测控网络通讯系统及人机交互接口设计..docVIP

测控网络通讯系统及人机交互接口设计 摘要：针对我国小企业的特点，提出了以RS-485 总线方式的测控网络，给出了测控网络的网络结构。实现PC 机与多测控节点之间的通信。 关键词： RS-485；人机交互接口 设计任务书 设计题目 测控网络通信系统及人机交互接口设计 设计目标 实现测控系统的人机交互接口的硬件电路与软件设计、实现测控节点的互通信以及节点与上位机PC通信的硬件电路以及软件设计。 设计内容 实现两个按键输入； 实现4位LED显示输出； 采用RS485协议实现单片机与单片机远距离互通信； 实现单片机与PC的串口通信协议转换与通信； 5、用按键控制通信进程、利用LED显示通信数据。 设计要求 的检测与去抖动电路及C语言软件编程； LED数码管的接口电路设计及C语言软件编程； 通信协议转换元件的选择与电路设计； 通信过程的C语言编程； 51单片机系统的时钟与复位部分元器件选择与设计； 按键调度通信过程的程序设计； 通信数据的LED显示； 书中完整给出方案原理、元器件选择与计算、电路原理图和程序描述 1、测控网络技术.1.1 测控网络在企业网络系统中的地位与作用 企业网络系统的层次结构 企业网络系统的层次结构如图所示。 （1）网络连接层次 按连接形式，一般将企业的网络系统划分为3层：它以底层测控网（Infranet）为基础，中间为企业的内部网（Intranet），并通过它伸向外部世界的互联网（Internet），形成Internet-Intranet-Infranet的网络结构。 （2）网络的功能层次 按照功能，一般又将企业的网络系统划分为：企业资源规划层ERP（Enterprise Resource Planning）、制造执行层MES（Manufacturing Excurtion System）以及现场控制层FCS（Field Control System）3层。 1.2 测控网络技术基础 测控网络以具有通信能力的传感器、执行器等为网络节点，并将其连接成开放式、数字化，实现多节点通信，完成测量控制任务的网络系统。由于有多个设备共享环路，故需由某种访问控制方式来确定每个站何时能向环上插入本节点要发送的数据报文。它们一般采用分布控制，每个节点都应有存取逻辑和收发控制逻辑。测控网络不同于普通数据网络的最大特点在于，必须满足对测控的实时性要求，对某些变量的数据准确定时刷新。这种对动作时间有实时要求的系统称为实时系统。实时系统的运须解决的问题。 测控网络肩负的特殊任务和工作环境，使它具有许多不同于普通计算机网络的特点。测控网络的数据传输量相对较小，传输速率相对较低。多为短帧传送，但它要求通信传输的实时性强，可靠性高。 网络的拓扑结构、传输介质的种类与特性、介质访问控制方式、信号传输方式、网络与系统管理等，都是影响测控网络性能的重要因素。 1.3. 测控网络的节点 测控网络的节点是具有计算与通信能力的测量控制设备。它们可能具有嵌入式CPU，但功能比较单一，其计算或其他能力也许远不及普通PC机，也没有键盘、显示等人机交互接口，甚至不带有CPU、单片机，只带有简单的通信接口。具有通信能力的以下设备都可以成为测控网络的节点成员： ?（1）限位开关、感应开关等各类开关 ?（2）条形码阅读器 ?（3）光电传感器 ?（4）温度、压力、流量、物位等各种传感器、变送器 ?（5）可编程逻辑控制器PLC ?（6）PID等数字控制器 ?（7）各种数据采集装置 ?（8）作为监视操作设备的监控计算机、工作站及其外设 ?（9）各种调节阀 ?（10）电机控制设备 ?（11）变频器 ?（12）机器人 ?（13）作为测控网络连接设备的中继器、网桥、网关等 1.3.1 测控网络的拓扑 网络的拓扑结构是指网络中节点的互连形式。测控网络中常见的拓扑结构如图所示。 测控网络中常见的拓扑结构 1．环形拓扑 环形拓扑如图（a）所示。通过网络节点的点对点链路连接，构成一个封闭的环路。信号在环路上从一个设备到另一个设备单向传输，直到信号传输到目的地为止。每个设备只与逻辑或空间上跟它相连的设备链接。每个设备中都有一个中继器，中继器接收前一个节点发来的数据，然后按原来的速度一位一位地从另一条链路发送出去。 环形拓扑的网络连接设备只是简单的中继器，而节点需提供拆包和存取控制逻辑。环形网络的中继器之间可使用高速链路（如光纤），因此环形拓扑网络与其他拓扑网络相比，可提供更大的吞吐量，适用于工业环境。在环形拓扑网络中，增加或删除一个设备只需改变两根连线。 信号只能单向传输是环形拓扑的一个缺陷。另外，在环路中一个设备的故障会导致整个网络瘫痪，因而在一些重要的应用场合需要