RS-232至RS-485RS-422接口的智能转换器

论文编号:JD1109  论文字数:18370,页数:35  有开题报告，任务书，文献综述

前  言
 
一 课题的研究意义
 随着计算机在工业的广泛应用，控制局域网络也深入应用到各行各业之中。现行的诸多控制系统，若采用单机控制方式已越来越难以满足设备控制的要求，因为往往我们所控制的设备只是整个系统的一个基本单元，它既需要外部输入一些必要的信息，同时，也需要向外部输出自身的运行参数和状态。所有这些，都要求我们采用控制网络技术，将众多设备有机地连成一体，以保证整个系统安全可靠地运行。

二 国内外的发展状况及存在的问题

 随着计算机在工业的广泛应用，现行的诸多控制系统，采用单机控制方式已越来越难以满足设备控制的要求，基于此种情况，RS-485接口芯片已广泛应用于工业控制、仪器、仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域。就目前来说，在解决RS-232和RS-485/RS-422之间的电平转换设计方案上很多，例如适配法等，但大部份存在着通用性差，占用系统资源多，硬件和软件过于复杂，成本高等问题。目前，在我国应用的现场总线中，RS-485、RS-422使用最为普遍。当用户要将基于标准的RS-232接口设备，如PC机，连接至由RS-485、RS-422构成的通讯网络时，则必须作RS-232和RS-485、RS-422之间的电平转换。传统的做法是在设备内扩展一个通讯适配卡，由通讯适配卡实现电平转换，内部主机再通过并行总线读出或写入数据。显然，这种设计方法存在下列缺点：
 1. 由于适配卡是基于某一种总线标准扩展的，而不是基于RS-232电平标准，所以其应用范围受到限制，只能一种适配卡适用一种总线（如ISA适配卡不可能插入STD总线或用户自定义的总线），其通用性较差；
 2. 虽然实现的仅仅是电平转换，但是由于需要考虑与扩展总线的接口和增加一个标准的UART，并且需要占用系统的其它宝贵资源，使硬件和软件变得过于复杂；
 3. 复杂的硬件设计大大增加了元器件的数目和电路板面，使适配卡的成本过高；
 4. 由于采用内置插卡方式，使变更通信方式比较麻烦，如将半双工通信方式设置为全双工方式等。另外，维修和测试也比较麻烦；
 5. 对于现有的基于RS-232的设备，在无法变动系统软件和硬件的情况下，显然适配卡无法将这些设备连成基于RS-485或RS-422通信网络的分布式系统。
 为了克服上述缺点，同时考虑到RS-232接口的自身特点，我们设想开发一种小巧的、无须外部供电的智能收发转换器，实现RS-232和RS-485、RS-422之间的电平转换。
 在本RS-232到RS-485/RS-422接口的智能转换器设计中，较好地解决了上述问题，特别是采用RS-232信号线供电方案，其效率高、输出电流大，在许多基于RS-232接口的应用中都能够很好的满足应用；另外， RS-485/RS-422接口具有智能控制收发功能，在扩展基于RS-485、RS-422接口的网络分支及延伸通讯距离方面都能够得到很好的应用。可以说具有较高的应用价值，可以想象，在今后控制局域网络越来越深入应用到各行各业之中，此智能转换器有着更加广泛的应用前景。
 
三 课题的总体思路

 RS-485RS-422接口对RS-232接口具有弥补其缺陷、扩展其功能的作用，但两接口在连接上却存在电平匹配问题,前者以高低电平表示逻辑状态，后者用正负电平来表示逻辑状态，本智能转换器，其主要功能是解决两者之间的电平转换问题，它包括硬件设计和软件设计两个部分，其中硬件设计分4个部份：DC-DC转换器、RS-232接口、RS-485/RS-422接口和微处理器。软件设计分二个方面，一是微处理器和接口的初始状态设置，二是控制程序设计。
 
四 本设计解决的主要问题

  该智能转换器必须解决两个关键问题，即如何从RS-232线上获得电源和RS-485、RS-422接口驱动所需的功率及如何智能控制RS-485RS-422的收发使能。
 
 
目录
前言………………………………………………………………………………………1

摘要……………………………………………………………………………………..4

 总体设计………………………………………………………………….5
 1.1功能描述………………………………………………………………..5
 1.2结构框图………………………………………………………………..5
 1.3工作原理…………………………………………………………………6
 1.3.1 DC-DC转换器……………………………………………….6
 1.3.2 智能控制收发功能………………………………………………6

 硬件设计………………………………………………………………….7
 2.1 DC-DC转换器………………………………………………………….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接口介绍………………………………………………12
 2.3.2 RS-485与RS-232相比的优点……………………………..17
 2.3.3 MAX3491介绍……………………………………………………18
 2.4微处理器……………………………………………………………….20
 2.4.1 PIC12C508A介绍……………………………………………….20
第三章  软件设计………………………………………………………………..31

小结与致谢…………………………………………………………….33

第五章  参考文献………………………………………………………………..34

附录………………………………………………………………………………….….35
 

 RS-232至RS-485RS-422接口的智能转换器
 
 摘要：随着计算机在工业的广泛应用，控制局域网络也深入应用到各行各业之中。现行的诸多控制系统，若采用单机控制方式已越来越难以满足设备控制的要求，基于此种情况，具有多节点功能的RS-485/ RS-422接口芯片已广泛应用于工业控制、仪器、仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域。智能转换器具有较高的应用价值，其效率高、电流输出大，扩展基于RS-485、RS-422接口的网络分支及延伸通讯距离方面都能够很好的得到应用。
 关键词：RS-232，RS-485/422，接口，智能转换器
 
 

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