风向风速传感器EIA-485接口模块的设计

基于EIA-485总线的多机数据通信实验一、实验目的1.理解RS485串口通讯原理2.掌握RS485串口通讯硬件连接3.掌握基本的主从式通讯网络的搭建4.理解协议的概念5.掌握简单的协议的收发原理6.学会在ARM开发板上编写程序实现简单协议的收发二、实验设备硬件：RS485通信模块、EasyArm2200开发套件、实验连接跳线软件：ADS1.2集成开发环境三、实验原理1.RS485原理RS485采用平衡发送和差分接收，具有抑制共模干扰的能力，加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。

RS485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6） V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。

接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。

RS485采用半双工工作方式，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输，数据最高传输速率为10Mbps。

任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。

RS485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。

应用RS485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

EasyArm2200开发套件上自带有RS232串口，所以需要使用扩展模块。

选用MAX485芯片，其引脚图如下：图1：MAX485接口引脚图其中各个引脚的功能如下：图2 EIA-485接口模块引脚说明其典型的组网连接图如下：图3 典型组网连接示意图其中电阻为120欧姆，并且将RE与DE相连，是为了更好的控制串口的收发，当ARM 的GPIO输出高电平时，处于发送状态，此时接收被禁止；反之亦然。

2.通讯协议所谓通信协议是指通信双方的一种约定。

约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。

超声波风速风向仪设计汇总硬件设计方面，首先需要设计超声波传感器模块。

该模块由超声波发射器和接收器组成。

超声波发射器产生超声波信号，而接收器接收回波信号。

这两个模块之间的距离可以确定风速的大小。

接下来是信号处理模块的设计。

该模块将接收到的超声波信号进行放大和滤波处理，以减少噪声的干扰。

随后，模数转换器将模拟信号转换为数字信号。

为了确定风向，需要设计方位传感器模块。

该模块可以测量超声波传感器模块相对于北方的角度。

这将使我们能够确定风的方向。

算法设计方面，首先需要进行数据校准。

这个过程可以通过将风速仪放置在已知风速下进行校准。

通过比较已知的风速数据和测量的数据，我们可以确定校准系数。

这些系数将用于计算真实风速。

然后，需要设计算法来计算风速和风向。

这可以通过计算超声波传感器模块之间的距离差来实现。

距离差越大，风速越大。

同时，通过计算方位传感器模块相对于北方的角度，可以确定风的方向。

最后，还需要设计用户界面模块。

该模块用于显示风速和风向的数据。

可以使用LCD显示屏显示这些数据。

用户还可以通过按键来选择不同的功能和模式。

总结来说，超声波风速风向仪的设计包括硬件设计和算法设计两个方面。

硬件设计主要涉及超声波传感器模块和方位传感器模块的设计，以及信号处理模块和数据采集模块的设计。

算法设计主要涉及风速和风向的计算算法和数据校准算法。

同时，还需要设计用户界面模块来显示数据和提供用户交互。

这些设计可以使超声波风速风向仪准确地测量风速和风向，具有较高的实用性和可操作性。

基于RS485总线的远程数据采集模块的构建设计作者：***来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2022年第02期Construction and Design of Remote Data Acquisition Module Based on RS485 BusJIANG Xue-yun（School of Mechanical and Electrical Engineering， Qingdao Institute of Technology，Qingdao 266300， China）【摘要】论文设计了基于RS485总线的远程数据采集模块。

模拟信号经A/D转换芯片将模拟量转变为数字量传输到单片机中，单片机根据与上位机使用的ASCII协议，经RS485总线把测量的数据传送到上位机中，以便于上位机进行实时监控。

多个RS485数据采集模块可以和上位机构成一个一主多从的分散式采集网络。

整个数据采集模块以AT89C52为核心，由A/D转换电路和RS485电路组成。

每个数据采集模块可以采集8路标准模拟信号，具有接口简单、可靠性高、使用方便、传输距离远等特点，具有较高的使用价值和研究价值。

【Abstract】This paper designs a remote data acquisition module based on RS485 bus. After the analog signal passes through the A/D conversion chip， the analog quantity is transformed into digital quantity and transmitted to the single chip microcomputer. According to the ASCII protocol used with the host computer， the single chip computer transmits the measured data to the host computer through the RS485 bus， so that the host computer can monitor in real time. Multiple RS485 data acquisition modules can form a master-slave distributed acquisition network with the host computer. The whole data acquisition module takes AT89C52 as the core and is composed of A/D conversion circuit and RS485 circuit. Each data acquisition module can collect eight standard analog signals. It has the characteristics of simple interface， high reliability， convenient use and long transmission distance. It has high use value and research value.【关键词】AT89C52;数据采集;远程控制;RS485【Keywords】AT89C52; data acquisition; remote control; RS485【中图分类号】TP274+.2 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2022）02-0159-061 引言随着现代工业不断向信息化和规模化的方向逐渐发展，工业控制系统需要采集的控制信息越来越多，对系统数据采集的速度和精度要求也越来越高。

485模块设置流程模块实物图:1：模块尺寸: 长70mmX宽44mmX高12mm；2：电源要求：DC6-12V 500mA3：本模块无线发射、接收频率为315MHZ，发送、接收距离约10米（电源电压低或放置屏蔽箱内距离会缩短），天线不可裁剪，不可放置密封的金属箱内，天线最好是竖直放置，如果安装条件限制可绕成环状。

4：用485接口接好模块，A接A、B接B，电源接6-9V直流电源，焊接在电路板A150和A90位置的两根线是无线接收、发送天线，I+、I-、O+、O-端口不用；5、准备一把带无线模块的锁，按照说明书设置好主智能钥匙、“00”、“80-89之间的一个”、“90-99之间的一个”编号的智能钥匙各一个；打开串口调试助手，设置串口（串口的设置：我的电脑单击右键--左键单击属性--左键单击设备管理器--左键单击端口--查看端口所在位置）；设置波特率；校验位NONE；数据位8；停止位1；勾选接收区和发送区的十六进制；6、按住485模块设置按钮3秒，串口调试助手收到：AA 07 C1 FF FF FF FF E7 BB，清除以前配对的门锁；7、按一下模块的设置按钮，红灯亮，按四下门锁的设置按钮，输入主智能钥匙，模块红灯灭，锁响设置成功音乐，串口助手收到门锁的序列号，如：AA 07 C0 14 00 00 00 91 BB；8、将收到的数据去掉空格（AA07C01400000091BB），再复制第二个字节到第七个字节（07C014000000）鼠标右键粘贴到CRC校验软件，将第三个字节C0改为24，得到的是开锁的校验码（如：54）；9、将收到的数据去掉空格（AA07C01400000091BB），再复制第二个字节到第七个字节（07C014000000）鼠标右键粘贴到CRC校验软件，将第三个字节C0改为26，得到的是关锁的校验码（如：D7）；10：其他命令的效验码如此类推；11、将收到的数据复制到发送窗口并且去掉空格（AA07C01400000091BB），命令码C0改为24，校验码91改为54，（AA07241400000054BB），点击手动发送，模块绿灯亮，锁有开锁动作，串口调试助手收到数据（AA 07 F1 14 00 00 00 D8 BB）；12、将收到的数据复制到发送窗口并且去掉空格（AA07C01400000091BB），命令码C0改为26，校验码91改为D7，（AA072614000000D7BB），点击手动发送，模块绿灯亮，锁有关锁动作，串口调试助手收到数据（AA 07 F0 14 00 00 00 15 BB），（注意：锁扣上的磁铁必须靠近锁芯的磁控开关即门是在关闭的情况下，否则收到的数据是（AA 07 F1 14 00 00 00 D8 BB））；13、触发门锁撬门报警信号（关锁后，大锁芯的大锁舌打出来的情况下，锁扣盒上的磁铁与锁芯上的磁控开关分开，磁控开关在锁芯的斜舌旁边的小圆孔内），串口调试助手收到数据（AA 07 33 14 00 00 00 79 BB）；14、查询门锁状态：将收到的数据复制到发送窗口并且去掉空格（AA07C01400000091BB），命令码C0改为27，校验码91改为1A，（AA0727140000001ABB），点击手动发送，模块绿灯亮，锁无动作，串口调试助手收到数据（AA 07 F1 14 00 00 00 D8 BB），锁是在开的状态；锁在开门状态，电量不足，串口调试助手收到数据（AA 07 F3 14 00 00 00 5B BB）；点击手动发送，模块绿灯亮，锁无动作，串口调试助手收到数据（AA 07 F0 14 00 00 00 15 BB），锁是在关的状态；（注意：锁扣上的磁铁必须靠近锁芯的磁控开关即门是在关闭的情况下，否则收到的数据是（AA 07 F1 14 00 00 00 D8 BB））锁在关门状态，电量不足，串口调试助手收到数据（AA 07 F2 14 00 00 00 96 BB）；15、挟持开锁：用编号为“00”的智能钥匙开门，串口调试助手收到两帧数据（AA 07 F1 14 00 00 00 D8 BB）开锁成功，和（AA 07 32 14 00 00 00 B4 BB）挟持开锁；16、指定编号钥匙开锁：用90编号的智能钥匙开锁后，串口调试助手收到两帧数据（AA 07 F1 14 00 00 00 D8 BB）开锁成功，和（AA 07 90 14 00 00 00 04 BB）90号钥匙开锁；17、门锁布防：上锁后，输入编号为80的智能钥匙，串口调试助手收到数据（AA 07 34 14 00 00 00 28 BB）；撤防：输入正确的智能钥匙即可；。

rs485接口设计要点和调试方法一、RS485接口设计要点：1.基本电气参数：RS485接口是一种基于差分传输的串行通信接口，能够实现远距离和高速传输。

在设计RS485接口时，需要考虑以下基本电气参数：a.差分电平：RS485采用差分信号传输，所以需要在接口电路中设置一个电平变换器，将逻辑电平转换为差分电平。

通常差分电平为正负两个电平，例如：+5V和-5V。

b.带宽：RS485接口的带宽决定了其传输速率和信号质量。

在设计时需要根据实际需求选择合适的带宽。

c.驱动能力：RS485接口通常需要驱动一定数量的设备，因此需要考虑驱动电流和输出功率等参数，以确保信号传输稳定和可靠。

2.线路特性：a.线路长度：RS485接口支持较长的通信距离，但实际可靠距离受到多种因素的影响，如传输速率、电缆类型和环境干扰等。

因此，在设计RS485接口时需要考虑通信距离的限制，并根据需求选择合适的电缆类型和衰减补偿方法。

b.终端电阻：RS485通信线路需要在两端分别加上120欧姆的终端电阻，以确保信号有效的传输和防止信号反射。

c.屏蔽和抗干扰措施：RS485接口在电气环境中可能会受到较强的干扰，如电磁辐射和电磁感应等。

为了提高信号质量和抗干扰能力，可以采用屏蔽电缆、引入滤波电路和设置适当的接地措施。

3.通信协议：a.数据格式：RS485接口支持多种数据格式，包括：ASCII码、二进制码和Modbus等。

在设计接口时需要根据实际应用场景选择合适的数据格式。

b.通信速率：RS485接口支持多种通信速率，通常为几百kbps至几Mbps。

在设计接口时，需要根据实际需求选择合适的通信速率，并确保接口电路的传输带宽足够以支持所选择的速率。

c.错误检测和纠正：RS485接口在数据传输过程中可能会出现错误，例如位错误、校验错误和帧错误等。

为了提高通信的可靠性，可以采用差错检测和纠正机制，如CRC校验等。

二、RS485接口调试方法：1.硬件调试：a.接线检查：首先需要检查接线是否正确连接，包括数据传输线、终端电阻和供电电路等。

1 绪论1.1基于RS-485的多路数据采集模块的设计综述1.1.1基于RS-485的多路数据采集模块的意义和任务“基于RS-485的多路数据采集模块”完成的任务是测得电压、电流、温度等模拟量信号，经过模块内部处理，通过RS-485总线传给计算机。

自然界所存在的一些物理量和大量的是模拟量，例如压力、流量、温度、轴角、光通量、位移等，它们是非电模拟量。

这些模拟量不能送进数字计算机进行处理，必须先经传感器件将其转换成模拟电信号，经过放大后送至模拟/数字转换器，将模拟信号转换成数字信号。

数字信号经过数字计算机分析处理后，其输出仍是数字信号，所以必须经过数字/模拟转换器，将数字信号转换成模拟信号，将数字信号转换成模拟信号后，才能送去控制执行元件，例如科研和生产中常常遇到程序升温、降温的问题，为了保证生产过程正常安全的进行，提高产品的质量和数量，减轻工人的劳动强度，节约能源，常常要求加热对象的温度按照某种指定的规律变化。

选择合适的ADC设计高速高精度采集系统提供了一个较好的解决方案。

该设计的意义在于:电流、电压、温度是工业、农业对象中主要的被控参数之一，像电子、冶命、机械、食品、化工等各类工农业业中，广泛使用的各种加热器、热处理炉、反应炉、温度计等，对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。

随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，环境自动监测控制方面的研究有了明显的进展，各种更为先进的检测系统正在应运而生，它们能很好的克服信号易受干扰损耗，测量误差较大以及安装拆卸繁杂等缺点，例如利用DALLAs公司生产的新型器件实现的数字化单总线技术。

但目前在低成本检测系统或者精度要求不高的检测系统中，传统的温度控制措施仍然占据着主导地位。

1.1.2 课题研究背景及立题依据人类社会进入信息时代，信息技术已经深深地渗透到人们的日常生活中。

信息技术主要包括信息的获取、传输、处理、记录和应用等。

RS-485标准是由两个行业协会于1983年共同制订合开发的，即EIA－电子工业协会和TIA－通讯工业协会。

EIA开始时在它所有的标准前加上“RS”前缀〔推荐标准Recommended standard的缩写〕。

这个名称一直延用至今，现在EIA-TIA已正式用“EIA/TIA”取代“RS”以明确其来源。

修订后命名为TIA/EIA-485-A。

不过我们还是习惯地称之为RS-485。

RS-485由RS-422发展而来。

两者是工业应用中最成功的标准。

而RS-422是一个差分标准，是为了弥补RS－232的不足提出来的，改良了RS-232通讯距离短和速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到了10Mbps，在速率低于1000Kbps时传输距离延长到4000英尺，并且允许在一条平衡线上连接最多10个接收器，可以说RS-422是一种单机发送、多机接收的单向传输标准。

RS-485是在RS-422的基础上，为了扩展应用范围和通讯能力，增加了多点、双向通信能力，也就是说，允许多个发送器连接到同一条总线上，同时，增加了发送器的驱动能力和通讯冲突的保护特性，通过差分传输扩展总线的共模范围。

RS-485满足了所有的RS-422标准，但反之则不成立。

RS-485实质上是一个电气接口标准，它只规定了平衡驱动器合接收器的电特性，而没有规定插件、传输电缆与及通信协议。

只是对应于七层模型中的物理层。

3.RS-485的接口标准特点：●平衡传输、差开工作模式●多点通信●驱动器带载最小输入电压：±1.5V ●驱动器带载最大输入电压：±5V●最大输出短路电流：250mA ●驱动器输出阻抗：54Ω●接收器输入门限：±200mV●接收器最小输入阻抗：12KΩ●－7V至＋12V总线共模范围●最大输入电流1.0mA/-0.8 mA (12Vin/-7Vin)●接收器输出逻辑高：＞200mV ●接收器输出逻辑低：＜200mV●最大总线负载：32个单位负载●允许收发器数目：32Tx 、32Rx●最大传输速率：10Mbps ●最大电缆长度：4000英尺〔约1.2千米〕RS-485标准定义了一个基于单对平衡线的多点、双向〔半双工〕的通讯链路，提供了高噪声抑制、高的传输速率、长传输距离、宽共模范围和低成本的通信平台。

- 22 -4.2 数据采集模块设计数据采集模块由3个ZigBee 终端设备模块构成，用于对风电场的风速风向数据进行实时采集，其硬件结构如图4-5所示。

图4-5 数据采集模块硬件结构图Fig. 4-5 The hardware diagram of data collection module4.2.1 风速变送器电路设计风速传感器为脉冲式传感器，其工作原理如图4-6所示，其中红外发射管D3采用Vishay 公司生产的940nm 波长的发射器VSMB1940X01，光敏三极管Q1采用Vishay 公司生产的TEMT7100X01型光敏三极管，其光电流高达450μA ，光谱灵敏度范围为750nm~1010nm ，具有1nA 的暗电流和±60°的半灵敏度角，封装的环氧树脂镜片可过滤可见光。

P1.2为MSP430的定时器捕获输入口，通过定时器捕获与风速成正比的脉冲数，即可测出风速值。

图4-6 风速传感器工作原理图Fig. 4-6 The schematic diagram of wind speed sensor4.2.2风向变送器电路设计风向传感器为电压输出式传感器，其检测电路如图4-7所示。

滑动变阻器采用北京天辰欧创电子有限公司生产的导电塑料电位器WDJ22A，它是一种精密电位器，为轴套安装型，适用于需要角度控制的场合，可360度旋转，有效角度为340度，阻值为5K，电路设计中采用TL431为其提供稳定的3V参考电压。

P6.0为MSP430的A/D输入口，通过A/D测量支架转动停止时的滑动变阻器的电压值，即可测出风向值。

图4-7 风向检测电路Fig. 4-7 The circuit of wind direction detection- 23 -- 24 - 4.3 数据处理模块设计数据处理模块由1个ZigBee 协调器模块构成，用于收集风速风向数据并进行实时存储和显示，其硬件结构如图4-8所示。

加热型风速风向一体传感器产品说明书（V1.1）湖南菲尔斯特传感器有限公司Hunan Firstrate Sensor Co.,Ltd●重要声明非常感谢您购买菲尔斯特产品，我们为您真诚服务到永远。

菲尔斯特追求卓越的品质，更注重优良的售后服务，如有需要请拔打：400-607-8500（7×24h）。

操作错误会缩短产品的寿命，降低其性能，严重时可能引起意外事故。

请您将本说明书交到最终用户手中，在产品使用前务必仔细熟读。

并请妥善保管好，以备需要时查阅。

本说明书仅供参考所用，具体产品外形以实物为准。

●产品概述本风速风向一体传感器用于测量风速及风的方向值，并转换为电信号，此信号可直传送到记录设备上进行处理。

传感器壳体采用铝合金材料，使用特种模具精密压铸工艺，尺寸公差甚小表面精度甚高，同时具用高耐候性、高强度、防腐蚀和防水性；内部电路均经过防护处理，整个传感器具有很好的耐恶劣环境的适应性。

电缆接插件为军工插头，具有良好的防腐、防侵蚀性能，能够保证仪器长期使用，同时配合内部进口轴承系统，确保了风速及风向采集的精确性。

电路模块PCB采用军工级A级材料，确保了参数的稳定和电气性能的品质；电子元件均采用进口工业级芯片，使得整体具有极可靠的抗电磁干扰能力，能保证主机在－20℃～+85℃范围内均能正常工作。

●功能特点1、体积小，携带方便、安装简捷、外观精美；2、有较强的防腐蚀性和耐候性；3、测量精度高，量程范围宽，稳定性好；4、功耗低，较强的抗干扰能力，能长期稳定工作；5、电源适应范围宽，数据信息线性度好，信号传输距离长。

●适用范围本品可测量室内外环境中东、西、南、北、东南、西南、东北，西北等十六个方向，可广泛用于工程机械（起重机、履带吊、门吊、塔吊等）领域，铁路、港口、码头、电厂、气象、索道、环境、温室、养殖、空气调节、节能监控、农业、医疗、洁净空间等领域的风速及风向测量。

●技术参数数字型RS485（Modbus RTU）电源DC10~30V量程风速：0-50m/s风向：16个方向（0-360度）精度风速：±0.5m/s(＜5m/s)；±3%FS(≥5m/s)风向：±3度分辨率22.5°最大功耗（DC24V）RS485型MAX≤300mW启动风力≥1级风加热功率60W工作温度-20~85℃防护等级IP65如有特殊规格要求请另行告知●结构尺寸注意：安装时箭头方向指北，出线请参考上图向法兰盘弯折，避免影响风向标转动。

六要素自动气象站风向风速传感器技术参数在现代气象科学研究与应用中，自动气象站起着举足轻重的作用，而其中关键的六要素包括温度、湿度、风向、风速、气压和降水量。

其中，风向风速传感器技术参数作为关键参数之一，直接影响气象数据的准确性和可靠性。

本文将从深度和广度的要求进行评估，并撰写有价值的文章，以便深入了解六要素自动气象站风向风速传感器技术参数。

1. 技术参数的全面评估在评估风向风速传感器技术参数时，首先要考虑的是其测量范围和精度。

风向传感器的测量范围通常在0-360度之间，而精度则可以达到1度以下，这对于准确获取风向信息至关重要。

而风速传感器的测量范围则可能在0-60 m/s之间，其精度也在0.1 m/s左右，以确保对风速的准确测量。

2. 从简到繁的探讨在了解了测量范围和精度后，接下来可以深入探讨风向风速传感器的输出信号类型和接口标准。

常见的输出信号类型包括模拟信号和数字信号，而接口标准则可能包括RS232、RS485、MODBUS等，这些都是为了方便传感器与气象站主机进行数据通信而设计的。

3. 文章中的关键提及在全面评估了技术参数之后，我们可以看到风速风向传感器的设计和制造都是为了在复杂气象环境下能够稳定可靠地工作。

这也是为什么在实际应用中，传感器的抗干扰能力和防雷击性能也需要特别关注和提及。

4. 总结和回顾性内容六要素自动气象站风向风速传感器技术参数包括测量范围、精度、输出信号类型、接口标准、抗干扰能力和防雷击性能等多个方面，并且每个方面都对气象数据的准确性和可靠性有着重要影响。

在选择和应用风向风速传感器时，需要综合考虑这些技术参数，以确保气象观测数据的质量和可靠性。

5. 个人观点和理解个人认为，当前气象科学技术已经非常发达，但是在提高自动气象站风向风速传感器技术参数方面还有很大的提升空间。

可以进一步提高传感器的测量范围和精度，增强其抗干扰能力，以应对更复杂的气象环境。

也可以不断创新传感器的输出信号类型和接口标准，使其更加灵活和兼容各种气象站主机。

RS-485通信模块4.16.1设计目的及任务设计目的：理解MCS-51单片机异步串行接口（UART）进行RS-485串行通信原理；学习使用定时器做波特率发生器，掌握计算波特率的方法；掌握单片机通过异步串行接口与外部设备交换信息的过程；了解RS-422、RS-485、RS-232串行通信的区别。

设计任务：设计一个单片机与PC机通过RS-485通信的接口电路。

功能指标：能完成单片机逻辑电平与RS-485逻辑电平的转换。

设计要求：所设计的接口电路应满足EDP实验仪系统设计要求，并能与整个系统有效结合。

以下是一个设计范例及其相应电路的讲解，仅供参考。

4.16.2 RS-485串行总线通信的基本原理单片机和PC机的串行通信一般采用RS-232、RS-422或RS-485总线接口，RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E。

为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。

RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，命名为TIA/EIA-422-A标准。

为扩展应用范围，EIA于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。

1、RS-422与RS-485串行总线接口RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，通常情况下，发送驱动器A、B之间的电平在+2～+6V，是逻辑1，电平在-2～6V，是逻辑0。

第30卷第10期2009年10月仪器仪表学报011111686 10111*11^18016111:1110111811*111^6111佩30阶0100012009基于微控制器的风速风向传感器系统设计#张燕波，沈广平，董自强，秦明，黄庆安(东南大学教育部重点实验室南京210096 ^摘要：提出了一种基于惠斯通全桥电路的热式风速风向传感器系统设计方案。

传感器芯片结构利用八^8^8软件进行了热 学和电学的耦合仿真，并进行了结构优化。

芯片采用剥离工艺在陶瓷衬底上加工而成，利用直接安装技术对传感器进行封装。

系统采用恒温差工作原理进行控制，热温差工作原理测量风速和风向。

系统中微控制器集成的电流型狐对传感器恒温差 控制模式的初始状态进行设定，同时补偿环境温度的变化造成的输出信号的漂移，使得系统的工作温度扩展到-40~60 I。

热温差检测模式利用位于片上的8个温敏元件构成两路惠斯通全桥电路连接，这种设计在保证灵敏度的同时提高了其测量范 围。

本系统的微控制器集成了大量模拟和数字模块，减少片外元件使用量，大幅缩小系统体积，同时能够提高测量系统的测 量精度及可靠性。

通过风洞测试表明，该系统能够完成360。

风向检测，精度达到3。

，风速的检测范围达到35爪/8。

关键词：^2“8；温度补偿；风传感器系统；智能传感器系统中图分类号：丁况36 文献标识码：人国家标准学科分类代码：510.30300681^0^10^86080^8\8拉茁 ^386^00 ^10^00001^0116^21^12 18匕0，8161 0012 打8、[池0『说0^^ 0/1^^8 0^言化0^[如⑶行0行，80^1^608^ 口时化恤珍，V肌幻把笔210096，0…而)^^81^301：1118 ^^^61^10^086^ 过打1161^^1 ^11^861801 8^816^ ^^86^01^16^1810161^11 ^11^86^ 1^6861801 811^01^16 ^^80^11^126^ ^^8^88011^^16 11 1161^^1 1161^ &打己61601110^1 1比1丄1^60^1^ ^^81^^110^16^ 01116 061^^10 8^^811^16 1111011 ^1006885过打己1^6 ^11601 0^1^ ^^0^^81181601101087- 丁匕6 00181^11 16^~ ^61^1^16 ^111616106 ^0^618 ^86^10 0011101 116 ^11^861801 8^816^5^1101116 111681^16^ 0^11611-17^6 0义八18 11- 110^^06^ 10 861 116 11111^1 81^16 01 1118 ^0^6过打己00^^618^16116 8^816^ 11^01^^1101 0^86^ ^71^6 己1*11101 ^^^1611 16^^61^1^165116161016 116 8^816^ ^01^11816^^61^1^16 6x161^ 6*0爪一4010 60 ^0 ^0^1011^61110 ^0^6^^0^1 61811 16^^61^1^16 8618118 616^6118 10 ？0啦1^0^16^1810161^11 ^11^868580 ^8 10 1^^10^6116 1681118 1^^86 &1己818^^1 8618111^117 81^^11^16117^ 八8 116 ^10100011101161 111681^168 & 1^1^6 01 过打&1〇8过打己^1811^1 00^^0161185 116 01116 011-011^ 00^^0161180^1 ^616^^06^5^8 ^611 ^8 116 8126 01116 8^816^^ ^11^ 1^1161 1681 168^118 8^0^ 11^1 116 ^11^861801 8^816^ 0^1^61601 ^11^8^66^ 以口10 35 ^/^&打己 ^11^^11601101 01 360。

RS485通信接口设计方案范本原理图1.RS485接口6K V防雷电路设计方案（RS485接口防雷电路）接口电路设计概述：RS485用于设备与计算机或其它设备之间通讯，在产品应用中其走线多与电源、功率信号等混合在一起，存在EMC隐患。

本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计，从设计层次解决EMC问题。

2.电路EMC设计说明A.电路滤波设计要点L1为共模电感，共模电感能够对衰减共模干扰，对单板内部的干扰以及外部的干扰都能抑制，能提高产品的抗干扰能力，同时也能减小通过429信号线对外的辐射，共模电感阻抗选择范围为120Ω/100MHz~2200Ω/100MHz，典型值选取1000Ω/100MHz。

C1、C2为滤波电容，给干扰提供低阻抗的回流路径，能有效减小对外的共模电流以同时对外界干扰能够滤波;电容容值选取范围为22PF~1000pF，典型值选取100pF;若信号线对金属外壳有绝缘耐压要求，那么差分线对地的两个滤波电容需要考虑耐压;当电路上有多个节点时要考虑降低或去掉滤波电容的值。

C3为接口地和数字地之间的跨接电容，典型取值为1000pF，C3容值可根据测试情况进行调整;B.电路防雷设计要点为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模6KV，差模2KV的防雷测试要求，D4为三端气体放电管组成第一级防护电路，用于抑制线路上的共模以及差模浪涌干扰，防止干扰通过信号线影响下一级电路;气体放电管标称电压VBRW要求大于13V，峰值电流IPP要求大于等于143A，峰值功率WPP要求大于等于1859W;PTC1、PTC2为热敏电阻组成第二级防护电路，典型取值为10Ω/2W;为保证气体放电管能顺利的导通，泄放大能量必须增加此电阻进行分压，确保大部分能量通过气体放电管走掉;D1~D3为TSS管(半导体放电管)组成第三级防护电路，TSS管标称电压VBRW要求大于8V，峰值电流IPP要求大于等于143A;峰值功率WPP要求大于等于1144W;3.接口电路设计备注如果设备为金属外壳，同时单板可以独立的划分出接口地，那么金属外壳与接口地直接电气连接，且单板地与接口地通过1000pF电容相连;如果设备为非金属外壳，那么接口地PGND与单板数字地GND直接电气连接。

485通信电路设计一、引言485通信电路是一种常用的串行通信电路，广泛应用于工业自动化控制系统中。

本文将介绍485通信电路的设计原理和步骤。

二、485通信电路的基本原理485通信电路采用差分信号传输方式，能够在远距离传输信号，并具有抗干扰能力强的特点。

其基本原理如下：1. 信号传输方式：485通信电路使用两根线进行信号传输，一根为A线，一根为B线。

发送端将数据信号通过差分驱动器转换为差分信号，接收端通过差分接收器将差分信号还原为数据信号。

2. 电气特性：485通信电路采用差分信号传输，具有较高的抗干扰能力。

其信号电平范围为-7V至+12V，逻辑高电平为+0.2V至+7V，逻辑低电平为-0.2V至-7V。

3. 总线结构：485通信电路可以采用多主多从的总线结构，实现多个设备之间的数据通信。

三、485通信电路的设计步骤1. 确定通信参数：首先需要确定通信的波特率、数据位数、停止位数和校验方式等参数，保证发送端和接收端的通信参数一致。

2. 确定电气特性：根据实际应用需求，确定485通信电路的信号电平范围和逻辑电平。

3. 设计差分驱动器：差分驱动器的作用是将发送端的数据信号转换为差分信号，一般采用差分放大器或差分线路进行设计。

4. 设计差分接收器：差分接收器的作用是将接收端接收到的差分信号还原为数据信号，一般采用差分放大器或差分比较器进行设计。

5. 设计电源电路：485通信电路需要提供稳定的电源电压，一般采用稳压器或电源滤波电路来设计。

6. 设计保护电路：为了保护485通信电路免受过电压和过电流的损害，需要设计过压保护电路和过流保护电路。

7. PCB布局设计：根据485通信电路的设计要求，进行PCB布局设计，保证信号线和电源线的走线规范，减小信号干扰。

8. 电路调试和测试：完成485通信电路的设计后，需要进行电路调试和测试，确保电路工作正常。

四、485通信电路的应用485通信电路广泛应用于工业自动化控制系统中，常见的应用场景包括：1. 工业控制系统：485通信电路可用于PLC、DCS、仪表等设备之间的数据通信，实现工业过程的监控和控制。

RS485/232通讯协议采用了MODBUS-RTU 协议的命令子集，使用读寄存器命令（03）（06）。

1、数据传输方式：8位数据位，1位停止位，无校验位。

2、数据传输速率：缺省波特率为9600bps ，不可修改，用户希望使用其他波特率时，请在定货时声明。

支持波特率：9600bps ，4800bps ，2400bps,1200bps 。

3、数据报文格式⑴功能码0x03---查询从设备寄存器内容⑵功能码0x06---对从设备寄存器置数注：1、CRC 检验码低位在前、高位在后,寄存器地址, 寄存器个数,数据均为高位在前、低位在后; 2、寄存器字长为16bit(两个字节);主设备报文从设备正确报文从设备地址 (0x01-0xFE 1字节) 从设备地址 (0x01-0xFE 1字节) 功能码 (0x03 1字节) 功能码 (0x03 1字节) 起始寄存器地址 (2字节) 数据区字节数 (2*寄存器个数1字节) 寄存器个数 (2字节)数据区 (寄存器内容2*寄存器个数1字节) CRC 校验码 (2字节) CRC 校验码 (2字节)主设备报文从设备正确报文从设备地址 (0x01-0xFE 1字节) 从设备地址 (0x01-0xFE 1字节) 功能码 (0x06 1字节) 功能码 (0x06 1字节) 起始寄存器地址 (2字节) 数据区字节数 (2*寄存器个数1字节)写入寄存器的数据 (2* 寄存器个数1字节) 数据区 (寄存器 内容 2* 寄存器个数1字节)CRC 校验码 (2字节)CRC 校验码 (2字节)4、寄存器说明与命令格式（1）参量数据寄存器定义表寄存器地址(Hex) 寄存器内容寄存器个数寄存器状态数据范围(Hex)0x002A 风速 1 只读0~3000（0x00-0x0BB8）提示：自2013年12月20日起所有485风速传感器风速值寄存器地址全部修改为0x002A，老客户使用过的风速值寄存器地址0x0010、0x0002、0x0000，修改后的协议仍然支持上述地址，客户无需做修改。

风向风速传感器EIA-485接口模块的设计
景江;唐奇善
【期刊名称】《气象水文海洋仪器》
【年(卷),期】2003(000)003
【摘要】把风向、风速传感器输出的代表风速的脉冲信号以及代表风向的并行GRAY码信号,通过一个二合一的智能化接口模块,转换成为国际标准的EIA-485串行信号.
【总页数】4页(P41-44)
【作者】景江;唐奇善
【作者单位】南京长川公司,南京,210000;广西水文水资源局,南宁,530000
【正文语种】中文
【中图分类】P4
【相关文献】
1.低功耗超声波风向风速传感器设计 [J], 杜伟略;谈向萍
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3.区域自动气象站风向风速传感器检测仪设计与应用 [J], 魏明明;刘禹杉;章允昊
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5.单总线数字可寻址风向风速传感器的设计 [J], 贾莉娜
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