組態(tài)王與單片機多機串口通信設計

1、組態(tài)王與單片機多機串口通信的設計1引言隨著工業(yè)化要求提高，分布式系統(tǒng)發(fā)展以及控制設備與監(jiān)控設備之間通訊需要，組態(tài)軟 件設計的監(jiān)控系統(tǒng)逐步普及?，F(xiàn)在組態(tài)軟件繁多，比如KingVieW(組態(tài)王)、MCGS、WinC C等。KingView軟件基于Microsoft Windows XP，NT / 2000操作系統(tǒng).具有友好的人機 操作界面、強大的IO設備端口驅(qū)動能力，可與各種PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變 頻器等實時通訊。由于在檢測大量模擬量的工業(yè)現(xiàn)場使用PLC與組態(tài)軟件通訊勢必增加產(chǎn) 品成本。而單片機接口豐富，與A/D轉(zhuǎn)換模塊組合可以完成相同的工作，并且系統(tǒng)可靠、 成本低。2組態(tài)王與單片機

2、的串口通訊方法目前，組態(tài)王與單片機的通信多是通過動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)或通過自己開發(fā)通訊驅(qū)動程 序完成。DDE是Windows平臺上的一個完整的通信協(xié)議，組態(tài)王通過該協(xié)議與其他應用程 序交換數(shù)據(jù)。但不可靠和非實時。而自己開發(fā)通訊驅(qū)動程序會帶來設計困難，增加系統(tǒng)開發(fā) 周期，可行性不高。組態(tài)王專門提供一種與單片機多機串口通信方法，可滿足大多數(shù)系統(tǒng)需 求。3 PC機與單片機的硬件接口電路圖1為上位PC機與下位單片機80C51的連接電路PC機與單片機本身都自帶串行通 訊接口，但由于在分布式系統(tǒng)中PC機與各單片機的分布不集中，不能利用RS-232通訊傳 輸，只能改用RS-485。RS-485采用差分式傳

3、輸信號，最大傳輸距離為1 219 m.最大傳 輸速率為10 Mb/s.對同時出現(xiàn)的兩條信號線A、B的干擾有較強的抑制能力。當兩條線 絞在一起時，被通信各種分布參數(shù)耦合過來的干擾信號可平均地分配到這兩條線上，因此對 RS-485的差分式傳輸線路而言，用雙絞線可獲得較強的抗干擾能力。RS-485采用二線與 四線平衡傳輸方式，二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信，但需要在傳輸線上接電阻約120 QX上位pc機RS-485 線RS-485RS-485RS-4858051N#8051上位pc機RS-485 線RS-485RS-485RS-4858051N#80512#相符，STC89C52不能與RS-485直

4、接連接需要電氣轉(zhuǎn)換。這里采用Maxim公司的MA80511#圖1 PC機與單片機采用RS-485總線的連接電路由于80C51系列單片機STC89C52串行接口的，TTL電氣特性與RS-485電氣特性不X485，圖2為其接口電路。+5VOCi0. 1 JJF+5VOCi0. 1 JJF4020vcc RXDP1. 7 VSSTXD108h2RXD VCCREBDEATXD87 r11343 LMAX485STC89C52r圖 2 STC89C52 與 MAX485 接 口電路圖2中，MAX485的RE和DE南STC89C52單片機的P1. 7控制。由于MAX485以半雙工的方式工作，因此由P1.

5、 7控制其發(fā)送與接收。當P1. 7為高電平時，驅(qū)動器使 能而接收器為高阻態(tài)，此時可發(fā)送數(shù)據(jù)；而當P1. 7為低電平時.接收器使能而驅(qū)動器為高阻態(tài)，此時接收數(shù)據(jù)。另外由于PC機的COM 口是基于RS-232的串行通訊口.其電氣 特性與RS-485不一致，因此也需電平轉(zhuǎn)換。圖3為單片機地址設置電路，單片機STC89C52的P1 口的低4位用于設定本機地址， 通過4位DIP開關的組合最多可設定16種地址。如當4位開關全部斷開時，對應的本機地 址是11 11。下位單片機在開始工作前需先設定自己的地址，這樣，在開機自檢時下位單機 片就能獲取本機地址。+5VDDrDDDrD圖3單片機地址設置電路4系統(tǒng)通訊

6、協(xié)議設計組態(tài)王提供了通過PC機與單片機串口進行十六進制數(shù)據(jù)通訊的驅(qū)動，而驅(qū)動中已經(jīng)規(guī) 定好其通訊協(xié)議。4. 1通訊參數(shù)通訊參數(shù)包括數(shù)據(jù)位、停止位、波特率、校驗方式。其中，數(shù)據(jù)位、停止位、波特率由 單片機決定。組態(tài)王中的設定和單片機一致即可。校驗方式參照數(shù)據(jù)傳輸格式”部分。4. 2數(shù)據(jù)傳輸格式與協(xié)議說明格式1組態(tài)王發(fā)送地址請求格式（檢驗位為1）：ENQ（頭）：H05，詢問，請求幀的開始代碼;ACK*H06確認，ACK應答幀的開始代碼;NAK（頭）:H15否認，NAK應答幀的開始代碼;EOT（尾）:H04正文的結束，請求幀的結束ASCII代碼;ETX（尾）:H03結束正文，應答幀的結束ASCII代

7、碼;數(shù)據(jù)傳輸：所有數(shù)據(jù)均為16進制數(shù);Sta：設備地址，1個字節(jié)，組態(tài)王設備地址范圍為0255，此地址為單片機的地址，由單片機中的程序決定;R：讀標志，1個字節(jié)(0 x52);W：寫標志，1個字節(jié)(0 x57);DataType：需要交換的數(shù)據(jù)類型，1字節(jié)。其中“1”代表字節(jié)，“2”代表字，“3”代表浮點型;DataNum :讀取數(shù)據(jù)的個數(shù)，1字節(jié);DataAddr:數(shù)據(jù)偏移地址，2字節(jié)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后;Data：實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后;DataLong:單片機返回Data的字節(jié)數(shù)，2字節(jié)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后:CRC：為從第1個字節(jié)至CRC前的所有字節(jié)的異或值，1字

8、節(jié);ErrorCode：錯誤代碼，“0”代表正確應答，“1”代表數(shù)據(jù)類型錯誤，“2”代表數(shù)據(jù)范圍超限，“3”代表指令無法識別。5單片機通訊程序流程設計圖4為組態(tài)王程序流程，圖5為單片機通訊程序流程。80C51系列單片機多機通訊可歸納如下:收到數(shù)據(jù)發(fā)岫嘛汞（格式1）收到數(shù)據(jù)發(fā)岫嘛汞（格式1）圖4組態(tài)王程序流程組態(tài)主讀數(shù)據(jù) 請求（格式3）_初始化獲取本機地址*發(fā)送應答地址（格式2）, SM-0發(fā)送數(shù)據(jù)格式5發(fā)送數(shù)據(jù)（格式4）|SM2設為1只接收地址發(fā)送應答地址（格式2）, SM-0發(fā)送數(shù)據(jù)格式5發(fā)送數(shù)據(jù)（格式4）|圖5單機片程序流程上位機的SM2=0,所有下位機的SM2=1，以便只接收上位機發(fā)來的地址；上位機給下位機發(fā)送地址時，第9數(shù)據(jù)位應該為1,以指示下位機接收這個地 址；所有下位機在SM2=1, RB8=1和RI=0時，接收上位機發(fā)來的地址，進入相應 中斷服務程序，并與本機地址相比較，以確認是否為被尋址的下位機；被尋址下位機通過指令清除SM2,以便正常接收上位機發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并向上 位機發(fā)回接收到的地址以便核實。未被尋址的下位機保持SM2=1,并退出各自的中 斷服務程序