(shí)轉(zhuǎn)入該鍵的功能子程序。c.中斷控制掃描方式中斷控制掃描方式是利用外部中斷源，響應(yīng)輸入信號(hào)。當(dāng)無按鍵按下時(shí)，CPU執(zhí)行正常工作程序。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，CPU立即產(chǎn)生中斷。在中斷效勞子程序中掃描鍵盤，判斷是哪一個(gè)鍵被按下，然后執(zhí)行該鍵的功能子程序。這種控制方式克服了前兩種控制方式可能產(chǎn)生的空掃描和不能及時(shí)響應(yīng)鍵輸入的缺點(diǎn)，既能及時(shí)處理鍵輸入，又能提高CPU運(yùn)行效率，但要占用一個(gè)珍貴的中斷資源。圖即工作于中斷方式的矩陣式鍵盤接口電路。在初始化時(shí)P1.4~P1.7置輸出0，P1.0~P1.3置為輸入態(tài)，P1.0~P1.3分別接至與門各輸入端。當(dāng)有鍵閉合時(shí)=0，CPU中斷后，在中斷效勞子程序中，再完成鍵識(shí)別和鍵功能處理。圖3-4工作于中斷方式的矩陣式鍵盤接口電路3.5時(shí)鐘和復(fù)位模塊圖3-5時(shí)鐘和復(fù)位模塊.1時(shí)鐘芯片DS1302作時(shí)功耗很低,保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW.DS1302是由DS1202改良而來,增加了以下的特性.雙電源管腳用于主電源和備份電源供給Vcc1,為可編程涓流充電電源附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器.它廣泛應(yīng)用于便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域.顯示模塊及芯片圖3-6液晶顯示模塊.1顯示器LCD1602液晶顯示器各種圖形的顯示原理線段的顯示：點(diǎn)陣圖形式液晶由M×N個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64×16個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)〔000H〕=FFH時(shí)，那么屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)〔3FFH〕=FFH時(shí)，那么屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)〔000H〕=FFH，〔001H〕=00H，〔002H〕=00H，……〔00EH〕=00H，〔00FH〕=00H時(shí)，那么在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的根本原理。字符的顯示:用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比擬復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6×8或8×8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為漢字的顯示:漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼〔一般用字模提取軟件〕，每個(gè)漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為1、3、5……右邊為2、4、6……根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)……直到32B顯示完就可以LCD上得到一個(gè)完整漢字1602字符型LCD簡(jiǎn)介A.字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以長(zhǎng)沙太陽人電子的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖圖3-7顯示器圖B.1602LCD的根本參數(shù)及引腳功能1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大局部為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差異，兩者尺寸差異如以下圖圖3-81602LCD兩者差異C.LCD1602主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個(gè)字符—工作電流:2.0mA(5.0V)×4.35(W×H)mmD.引腳功能說明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳〔無背光〕或16腳〔帶背光〕接口，各引腳接口說明如表表1引腳接口說明表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時(shí)比照度最弱，接地時(shí)比照度最高，比照度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影〞，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整比照度。第4腳：RS為存放器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時(shí)選擇指令存放器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。E.1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令指令1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H指令3：光標(biāo)和顯示位置設(shè)置I/D，光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移，S：屏幕上所有文字是否左移或右移，高電平表示有效，低電平表示無效。指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體的顯示開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。C:控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位S/C：高電平時(shí)顯示移動(dòng)的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)指令6：功能設(shè)置命令DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)為雙行顯示，F(xiàn)：低電平時(shí)顯示5X7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5X10的顯示字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF：忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。與HD44780相兼容的芯片時(shí)序表如下：表二：根本操作時(shí)序表讀狀態(tài)輸入RS=L，R/W=H，E=H輸出D0—D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L，R/W=L，D0—D7=指令碼，E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0—D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=L，D0—D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出無讀寫操作時(shí)序如下圖圖3-9讀操作時(shí)序圖3-10寫操作時(shí)序液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否那么此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在，哪里顯示字符，圖是1602的內(nèi)部顯示地址。圖3-11LCD1602內(nèi)部顯示地址例如第二行第一個(gè)字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B〔40H〕+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器〔CGROM〕已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖10-58所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比方大寫的英文字母“A〞的代碼是01000001B〔41H〕，顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A〞。響鈴模塊打鈴電路〔接P3.7〕：當(dāng)前時(shí)間與程序設(shè)定時(shí)間相同時(shí)，P3.7端輸出高電平的方波，即打鈴。每次響鈴時(shí)間是60S。圖3-12蜂鳴器原理圖本設(shè)計(jì)中的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊用到了蜂鳴器〔SPEAKER〕、三極管、100歐姆的電阻。將蜂鳴器的一段接地，另一端接三極管的發(fā)射極，三極管的基極通過100歐姆的電阻接在三極管的P3.7引腳，三極管的集電極接+5V的電源。RS485通信協(xié)議原理圖圖3-13RS485通訊協(xié)議原理圖RS485接口RS485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，+2V～+6V表示“1”；-6V～-2V表示“0RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制是全雙工通訊方式，兩線制是半雙工通訊方式。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A〞、“B〞端連接起來。而忽略了信號(hào)地的連接，這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個(gè)原因：(1)共模干擾問題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號(hào)的方式，并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來檢測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線之間的電位差就可以了。因此往往無視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。(2)EMI問題：發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模局部需要一個(gè)返回通路，如沒有一個(gè)低阻的返回通道〔信號(hào)地〕，就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會(huì)像一個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。RS485同RS232連接由于PC機(jī)默認(rèn)的只帶有RS232接口，有兩種方法可以得到PC上位機(jī)的RS485電路：〔1〕通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路將PC機(jī)串口RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS485信號(hào)，對(duì)于情況比擬復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌、帶隔離珊的產(chǎn)品?！?〕通過PCI的串口卡，可以直接選用輸出信號(hào)為RS485類型的擴(kuò)展卡。RS485電纜在低速、短距離、無干擾的場(chǎng)合可以采用普通的雙絞線，反之，在高速、長(zhǎng)線傳輸時(shí)，那么必須采用阻抗匹配〔一般為120Ω〕的RS485專用電纜〔STP-120Ω〔forRS485&CAN〕onepair18AWG〕，而在干擾惡劣的環(huán)境下還應(yīng)需鎧裝、雙絞屏蔽電纜〔ASTP-120Ω〔forRS485&CAN〕onepair18AWG〕。在使用RS485接口時(shí)，對(duì)于特定的傳輸線路，從RS485接口到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸所允許的最大電纜長(zhǎng)度與信號(hào)傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢?，這個(gè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)主要是受信號(hào)失真及噪聲等影響所影響。理論上，通信速率在100Kpbs及以下時(shí)，RS485的最長(zhǎng)傳輸距離可達(dá)1200米，但在實(shí)際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x也因芯片及電纜的傳輸特性而所差異。在傳輸過程中可以采用增加中繼的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，最多可以加八個(gè)中繼，也就是說理論上RS485的最大傳輸距離可以到達(dá)9.6公里。如果真需要長(zhǎng)距離傳輸，可以采用光纖為傳播介質(zhì)，收發(fā)兩端各加一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器，多模光纖的傳輸距離是5~10公里，而采用單模光纖可達(dá)50公里的傳播距離。RS485布網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：(a)從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短采用一條雙絞線電纜作總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響最低。有些網(wǎng)絡(luò)連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長(zhǎng)或通信速率的提高，其不良影響會(huì)越來越嚴(yán)重，主要原因是信號(hào)在各支路末端反射后與原信號(hào)疊加，會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量下降。(b)注意總線特性阻抗的連續(xù)性應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。以下幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長(zhǎng)的分支線引出到總線?？傊瑧?yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線。(c)注意終端負(fù)載電阻在RS485組網(wǎng)的過程中，另一個(gè)需要注意的問題是終端負(fù)載電阻問題，在設(shè)備少、距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能很好的工作，但隨著距離的增加性能將降低。理論上，在每個(gè)接收數(shù)據(jù)信號(hào)的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時(shí)，只要反射信號(hào)在開始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實(shí)際上難以掌握，美國(guó)MAXIM公司有篇文章提到一條經(jīng)驗(yàn)性的原那么可以用來判斷，在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長(zhǎng)度時(shí)需要進(jìn)行匹配：當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間〔上升或下降時(shí)間〕超過電信號(hào)沿總線單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)就可以不加匹配。一般終端匹配采用終端電阻方法，RS-485應(yīng)在總線電纜的開始和末端都并接終端電阻。終端電阻在RS-485網(wǎng)絡(luò)中取120Ω。相當(dāng)于電纜特性阻抗的電阻，因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100～120Ω。這種匹配方法簡(jiǎn)單有效，但有一個(gè)缺點(diǎn)，匹配電阻要消耗較大功率，對(duì)于功耗限制比擬嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比擬省電的匹配方式是RC匹配。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大局部功率。但電容C的取值是個(gè)難點(diǎn)，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。還有一種采用二極管的匹配方法，這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的“匹配〞，但它利用了二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號(hào)，到達(dá)改善信號(hào)質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。120Ω的RS-485匹配電阻，由于RS-485是差分電平通信，在距離較長(zhǎng)或速率較高時(shí)，線路存在回波干擾，此時(shí)需要在通信線路首末兩端并聯(lián)120Ω200米時(shí)，才考慮加匹配電阻。.6RS485和其它總線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別：我們把工業(yè)網(wǎng)絡(luò)歸結(jié)為三類：RS485網(wǎng)絡(luò)、HART網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。〔a〕.HART網(wǎng)絡(luò)HART是由現(xiàn)在的艾默生提出一個(gè)過度性總線標(biāo)準(zhǔn)，他主要是在4-20毫安電流信號(hào)上面疊加數(shù)字信號(hào)，物理層采用BELL202頻移鍵控技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)局部智能儀表的功能，但此協(xié)議不是一個(gè)真正意義上開放的標(biāo)準(zhǔn)，要參加他的基金會(huì)才能拿到協(xié)議，參加基金會(huì)要一局部的費(fèi)用。技術(shù)主要被國(guó)外幾家大公司壟斷，近兩年國(guó)內(nèi)也有公司再做，但還沒有到達(dá)國(guó)外公司的水平?，F(xiàn)在有很大一局部的智能儀表都帶有HART圓卡，都具備HART通訊功能。但從國(guó)內(nèi)來看還沒有真正利用其這局部功能，最多只是利用手操器對(duì)其進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，沒有發(fā)揮出HART智能儀表應(yīng)有的功能，沒有聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看由于HART通信速率低組網(wǎng)困難等原因，HART儀表的采購量會(huì)程下滑趨勢(shì)，但由于HART儀表已經(jīng)有十多年的歷史現(xiàn)在在裝數(shù)量非常的大，對(duì)于一些系統(tǒng)集成商來說還有很大的可利用空間?！瞓〕.現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)開展熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，它的出現(xiàn)標(biāo)志著自動(dòng)化控制技術(shù)又一個(gè)新時(shí)代的開始?，F(xiàn)場(chǎng)總線是連接設(shè)置在控制現(xiàn)場(chǎng)的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備的數(shù)字化、串行、多站通信的網(wǎng)絡(luò)。其關(guān)鍵標(biāo)志是能支持雙向、多節(jié)點(diǎn)、總線式的全數(shù)字通信。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)近年來成為國(guó)際上自動(dòng)化和儀器儀表開展的熱點(diǎn)，它的出現(xiàn)是傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了革命性的變化，是自控系統(tǒng)朝著智能化、數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、分散化的方向邁進(jìn)，形成新型的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布式控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS〔FieldbusControlSystem〕。但是現(xiàn)在的現(xiàn)場(chǎng)總線的各種標(biāo)準(zhǔn)并行存在并且都有自己的生存領(lǐng)域，還沒有形成真正統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵是看不到什么時(shí)候能形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)也不夠成熟。另外現(xiàn)場(chǎng)總線的儀表種類還比擬少可供選擇的余地小，價(jià)格也偏高，從最終用戶的角度看大多還處于觀望狀態(tài)，都想等到技術(shù)成熟之后在考慮，現(xiàn)在實(shí)施的少。(c).RS485網(wǎng)絡(luò)：RS485/MODBUS是現(xiàn)在流行的一種布網(wǎng)方式，其特點(diǎn)是實(shí)施簡(jiǎn)單方便，而且現(xiàn)在支持RS485的儀表又特多，特別是在油品行業(yè)RS485/MODBUS簡(jiǎn)直是一統(tǒng)天下，現(xiàn)在的儀表商也紛紛轉(zhuǎn)而支持RS485/MODBUS，原因很簡(jiǎn)單，像原來的HART儀表想買一個(gè)轉(zhuǎn)換口非常困難，而且價(jià)格昂貴，RS485的轉(zhuǎn)換接口就廉價(jià)的多而且種類繁多。至少在低端市場(chǎng)RS485/MODBUS還將是最主要的組網(wǎng)方式，近兩三年內(nèi)不會(huì)改變。RS232、RS422和RS485通訊接口的區(qū)別:RS-232、RS-422與RS-485都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)〔EIA〕制訂并發(fā)布的，RS-232在1962年發(fā)布，命名為EIA-232-E，作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。RS-422由RS-232開展而來，它是為彌補(bǔ)RS-232之缺乏而提出的。為改良RS-232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長(zhǎng)到4000英尺〔速率低于100kb/s時(shí)〕，并允許在一條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸標(biāo)準(zhǔn)，被命名為TIA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA又于1983年在RS-422根底上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。注意：(a).RS232的傳輸是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的,并且傳輸距離只有15米.(b).RS485的傳輸支持一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn),傳輸距離到達(dá)1800米.(采用半雙工傳輸)(c).RS422跟RS485的區(qū)別在于它傳輸方式是全雙工傳輸!RS232有2根線，一根是發(fā)送TX，一根是接收RX，同一時(shí)間只有收或發(fā)在工作，而RS485的2根線，一根是A，一根是B，判斷數(shù)據(jù)是1或0，必須A和B通過相對(duì)電平來判斷是1還是0。在電腦上一般只有DB9是RS232，RS485是不帶的，一般通過RS232或USB轉(zhuǎn)換。另外RS232的電平比RS485要高.7 RS-485總線由于其本錢低廉，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而得到了廣泛的應(yīng)用，大量用于安防監(jiān)控，智能交通，智能樓宇，機(jī)房監(jiān)控，工業(yè)自動(dòng)化等各個(gè)領(lǐng)域。RS-485總線敷設(shè)線路比擬簡(jiǎn)單，但是有一些相應(yīng)的事項(xiàng)必須注意，否那么會(huì)容易導(dǎo)致通信失敗，后期維護(hù)工作非常浩大。以下是RS485布線標(biāo)準(zhǔn)所需要注意的地方：線材問題：485總線布線使用的線材必須要使用屏蔽雙絞線，線徑最好在0.75或者1.0線徑的，很多人在施工的時(shí)候?yàn)榱藞D方便，直接使用網(wǎng)線作為485線使用，網(wǎng)線具有八根線，而485線只需要使用兩根線或者四根線，其他線浪費(fèi)了，而且現(xiàn)在的網(wǎng)線的線徑相對(duì)都比擬細(xì)，并不能完全滿足485總線通信需求，建議不要使用網(wǎng)線。還有不能使用平行線，同軸電纜或者不帶屏蔽層的雙絞線，由于485是差分平衡傳輸，使用雙絞線可以有效的抵消外部干擾對(duì)其的影響，485線路一定不能使用平行線，同樣的道理，由于屏蔽層具有屏蔽外部干擾的作用，最好要使用帶屏蔽層的雙絞線。布線問題：485總線的走線要盡量遠(yuǎn)離干擾源，在施工過程中，有很多人為了省事，將485線路與電源線路一起走線，這樣是不合理的，電源線會(huì)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致485通信不穩(wěn)定，還有就是485布線必須遠(yuǎn)離類似于變壓器，變頻器等強(qiáng)電壓干擾源?？偩€拓?fù)鋯栴}：由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，485設(shè)備分布一般都比擬散亂，施工人員為圖方便，沒有按照485標(biāo)準(zhǔn)將線路布設(shè)成手牽手菊花鏈總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而是隨意布設(shè)成星型，樹型甚至多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合型的，留出太多太長(zhǎng)的分支，在實(shí)際應(yīng)用中，單純的星型，樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)甚至混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有的時(shí)候也是可以使用的，但是通信肯定會(huì)不穩(wěn)定，如果一定要布設(shè)星型，樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的話，建議使用485集線器和485中繼器，相關(guān)的應(yīng)用可以參考485總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)問題頁面。接地問題:在485總線布線標(biāo)準(zhǔn)里面，強(qiáng)調(diào)需要單點(diǎn)可靠接地，但是在實(shí)際施工中，485總線接地有時(shí)反而會(huì)起到反作用。由于485布線需要手牽手菊花鏈方式連接，使用的屏蔽雙絞線肯定都會(huì)被剪斷連接在485設(shè)備上，而一般大多都會(huì)利用外面的屏蔽層作為地線，如果沒有將屏蔽層做良好的連接的話，接地反而可能會(huì)導(dǎo)致485信號(hào)不穩(wěn)定，所以485線路接地必須是單點(diǎn)可靠接地。傳輸距離問題：485總線傳輸距離為1200米，該傳輸距離有限定條件：波特率低于110Kbps，使用標(biāo)準(zhǔn)的屏蔽雙絞線，線徑要到達(dá)一定標(biāo)準(zhǔn)，所接負(fù)載為一臺(tái)485設(shè)備,外部沒有強(qiáng)烈的電磁干擾等。傳輸距離與通信波特率成反比，與通信線路線徑成正比，負(fù)載越多傳輸距離越短，外部干擾越大傳輸距離越短。建議在布設(shè)線路時(shí)，最好留有冗余，因?yàn)殡S著線路的老化，傳輸距離可能會(huì)變短，通信可能會(huì)不穩(wěn)定，留有冗余的話，這種情況根本不會(huì)出現(xiàn)。當(dāng)485線路傳輸距離超過1000米，建議通過增加485中繼器延長(zhǎng)通信距離。負(fù)載問題：標(biāo)準(zhǔn)的485芯片負(fù)載能力為32個(gè)，現(xiàn)在有485芯片已經(jīng)負(fù)載能力到達(dá)128個(gè)甚至400個(gè)，但是實(shí)際使用中并不能夠完全到達(dá)標(biāo)稱值的，影響485芯片負(fù)載能力的和從485設(shè)備的設(shè)計(jì)也是有關(guān)系的，還有和通信距離也有關(guān)系。如果485設(shè)備上帶有上下拉電阻或者防雷管，由于其會(huì)吸收電壓，會(huì)大大的降低該條485線路上的負(fù)載能力，還有在485線上加120歐姆的匹配阻抗電阻也會(huì)影響負(fù)載能力，傳輸距離越遠(yuǎn)，負(fù)載能力也會(huì)相應(yīng)的降低。同樣的，也建議在負(fù)載問題上留有冗余，當(dāng)負(fù)載不夠的時(shí)候，可以通過添加485中繼器、485集線器來解決相應(yīng)的問題。 通信失敗分析多數(shù)情況下是電纜接線故障或終端電阻失效、接地電阻過大。以下建議希望會(huì)有所幫助：(a).采用阻抗匹配、低衰減的RS485專用總線電纜(專利號(hào)：202320559128.9)更有利于保證通信。一般推薦如下：普通雙絞屏蔽型電纜STP-120Ω〔forRS485&CAN〕onepair20AWG，電纜外徑7.7mm左右。適用于室內(nèi)、管道及一般工業(yè)環(huán)境。使用時(shí)，屏蔽層一端接地。普通雙絞屏蔽型電纜STP-120Ω〔forRS485&CAN〕onepair18AWG，電纜外徑左右。適用于室內(nèi)、管道及一般工業(yè)環(huán)境。使用時(shí)，屏蔽層一端接地！鎧裝、雙絞屏蔽型電纜ASTP-120Ω〔forRS485&CAN〕onepair18AWG，電纜外徑12.3mm左右?？捎糜诟蓴_嚴(yán)重、鼠害頻繁以及有防雷、防爆要求的場(chǎng)所。使用時(shí)，建議鎧裝層兩端接地，最內(nèi)層屏蔽一端接地！CC-Link的總線電纜是特性阻抗為110±10Ω的3芯絞合屏蔽電纜，國(guó)產(chǎn)型號(hào)規(guī)格：STP-110Ω〔forCANopen&CC-Link〕3C×20AWG，使用時(shí)，屏蔽層應(yīng)只在一端接地！(b).傳輸距離超過300米應(yīng)加終端電阻〔一般為120Ω〕。(c).變頻器、動(dòng)力電纜、變壓器、大功率電機(jī)等往往伴隨著低頻干擾，而這種干擾是用高導(dǎo)電率材料做屏蔽層的電纜無法解決的，包括原裝的進(jìn)口電纜。只有用高導(dǎo)磁率材料〔如鋼帶、鋼絲〕做的屏蔽層才能有效抑制低頻干擾。最常用的方法就是給電纜套上鋼管或直接采用高導(dǎo)磁率材料制成的鎧裝型電纜——ASTP-120Ω〔forRS485&CAN〕onepair18AWG.戶外敷設(shè)電纜防雷很重要！雷電的等效干擾頻率在100k左右，也屬于低頻干擾?！禛B50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第條：在需要保護(hù)的空間內(nèi)，當(dāng)采用屏蔽電纜時(shí)其屏蔽層應(yīng)至少在兩端并宜在防雷區(qū)交界處做等電位連接，當(dāng)系統(tǒng)要求只在一端做等電位連接時(shí)，應(yīng)采用兩層屏蔽，外層屏蔽按前述要求處理。.9 RS485布線標(biāo)準(zhǔn)所需要注意的地方：(a).線材問題：485總線布線使用的線材必須要使用屏蔽雙絞線，線徑最好在0.75或者1.0線徑的，很多人在施工的時(shí)候?yàn)榱藞D方便，直接使用網(wǎng)線作為485線使用，網(wǎng)線具有八根線，而485線只需要使用兩根線或者四根線，其他線浪費(fèi)了，而且現(xiàn)在的網(wǎng)線的線徑相對(duì)都比擬細(xì)，并不能完全滿足485總線通信需求，建議不要使用網(wǎng)線。還有不能使用平行線，同軸電纜或者不帶屏蔽層的雙絞線，由于485是差分平衡傳輸，使用雙絞線可以有效的抵消外部干擾對(duì)其的影響，485線路一定不能使用平行線，同樣的道理，由于屏蔽層具有屏蔽外部干擾的作用，最好要使用帶屏蔽層的雙絞線。(b).布線問題：485總線的走線要盡量遠(yuǎn)離干擾源，在施工過程中，有很多人為了省事，將485線路與電源線路一起走線，這樣是不合理的，電源線會(huì)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致485通信不穩(wěn)定，還有就是485布線必須遠(yuǎn)離類似于變壓器，變頻器等強(qiáng)電壓干擾源。(c).總線拓?fù)鋯栴}：由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，485設(shè)備分布一般都比擬散亂，施工人員為圖方便，沒有按照485標(biāo)準(zhǔn)將線路布設(shè)成手牽手菊花鏈總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而是隨意布設(shè)成星型，樹型甚至多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合型的，留出太多太長(zhǎng)的分支，在實(shí)際應(yīng)用中，單純的星型，樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)甚至混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有的時(shí)候也是可以使用的，但是通信肯定會(huì)不穩(wěn)定，如果一定要布設(shè)星型，樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的話，建議使用485集線器和485中繼器，相關(guān)的應(yīng)用可以參考485總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)問題頁面。(d).接地問題:在485總線布線標(biāo)準(zhǔn)里面，強(qiáng)調(diào)需要單點(diǎn)可靠接地，但是在實(shí)際施工中，485總線接地有時(shí)反而會(huì)起到反作用。由于485布線需要手牽手菊花鏈方式連接，使用的屏蔽雙絞線肯定都會(huì)被剪斷連接在485設(shè)備上，而一般大多都會(huì)利用外面的屏蔽層作為地線，如果沒有將屏蔽層做良好的連接的話，接地反而可能會(huì)導(dǎo)致485信號(hào)不穩(wěn)定，所以485線路接地必須是單點(diǎn)可靠接地。(e).傳輸距離問題：485總線傳輸距離為1200米，該傳輸距離有限定條件：波特率低于110Kbps，使用標(biāo)準(zhǔn)的屏蔽雙絞線，線徑要到達(dá)一定標(biāo)準(zhǔn)，所接負(fù)載為一臺(tái)485設(shè)備,外部沒有強(qiáng)烈的電磁干擾等。傳輸距離與通信波特率成反比，與通信線路線徑成正比，負(fù)載越多傳輸距離越短，外部干擾越大傳輸距離越短。建議在布設(shè)線路時(shí)，最好留有冗余，因?yàn)殡S著線路的老化，傳輸距離可能會(huì)變短，通信可能會(huì)不穩(wěn)定，留有冗余的話，這種情況根本不會(huì)出現(xiàn)。當(dāng)485線路傳輸距離超過1000米，建議通過增加485中繼器延長(zhǎng)通信距離。(f)負(fù)載問題：標(biāo)準(zhǔn)的485芯片負(fù)載能力為32個(gè)，現(xiàn)在有485芯片已經(jīng)負(fù)載能力到達(dá)128個(gè)甚至400個(gè)，但是實(shí)際使用中并不能夠完全到達(dá)標(biāo)稱值的，影響485芯片負(fù)載能力的和從485設(shè)備的設(shè)計(jì)也是有關(guān)系的，還有和通信距離也有關(guān)系.Modbus通信協(xié)議實(shí)際上Modbus協(xié)議包括ASCII、RTU、TCP。標(biāo)準(zhǔn)的Modicon控制器使用RS232C實(shí)現(xiàn)串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU協(xié)議規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和就答的方式，而數(shù)據(jù)通訊采用Maser/Slave方式。Modbus協(xié)議需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，串行協(xié)議中除有奇偶校驗(yàn)外，ASCII模式采用LRC校驗(yàn)，RTU模式采用16位CRC校驗(yàn)。軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程圖電子打鈴器運(yùn)用51單片機(jī)為核心元件。電路輸出的信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換，由單片機(jī)的I/O口讀入，然后根據(jù)打鈴時(shí)間，并將結(jié)果輸出到電腦上。系統(tǒng)開始運(yùn)行，先進(jìn)行初始化，然后調(diào)用子程序，如果子程序運(yùn)行那么進(jìn)行按時(shí)打鈴，依次運(yùn)行的程序?yàn)檎{(diào)用打鈴比照程序、調(diào)用鍵盤子程序，這局部程序在調(diào)用鍵盤子程序，按下之前是循環(huán)執(zhí)行的，進(jìn)行逐步循環(huán)。如圖4-1所示。開始開始初始化參數(shù)設(shè)置調(diào)用顯示子程序調(diào)用打鈴比照程序調(diào)用鍵盤子程序圖4-1主程序程序流程圖4.2定時(shí)中斷程序流程圖保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)開始100ms單位加1100ms單元=0？100ms單元清零，秒單元加1秒單元=60？分單元清零，時(shí)單元加1時(shí)單元=24？時(shí)單元清零退出NNNN圖4-2定時(shí)中斷程序流程圖結(jié)束語該電子打鈴器主要采用STC12C5A16S2單片機(jī)作為主控核心，由DS1302時(shí)鐘芯片提供時(shí)鐘、LCD1602動(dòng)態(tài)掃描顯示屏顯示。STC12C5A16S2單片機(jī)是由Atmel公司推出的，功耗小，電壓可選用4～6V電壓供電；DS1302時(shí)鐘芯片是美國(guó)DALLAS公司推出的具有涓細(xì)電流充電功能的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且DS1302的使用壽命長(zhǎng)，誤差小。本文介紹了基于STC12C5A16S2單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子打鈴器。首先我們?cè)诟攀鲋泻?jiǎn)單介紹了單片機(jī)的開展與其在中低端領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)以及課題的開發(fā)意義；接著介紹了STC12C5A16S2單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和本畢業(yè)設(shè)計(jì)所要外擴(kuò)的LCD顯示及其驅(qū)動(dòng)方法，并在此根底上實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘根本電路的設(shè)計(jì)；然后使用單片機(jī)C語言進(jìn)行時(shí)鐘程序的設(shè)計(jì)，程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，使得邏輯關(guān)系簡(jiǎn)單明了，維護(hù)方便。

本設(shè)計(jì)是一個(gè)具有報(bào)時(shí)功能的作息時(shí)間控制鐘。它利用單片機(jī)的外擴(kuò)接口與DS1302連接計(jì)時(shí)，進(jìn)行年歷計(jì)算，并用的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊將它報(bào)出來；在進(jìn)行時(shí)間計(jì)算，分每加一時(shí)，都與規(guī)定的作息時(shí)間比擬，如果相等那么進(jìn)行相應(yīng)的控制或動(dòng)作。由七段顯示驅(qū)動(dòng)模塊、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊和按鈕控制模塊三局部組成，四個(gè)按鍵用于報(bào)時(shí)及校正時(shí)間。現(xiàn)代機(jī)關(guān)企業(yè)，特別是學(xué)校要求對(duì)時(shí)間加以控制，要按時(shí)打鈴及播放播送，以保證學(xué)習(xí)與工作的正常運(yùn)行。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了這些功能，給學(xué)校及其他機(jī)關(guān)企業(yè)帶來方便，整體性好，人性化強(qiáng)、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間控制的智能化。電子打鈴器是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用自動(dòng)打鈴器，從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。而且通過電子打鈴器的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法。通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法。參考文獻(xiàn)[M][2].劉鯤.單片機(jī)C語言入門[M].人民郵電出版社，2023,6[3[M],國(guó)防工業(yè)出版社,2006[M].河北教育出版社，2003[5].劉坤，宋戈，趙紅波，張憲棟.51單片機(jī)C語言應(yīng)用開發(fā)技術(shù)大全[M].人民郵電出版社，2023,9[6].李大友.微機(jī)原理與匯編語言程序設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.8.[M].1994[M].2004[9].馮博琴，吳寧.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社，2007,8[10].丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.[11].王汀.微處理機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.6.[12].謝家奎.電子線路[M].北京：高等教育出版社，2002.3.致謝2023年3月，我開始了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，時(shí)至今日，設(shè)計(jì)根本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)設(shè)計(jì)過程難以用語言來表達(dá)。歷經(jīng)了二個(gè)多月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。當(dāng)我終于完成了所有打字、繪圖、排版、校對(duì)的任務(wù)后整個(gè)人都很累，但同時(shí)看著電腦熒屏上的畢業(yè)設(shè)計(jì)稿件我的心里是甜的，我覺得這一切都值了。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作過程是我的一次再學(xué)習(xí)，再提高的過程。在論文中我充分地運(yùn)用了大學(xué)期間所學(xué)到的知識(shí)。我不會(huì)忘記這難忘的幾個(gè)月的時(shí)間。畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作給了我難忘的回憶。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對(duì)無數(shù)書本的羅列，最難忘的是每次找到資料時(shí)的沖動(dòng)和興奮；親手用protel99設(shè)計(jì)電路圖的時(shí)間里，記憶最深的是每一步小小思路實(shí)現(xiàn)時(shí)那幸福的心情；為了畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書我曾趕稿到深夜，但看著親手打出的一字一句，心里滿滿的只有喜悅毫無疲憊。這段旅程看似荊棘密布，實(shí)那么蘊(yùn)藏著無盡的寶藏。我從資料的收集中，掌握了很多單片機(jī)及其接口應(yīng)用的知識(shí)，讓我對(duì)我所學(xué)過的知識(shí)有所穩(wěn)固和提高，并且讓我對(duì)當(dāng)今單片機(jī)的最新開展技術(shù)有所了解。在整個(gè)過程中，我學(xué)到了新知識(shí)，增長(zhǎng)了見識(shí)。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實(shí)自己，爭(zhēng)取在所學(xué)領(lǐng)域有所作為。腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升，也會(huì)對(duì)我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。在此更要感謝我的指導(dǎo)老師和專業(yè)老師，是你們的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)心，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在此我要向周云龍老師致以最衷心的感謝和附錄附錄1：匯編程序清單附錄2：PCB圖附錄3：設(shè)計(jì)原理圖附錄1：匯編程序清單BEEPEQUP3.7;定義蜂鳴器〔電鈴〕控制信號(hào)輸出口ORG0000H;程序入口地址LJMPSTARTORG000BH;定時(shí)器0中斷入口地址LJMPTIMER_0ORG0100H;/*****程序開始，初始化*****/START:SETBBEEP;關(guān)閉蜂鳴器〔電鈴〕SETB48H;使用一個(gè)bit位用于調(diào)時(shí)閃爍標(biāo)志SETB47H;使用一個(gè)bit位用于產(chǎn)生脈沖用于調(diào)時(shí)快進(jìn)時(shí)基CLR45H;關(guān)閉響鈴方式1標(biāo)志CLR44H;關(guān)閉響鈴方式2標(biāo)志MOVR1,#0;調(diào)整選擇鍵功能標(biāo)志：0正常走時(shí)、1調(diào)時(shí)、2調(diào)分、3調(diào)秒MOV20H,#00H;用于控制秒基準(zhǔn)時(shí)鐘源的產(chǎn)生MOV21H,#00H;清零秒存放器MOV22H,#00H;清零分存放器MOV23H,#00H;清零時(shí)存放器MOV24H,#00H;用于控制調(diào)時(shí)閃爍的基準(zhǔn)時(shí)鐘的產(chǎn)生MOVR2,#00H;強(qiáng)制打鈴標(biāo)志MOVR3,#00H;強(qiáng)制打鈴時(shí)長(zhǎng)標(biāo)志MOVIP,#02H;IP,IE初始化MOVIE,#82HMOVTMOD,#01H;設(shè)定定時(shí)器0工作方式1MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0H;賦定時(shí)初值，定時(shí)50msSETBTR0;啟動(dòng)定時(shí)器0MOVSP,#40H;重設(shè)堆棧指針;/*****主程序*****/MAIN:CJNER1,#00H,MAIN1;是否為正常走時(shí)狀態(tài)LCALLBIJIAO1;調(diào)用起床、熄燈打鈴比擬子程序LCALLBIJIAO2;調(diào)用上、下課打鈴比擬子程序LCALLDALING1;調(diào)用響鈴方式1執(zhí)行子程序LCALLDALING2;調(diào)用響鈴方式2執(zhí)行子程序LCALLDALING3MAIN1:LCALLDISPLAY;調(diào)用顯示子程序LCALLKEY_SCAN;調(diào)用按鍵檢測(cè)子程序JZMAIN;無鍵按下那么返回重新循環(huán)LCALLSET_KEY;調(diào)用選擇鍵處理子程序JB46H,MAIN;如果已進(jìn)行長(zhǎng)按調(diào)整〔調(diào)時(shí)快進(jìn)〕，那么不再執(zhí)行下面的單步調(diào)整LCALLADD_KEY;調(diào)用增加鍵處理子程序LCALLDEC_KEY;調(diào)用減少鍵處理子程序LCALLDALING_KEY;處理強(qiáng)制打鈴/強(qiáng)制關(guān)閉鈴聲鍵LJMPMAIN;重新循環(huán);/*****定時(shí)中斷效勞程序*****/TIMER_0:PUSHACCPUSHPSW;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0H;重新賦定時(shí)初值CPL47H;產(chǎn)生脈沖用于調(diào)時(shí)快進(jìn)時(shí)基INC24HMOVA,24HCJNEA,#10,ADD_TIME;產(chǎn)生0.5秒基準(zhǔn)時(shí)鐘，用于調(diào)時(shí)閃爍CPL48H;取反調(diào)時(shí)閃爍標(biāo)志位MOV24H,#00HADD_TIME:INC20HMOVA,20HCJNEA,#20,RETI1;產(chǎn)生1秒基準(zhǔn)時(shí)鐘MOV20H,#00H;一秒鐘時(shí)間到，清零20HCJNER2,#01H,ADD_MINCR3ADD_M:MOVA,21HADDA,#01HDAA;作十進(jìn)制調(diào)整MOV21H,ACJNEA,#60H,RETI1MOV21H,#00H;一分鐘到MOVA,22HADDA,#01HDAAMOV22H,ACJNEA,#60H,RETI1MOV22H,#00H;一小時(shí)到MOVA,23HADDA,#01HDAAMOV23H,ACJNEA,#24H,RETI1MOV23H,#00H;到24點(diǎn),清零小時(shí)RETI1:POPPSWPOPACC;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)RETI;中斷返回;/*****顯示處理*****/DISPLAY:MOVA,21H;秒ANLA,#0FHMOV2FH,A;轉(zhuǎn)換出秒個(gè)位，存入2FHMOVA,21HANLA,#0F0HSWAPAMOV2EH,A;轉(zhuǎn)換出秒十位，存入2EHJB46H,MIN;如果長(zhǎng)按按鍵〔調(diào)時(shí)快進(jìn)〕，那么跳過閃爍處理CJNER1,#3,MIN;如果R1為3，閃爍秒位待調(diào)整JB48H,MINMOV2FH,#0AH;使該位為10，查表得到使該位不顯示的輸出MOV2EH,#0AHMIN:MOVA,22H;分ANLA,#0FHMOV2DH,A;轉(zhuǎn)換出分個(gè)位，存入2DHMOVA,22HANLA,#0F0HSWAPAMOV2CH,A;轉(zhuǎn)換出分十位，存入2CHJB46H,HOUR;如果長(zhǎng)按按鍵〔調(diào)時(shí)快進(jìn)〕，那么跳過閃爍處理CJNER1,#2,HOUR;如果R1為2，閃爍分位待調(diào)整JB48H,HOURMOV2DH,#0AH;使該位為10，查表得到使該位不顯示的輸出MOV2CH,#0AHHOUR:MOVA,23H;時(shí)ANLA,#0FHMOV2BH,A;轉(zhuǎn)換出時(shí)個(gè)位，存入2BHMOVA,23HANLA,#0F0HSWAPAMOV2AH,A;轉(zhuǎn)換出時(shí)十位，存入2AHJB46H,DISP;如果長(zhǎng)按按鍵〔調(diào)時(shí)快進(jìn)〕，那么跳過閃爍處理CJNER1,#1,DISP;如果R1為1，閃爍時(shí)位待調(diào)整JB48H,DISPMOV2BH,#0AH;使該位為10，查表得到使該位不顯示的輸出MOV2AH,#0AH;/*****數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示*****/DISP:MOVDPTR,#TABLEMOVA,2FHMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.7;顯示秒個(gè)位MOVA,2EHMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.6;顯示秒十位MOVA,#40HMOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.5;顯示“-〞MOVA,2DHMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.4;顯示分個(gè)位MOVA,2CHMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.3;顯示分十位MOVA,#40HMOVP0,ALCALLDELAY