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[摘要]本文介绍一种基于单片机的远程控制系统设计.本系统的上位机和下位机都采用P89LPC900系列单片机,通过RS-485总线网络达到一对多的控制目的.本文分别从硬件和软件详细介绍了系统平台和工作流程,该系统结构简洁、成本低,可靠性高,具有控制系统平台的通用性.

[关键词]P89LPC922；UART；RS-485；远程控制；ICP

引言

随着数控技术的飞速发展,基于单片机的控制系统也日益复杂.但在一些要求响应快,实时性强、控制量多的应用场合,由单个单片机构成的系统往往难以胜任,这时利用多个单片机之间或者结合PC组成分布式系统成为一个可行的解决方案.本文完全采用Philips公司的P89LPC900系列单片机组建控制系统,利用RS-485总线网络,来达到一个单片机控制多个单片机的一对多通讯目的,并配置了丰富的外设接口,可广泛应用在银行、、小区等领域[1,2].

1.控制系统方案

控制系统主要有两部分组成,即上位机（主控机）和下位机（从机）.上位机和下位机都选用相同的51单片机,这样方便单片机的统一开发和维护.主控机通过485驱动芯片接入RS-485总线,它使用查询方式和8个从机通信；8个从机也通过485驱动芯片接入RS-485总线,响应主机的查询命令,将数据回传给主机,从机之间的不能直接数据交换只能通过主机进行转发.

2.硬件电路设计

由于各个从机模块的硬件电路完全相同,所以我们可以用一对一通讯模式来说明一对多控制通讯模式.

2.1 共同接口设计

如图,由于主控机和从机都是采用的同种同型号单片机,所以一些接口可以采用相同的设计,这样更利于整个系统的硬件设计和软件编程.比如：485接口、编程升级接口、存储器接口和蜂鸣器接口等等,都可以采用完全相同的设计.

（1）485接口设计

如图,单片机的串口引脚RXD和TXD分别连接MAX485的RO和DI引脚,以进行串行数据交换；单片机的控制引脚通过三极管连接MAX485的DE和RE引脚,以控制驱动器和接收器使能.这4个引脚均应接上拉电阻.MAX485的A和B引脚为RS-485总线网络的差分信号输入/输出端,两者之间串联120欧电阻.

（2）程序下载设计

P89LPC922支持ICP（在电路编程）及ISP（在系统编程）等下载模式对芯片进行编程、及升级.可通过外部的编程器或者PC的串口将程序下载到芯片中.ICP用到的5个脚分别是VCC、VSS、RST、PCL（P0.5）、PDA（P0.4）.

（3）外扩存储器设计

存储器采用ATMEL公司的AT24C02电可擦除存储芯片,采用I2C协议和单片机通讯[4].

（4）蜂鸣器设计

蜂鸣器的驱动采用PNP三极管8550来驱动,低电平有效.

2.2 主机设计

主控机除了上述的共同接口设计外,还要有I/O扩展接口.由于单片机自身的I/O口数量有限,可以用三八译码器74LS138扩展成8个I/O来驱动LED,8个LED分别对应着8个从机,哪个从机响应主机对应的LED灯就会闪烁.

2.3 从机设计

从机除了上述的共同接口设计外,还要有设备地址接口和电机驱动接口.

（1）地址获取

利用四位拨动开关分别接到单片机的4个I/O,可以获取16个不同的地址.

（2）电机驱动

国产的电机驱动L9110S是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件.该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入,具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动,它具有较大的电流驱动能力.

3.软件设计

3.1 RS-485通讯协议设计[5]

RS-485总线网络能够实现多机通讯的关键是通讯协议设计,而其中最重要的是帧结构的设计.本系统根据控制系统的通用性定义了帧结构,如表1.

本系统的数据帧有四种类型,它们分别是：主机询问从机是否在位的“Active”指令,从机应答在位的“Ready”指令,主机发送读设备请求的“Command”命令,从机发送设备状态“Succeed”指令.

3.2 软件流程

本系统平台可以根据软件不同实现多种一对多控制功能,具有控制系统通用性.主控机有8个按钮,分别控制着1-8号从机；并分别对应着8个LED指示灯.主控机按下1号按钮,询问1号从机是否在位,如果1号从机成功接收到数据,就会反馈给主控机在位信息,这时主控机的1号LED灯亮；紧接着主控机发送开门指令,如果1号从机能成功执行命令,会再次反馈给主控机信息,这时1号LED灯会闪烁两下.同样的2-8号从机操作过程相同.

4.应用前景

（1）完全基于单片机,脱离PC机,便于开发成便携式设备.可以广泛用于银行、酒店等领域的报警系统或者门禁系统.

（2）也可以把上位机换成PC机,加上一些软件比如：用户界面、数据处理、后台数据库等,就可以开发成用于工业数据采集控制系统.

5.结束语

本文完全利用单片机搭建了一个基于RS485通信协议的多单片机控制系统平台.也可以根据实际的应用场合,选择合适的上位机,稍作修改即可继承运用本系统.本系统具有一定的通用性.

参考文献

[1]Philips semiconductors Inc.P89LPC920/921/922,8-bit microcontrollers with two-clock 80C51 core[R].2003.

[2]邰鸣,李双田.基于RS485通信方式的多单片机控制系统[J].微计算机应用,2008.

[3]广州周立功单片机发展有限公司.P89LPC920/921/922[R].2004.

[4]Atmel Corporation.AT24C01A/02/04/08A/16A,Two-wire Serial EEPROM [R].2007.

[5]吴桂林,郑建勇.RS485上下位机多机通信网络系统设计[J].微计算机信息,2008.

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