RS-232至RS-485RS-422接口的智能轉換器

電子論文編號:JD1109  論文字數:18370,頁數:35  有開題報告，任務書，文獻綜述 
 
目錄
前言………………………………………………………………………………………1

摘要……………………………………………………………………………………..4

 總體設計………………………………………………………………….5
 1.1功能描述………………………………………………………………..5
 1.2結構框圖………………………………………………………………..5
 1.3工作原理…………………………………………………………………6
 1.3.1 DC-DC轉換器……………………………………………….6
 1.3.2 智能控制收發功能………………………………………………6

 硬件設計………………………………………………………………….7
 2.1 DC-DC轉換器………………………………………………………….7
 2.1.1 MAX761概述………………………………………………………8
 2.2 RS-232接口…………………………………………………………..8
 2.3 RS-485/RS-422接口………………………………………………..11
 2.3.1 RS-485接口介紹………………………………………………12
 2.3.2 RS-485與RS-232相比的優點……………………………..17
 2.3.3 MAX3491介紹……………………………………………………18
 2.4微處理器……………………………………………………………….20
 2.4.1 PIC12C508A介紹……………………………………………….20
第三章  軟件設計………………………………………………………………..31

小結與致謝…………………………………………………………….33

第五章  參考文獻………………………………………………………………..34

附錄………………………………………………………………………………….….35
 

 RS-232至RS-485RS-422接口的智能轉換器
 
 摘要：隨著計算機在工業的廣泛應用，控制局域網絡也深入應用到各行各業之中�，F行的諸多控制系統，若采用單機控制方式已越來越難以滿足設備控制的要求，基于此種情況，具有多節點功能的RS-485/ RS-422接口芯片已廣泛應用于工業控制、儀器、儀表、多媒體網絡、機電一體化產品等諸多領域。智能轉換器具有較高的應用價值，其效率高、電流輸出大，擴展基于RS-485、RS-422接口的網絡分支及延伸通訊距離方面都能夠很好的得到應用。
 關鍵詞：RS-232，RS-485/422，接口，智能轉換器
 
 

Intellectual Converter from RS-232 to RS-485/RS-422 Interface

 [Abstract] With the computer in industrial and extensively application, control local area network has been applied deeply to every walk of life. many current control systems have much more difficulty in satisfying the need of controlling equipment to adopt the control method of the unit. Because of the situation, RS-485 interface chip has extensively already applied in industrial control, instrument, network of multimedia and integrated product of electromechanics, etc. Intellectual converter has  higher application value, its efficiency is high, the electric current outputs big its efficiency high,  its expansion according to the RS-485, RS-422  interface network branch and its extension  of the communication distance can be well used.
   [Key words] RS-232，RS-485/422，Interface，Intellectual converter

前  言
 
一 課題的研究意義
 隨著計算機在工業的廣泛應用，控制局域網絡也深入應用到各行各業之中�，F行的諸多控制系統，若采用單機控制方式已越來越難以滿足設備控制的要求，因為往往我們所控制的設備只是整個系統的一個基本單元，它既需要外部輸入一些必要的信息，同時，也需要向外部輸出自身的運行參數和狀態。所有這些，都要求我們采用控制網絡技術，將眾多設備有機地連成一體，以保證整個系統安全可靠地運行。

二 國內外的發展狀況及存在的問題

 隨著計算機在工業的廣泛應用，現行的諸多控制系統，采用單機控制方式已越來越難以滿足設備控制的要求，基于此種情況，RS-485接口芯片已廣泛應用于工業控制、儀器、儀表、多媒體網絡、機電一體化產品等諸多領域。就目前來說，在解決RS-232和RS-485/RS-422之間的電平轉換設計方案上很多，例如適配法等，但大部份存在著通用性差，占用系統資源多，硬件和軟件過于復雜，成本高等問題。目前，在我國應用的現場總線中，RS-485、RS-422使用最為普遍。當用戶要將基于標準的RS-232接口設備，如PC機，連接至由RS-485、RS-422構成的通訊網絡時，則必須作RS-232和RS-485、RS-422之間的電平轉換。傳統的做法是在設備內擴展一個通訊適配卡，由通訊適配卡實現電平轉換，內部主機再通過并行總線讀出或寫入數據。顯然，這種設計方法存在下列缺點：
 1. 由于適配卡是基于某一種總線標準擴展的，而不是基于RS-232電平標準，所以其應用范圍受到限制，只能一種適配卡適用一種總線（如ISA適配卡不可能插入STD總線或用戶自定義的總線），其通用性較差；
 2. 雖然實現的僅僅是電平轉換，但是由于需要考慮與擴展總線的接口和增加一個標準的UART，并且需要占用系統的其它寶貴資源，使硬件和軟件變得過于復雜；
 3. 復雜的硬件設計大大增加了元器件的數目和電路板面，使適配卡的成本過高；
 4. 由于采用內置插卡方式，使變更通信方式比較麻煩，如將半雙工通信方式設置為全雙工方式等。另外，維修和測試也比較麻煩；
 5. 對于現有的基于RS-232的設備，在無法變動系統軟件和硬件的情況下，顯然適配卡無法將這些設備連成基于RS-485或RS-422通信網絡的分布式系統。
 為了克服上述缺點，同時考慮到RS-232接口的自身特點，我們設想開發一種小巧的、無須外部供電的智能收發轉換器，實現RS-232和RS-485、RS-422之間的電平轉換。
 在本RS-232到RS-485/RS-422接口的智能轉換器設計中，較好地解決了上述問題，特別是采用RS-232信號線供電方案，其效率高、輸出電流大，在許多基于RS-232接口的應用中都能夠很好的滿足應用；另外， RS-485/RS-422接口具有智能控制收發功能，在擴展基于RS-485、RS-422接口的網絡分支及延伸通訊距離方面都能夠得到很好的應用。可以說具有較高的應用價值，可以想象，在今后控制局域網絡越來越深入應用到各行各業之中，此智能轉換器有著更加廣泛的應用前景。
 
三 課題的總體思路

 RS-485RS-422接口對RS-232接口具有彌補其缺陷、擴展其功能的作用，但兩接口在連接上卻存在電平匹配問題,前者以高低電平表示邏輯狀態，后者用正負電平來表示邏輯狀態，本智能轉換器，其主要功能是解決兩者之間的電平轉換問題，它包括硬件設計和軟件設計兩個部分，其中硬件設計分4個部份：DC-DC轉換器、RS-232接口、RS-485/RS-422接口和微處理器。軟件設計分二個方面，一是微處理器和接口的初始狀態設置，二是控制程序設計。
 
四 本設計解決的主要問題

  該智能轉換器必須解決兩個關鍵問題，即如何從RS-232線上獲得電源和RS-485、RS-422接口驅動所需的功率及如何智能控制RS-485RS-422的收發使能。