第五章通信原理及接口电路设计_智能仪表原理与设计

RS485总线通信系统的设计及实现毕业论⽂本科学⽣毕业论⽂论⽂题⽬：RS485总线通信系统的设计与实现学院：年级：专业：姓名：学号：指导教师：摘要⽆论是⼯业控制还是信号测试领域，实现不同通讯协议的数据融合都有着迫切需要。

但是⽬前市场中存在的协议转换器只能满⾜两种协议之间的转换，如RS485转RS232，USB转RS485等，但是经常存在着多种数据总线并存的情况，因此研制多种总线协议转换的设备有着⽐较⼤的实际意义。

除此之外，⽬前接⼝标准的RS485总线通信协议不统⼀，需设计⼀个⾼效稳定的通信协议。

基于以上原因，本论⽂提出⼀种基于⾼速RS485的多总线通信系统。

整个系统包含多个RS485节点，各个节点包含的通讯接⼝包括RS232，RS485和USB，从⽽实现这三类总线的通讯协议的转换。

设计并实现了⼀种适⽤于微机和单⽚机之间串⾏通信的通信协议，采⽤RS485简便，通信可靠性⾼总线标准，可⽤于⼯业测控和控制现场。

实验结果表明，该通信协议是切实可⾏的，达到了预期的设计要求。

关键词RS485总线；主从式；多机通信；通信协议AbstractWhether in the field of industrial control or signal test, the achievement of data fusion which is based on different communication protocol is urgent needed. However, in the current market, protocol converter can only achieve conversion between two protocols, such as RS485 to RS232, USB to RS485 and so on. Cases of coexistence data bus, it has great practical significance to develop an equipment for protocol conversion among different buses.Based on the reasons above, a high-speed RS485-based multi-bus communication system is presented in this paper. The entire system which is used to realize the three categories of bus communication protocol conversion consists of someRS485 nodes, each node contains the communication interfaces including RS232, RS485 and USB. In the practical application, the number of nodes can be changed as required to formsystem, for achievement of data fusion between a variety of bus communication protocol.Key wordsRS485 bus; Serial Bus; Protocol Conversion; Communication protocol⽬录摘要............................................................................................................................. I Abstract .....................................................................................................................II 第⼀章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 RS485总线通信系统研究现状 (2)第⼆章RS485介绍 (4)2.1 RS485标准 (4)2.2 MAX485芯⽚介绍 (4)2.3 RS485总线组⽹⽅式 (5)2.4 RS485⽅式构成的多机通信原理 (5)第三章系统协议及硬件设计 (7)3.1 RS485通信协议设计 (7)3.1.1 物理层设计 (7)3.1.2 数据链路层设计 (8)3.1.3 应⽤层设计 (8)3.1.4 通信协议 (8)3.2 系统硬件设计 (10)3.2.1 PC与RS485总线的接⼝ (10)3.2.2 RS485⽅式构成的多机通信 (10)3.2.3 单⽚机与PC机串⾏通信系统构成 (11)第四章系统的软件实现 (12)4.1 上下位机的关系 (13)4.2 下位机通信软件的设计 (14)4.3 上位机通信软件的设计 (16)4.3.1 通信协议设计 (16)4.3.2 多机传输 (17)4.3.3 差错控制 (18)4.4 程序设计 (19)第五章系统问题解决措施 (20)5.1 总线隔离 (20)5.2 失效保护 (20)5.3 电磁⼲扰问题 (20)结论 (22)参考⽂献 (23)致 (24)第⼀章绪论所谓通信，不仅仅要实现数据的传输，更应该体现准确性，也称可靠性传输，最好具有⼀定的纠错和检错能⼒。

基于单片机制作高频DDS信号发生器在现代科学和电子技术的不断进步下，数字信号发生器（DDS）已经成为了频率控制和生成的重要工具。

尤其是高频DDS信号发生器，其在雷达、通信、电子对抗等领域的应用具有不可替代的地位。

本文将介绍如何使用单片机制作高频DDS信号发生器。

一、DDS技术概述DDS，全称Direct Digital Synthesizer，即直接数字合成器，其工作原理是将数字信号通过数模转换器（DAC）转换成模拟信号。

DDS 技术的核心是相位累加器，它将输入的数字信号的相位进行累加，从而生成新的频率信号。

二、硬件设计1、单片机选择：本设计选用具有高速、低功耗、高集成度的单片机，如STM32F4系列。

2、频率控制字：通过设置频率控制字（FCW），可以控制输出信号的频率。

频率控制字由一个16位二进制数组成，表示了相位累加的步进大小。

3、存储器：使用Flash存储器存储预设的频率波形数据。

4、DAC：数模转换器将存储器中的波形数据转换成模拟信号。

本设计选用具有高分辨率、低噪声、低失真的DAC芯片。

5、滤波器：使用LC滤波器对DAC转换后的信号进行滤波，以得到更加纯净的信号。

三、软件设计1、相位累加器：相位累加器是DDS的核心，它将输入的数字信号的相位进行累加，从而生成新的频率信号。

2、波形查找表：将所需的波形数据存储在波形查找表中，通过查表的方式获取波形数据，可以大大提高DDS的工作效率。

3、控制逻辑：控制逻辑负责处理输入的控制信号，如启动、停止、频率控制字等。

4、通信接口：为了方便远程控制，需要设计通信接口，如SPI、I2C 等。

四、性能测试1、频率范围：测试DDS输出信号的频率范围是否满足设计要求。

2、频率分辨率：测试DDS输出信号的频率分辨率是否达到设计要求。

3、信号质量：测试DDS输出信号的信噪比、失真度等指标是否满足设计要求。

4、稳定性：长时间运行后，测试DDS输出信号的频率是否稳定。

5、远程控制：测试通信接口是否正常工作，可以通过计算机或者其他控制器对DDS进行远程控制。

浙江大学硕士学位论文电力集中抄表系统中DLMS/COSEM通信协议研究姓名：宋长进申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：孙斌;金心宇20070501盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。

无线局域网另一个优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以在移动中与网络保持连接。

（２）安装便捷。

无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。

（３）易于进行网络规划和调整。

对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。

重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。

（４）故障定位容易。

有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。

无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。

（５）易于扩展。

无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络，并且能够提供节点问”漫游”等有线网络无法实现的特性。

由于无线局域网有以上诸多优点，因此其发展十分迅速。

最近几年，无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。

２．４．２ＷＬＡ／ｑ在集中抄表系统中的应用由前面的介绍可以看出ＷＬＡＮ相对现有的集中抄表系统的通信方式具有安装便捷、易于维护、网络快速稳定等优点。

对一些早期建筑尤其是文物保护单位，铺设有线网络了能会对建筑本身造成的破坏，ＷＬＡＮ者可将这种破坏降到最低：对偏远小型居民区等铺设有线网络造价高，租用专用线路也是一笔不小的费用。

这时可通过无线网桥进行长达５０ｋｉｎ的远距离接入，可提供高达ｌｌＭｂｐｓ或更高的带宽的链接。

如图２．２所示：图２－２无线网桥的应用对象，用来表示物理设备（电能表）的各功能单元。

图３－３ＣＯＳＥＭ服务器三层结构模型第三层；对象接口层，该层包含若干个遵循ＤＬＭＳ／ＣＯＳＥＭ标准的ＣＯＳＥＭ对象。

《传感器与检测技术》课程设计一．课程设计目的课程设计的目的是使学生能够将《传感器与检测技术》课程的内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握智能检测（或仪表）系统设计的基本思想和方法。

二．设计方法（一）智能化测量控制仪表的总体设计在设计一台智能化测量控制仪表时，首先要进行仪表的总体设计。

在课程设计中要考虑以下两点。

1．从整体到局部(自顶向下)的设计原则开始时，根据仪表功能和设计要求提出仪表设计的总任务，分别并绘制硬件和软件总框图，然后将总任务分解成一批可以独立表征的子任务，这些子任务再向下分，直到每个低级的子任务足够的简单，可以直接而且容易实现为止。

这些低级子任务可用模块化的方法来实现，有些子任务可以采用某些通用化的模块（模件）实现。

2．经济性要求为了获得较高的性能价格比，设计仪表时不应盲目地追求复杂高级的方案。

在满足性能指标的前提下，应尽可能采用简单的方案，因为方案简单意味着元器件少，可靠性高，从而也比较经济。

在进行实际的产品设计时，还应考虑仪表的可靠性要求、操作和维护的要求等。

（二）智能化测量控制仪表的硬件电路设计1．单片机芯片的选择课题中指定在MCS-51系列单片机中选择机种。

选择时，应考虑单片机的时钟频率、内部程序存储器和数据存储器容量、片内功能部件，以及相关的技术支持等因素。

2．存储器设计如果仪表中所涉及的程序或者数据量使单片机内部存储器难以满足要求时，应设计片外存储器。

3．输入/输出接口的设计单片机从测量环节或者说前向通道（包括A/D转换器和输入电路）输入测量信息、从键盘输入仪表需要的各种数据和信息（如功能选择，量程范围、阈值等）以及向显示器输出测量结果、仪表的工作状态（如报警信息）都需要通过接口电路实现，因此要设计相应的接口电路。

4．测量部分的设计测量部分通常由两大部分组成，即模拟测量部分和A/D转换器。

模拟测量部分如传感器、传感器测量电路、信号放大电路、滤波电路以及其它的信号调理电路都是一些独立的模块或组件，如果已有相应的模块芯片出售，设计时只要选用合适（符合技术要求）的芯片即可；如果没有相应的模块供应，则在设计时要根据仪表的技术指标，自行设计这些组件。

课题介绍.............................................................产品调研.......................................................... 分析研究......................................................... 设计构思........................................................ 设计展开....................................................... 使用说明.......................................................汽车仪表盘是人们日常生活中必不可少的工具。

现在市场上销售的种类多种多样，五花八门。

但是，其中不乏很多不好的设计，更有很多不符合人机工程学。

通过调研，分析，探讨。

实践，我们可以发现汽车仪表设计中存在的各种问题，并找出好的方法将之优化或解决。

汽车智能仪表盘设计摘要：智能仪表日益广泛地应用在工业自动化领域，随着生产自动化要求的不断提高，对智能仪表的设计提出了更高的要求。

从智能仪表的概念及其发展现状出发，分析智能仪表的组成部分，并对智能仪表的设计过程和技术进行探讨。

关键词：智能仪表；技术；设计1．智能仪表的概念及其发展现状工业自动化仪表是用以实现信息的获取、传输、变换、存储、处理与分析，并根据处理结果对生产过程进行控制的重要技术工具。

其中包括检测仪表、分析仪表、执行与控制仪表、记录仪表等几大类，也有将几部分功能集成在一起的仪表，是工业控制领域的基础和核心之一。

微型计算机技术和嵌入式系统的迅速发展，引起了仪器仪表结构的根本性变革，即以微型计算机为主体，代替传统仪表的常规电子线路，成为新一代具有某种智能的灵巧仪表。

•单片机概述•单片机内部结构•指令系统与程序设计目录•中断系统与外部扩展技术•接口电路设计与应用实例•调试方法与技巧01单片机概述单片机定义与特点定义特点单片机发展历程及趋势发展历程发展趋势8051系列PIC系列AVR系列ARM系列常见单片机类型介绍应用领域与前景展望应用领域工业自动化、智能仪表、汽车电子、智能家居、医疗设备、通信设备等领域。

前景展望随着物联网、人工智能等技术的不断发展，单片机的应用领域将进一步拓展，市场需求将持续增长。

同时，单片机的性能将不断提高，功能将不断完善，开发工具和支持将更加丰富，使得单片机的设计和开发更加便捷和高效。

02单片机内部结构CPU结构与功能运算器控制器寄存器组控制单片机各部分协调工作暂存数据和地址执行算术和逻辑运算程序存储器存放程序和常数数据存储器存放变量和中间结果特殊功能寄存器控制单片机的特定功能存储器组织与访问方式I/O端口及扩展方法并行I/O端口串行I/O端口I/O端口扩展方法定时器/计数器原理及应用定时器原理计数器原理定时器/计数器应用03指令系统与程序设计指令格式及寻址方式指令格式寻址方式寻址方式是指如何找到操作数的地址或数据。

常见的寻址方式有直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、立即寻址等。

数据传送指令用于在单片机内部或外部存储器之间，以及存储器和累加器之间传送数据。

算术运算指令包括加、减、乘、除等基本算术运算，以及求补、比较等扩展运算。

逻辑运算指令用于执行与、或、非等逻辑运算，以及位操作等。

控制转移指令用于改变程序的执行流程，如条件转移、无条件转移、子程序调用等。

常见指令类型介绍汇编语言程序设计基础伪指令与宏定义的可读性和可维护性。

程序结构与设计执行效率。

调试与仿真实用程序设计技巧中断处理中断是单片机处理外部事件的重要方式，合理设计中断处理程序可以提高系统的实时性和响应速度。

资源优化单片机资源有限，需要合理规划和使用资源，如内存、I/O端口、定时器等，以提高系统的性能和稳定性。

本科毕业设计(论文)(2012届)论文题目基于51单片机的智能门铃设计(英文) The Design of Smart doorbell based on 51 single-chip所在学院电子信息学院专业班级电气工程与其自动化学生学号指导教师职称完成日期 2012 年月日基于51单片机的智能门铃设计2012年4月摘要随着科技的发展，智能门铃在生活中会越来越多，智能门铃替代门铃的主要方式有智能识别与无线通信功能。

无线门铃的英文名称是wireless door phone或wirelessdoorbell，又称无线遥控门铃或遥控门铃。

无线门铃是利用民用无线技术（Zigbee、WIFI、蓝牙、2.4G等）开发出来的一类门铃。

一般的无线门铃有效传输距离约40米。

近年来采用2.4G频率无线传输视频或语音信号，传输距离在无障碍环境下传输距离可达400米。

无线门铃不需要布线，安装简单灵活，但是传输距离受传输距离和现场环境影响较大。

有线门铃正好与之相反。

本课题采用传统的电路设计方法，为设计智能门铃系统，首先从单片机外围电路、红外热释传感器电路、LED数码管电路、RS485通信接口电路以与电源供电电路对系统的硬件进行了设计；然后从主程序结构，显示程序与串行通信程序等方面介绍了智能门铃的软件设计；最后总结设计的经验与教训，进一步认识设计的不足方面。

关键词：单片机；A/D转换；LED数码管；智能门铃AbstractWith the development of science and technology, intelligent doorbell in life, more and more intelligent identification and wireless communicationcapabilities, the main way of the smart the doorbell alternative doorbell. The English name of the wireless doorbell of wireless door phone, or of wireless affordances are also known as a wireless remote control doorbell, or the remote control doorbell. The wireless doorbell is the use of civilian wireless technology (Zigbee, WIFI, Bluetooth, 2.4G, etc.) developed a doorbell. The wireless doorbell effective transmission distance of about 40 m. In recent years, using the 2.4G frequency wireless transmission of video or voice signals, the transmission distance transmission distance up to 400 meters in a barrier-free environment. Wireless doorbell does not require wiring, installation is simple and flexible, but the transmission distance by the transmission distance and on-site environmental impact. Wired doorbell just the opposite.This topic using the traditional circuit design method for the design of intelligent doorbell system, the first single-chip peripheral circuits, infrared pyroelectric sensor circuit, LED digital control circuit, RS485 communication interface circuit and power supply circuit, the hardware of the system, the design; from the main structure, procedures and serial communication program introduces the software design of intelligent doorbell; sum up experiences and lessons of the design, and a better understanding of the deficiencies in the design.Key Words: MCU；A/D conversion chip；LED；Intelligent doorbell目录摘要2 ABSTRACT (3)1 引言 (1)1.1 本课题的研究意义与背景 (1)1.2 智能门铃的设计要求 (1)1.3 研究的主要容 (2)2智能门铃的设计方案32.1 系统的方案分析 (3)2.2 单片机的选型 (3)2.3 热释红外32.4 显示方案42.5 A/D转换方案43 硬件设计53.1 硬件设计53.2 AT89C51单片机63.2.1 AT89C51的引脚63.2.2 AT89C51的时钟电路73.2.3 AT89C51的复位电路83.3 ADC0809电路93.3.1 A/D转换器芯片ADC0809简介93.3.2 MCS-51单片机与ADC0809的接口113.4 热释红外电路123.4.1 热释红外线传感器RE200B133.4.2 菲涅尔透镜143.4.3 电路组成框图143.4.4 电路结构组成与原理分析153.5 显示电路153.6 按键电路163.7 通信电路173.8 门铃设计174 系统程序设计194.1 设计思路与流程图19 4.2 显示子函数194.3 模/数转换测量子函数19 4.4 按键扫描函数204.5数据处理程序264.6通信程序275 系统调试和功能测试295.1 系统硬件调试295.2 系统软件调试306 结束语30致31参考文献32附录一33附录二341 引言1.1 本课题的研究意义与背景随着电子技术、微电子技术的飞速发展，微型计算机发展很快，单片机技术成为自动控制技术的核心之一。

智能仪表设计基础课程设计课题名称直流电机转速测量仪学生姓名所在班级指导教师扬州大学能源与动力工程学院二〇一年九月总目录第一部分：任务书第二部分：课程设计报告第一部分任务书《智能仪表课程设计》课程设计任务书一、课题名称温度测量仪设计二、设计内容及设计要求利用Pt100热电阻作为测温元件，设计一个温度测量仪，具有下面的功能：1. 测量范围为0℃～500℃，精度误差小于1℃。

2. LCD液晶显示当前温度值和温度动态曲线3. 通过继电器通断控制温度范围45℃～85℃4. 具有RS232通信接口。

三、时间安排第一周：星期一～星期二：布置任务，熟悉资料，确定仪表的功能要求、性能指标。

熟悉实验板原理图和印刷板图。

星期三～星期五：进行仪表的方案选择，确定主要芯片、工作方式、输入输出信号的接口方式、键盘和显示方式、以及通信方式。

进行硬件设计和元器件选择，画出硬件原理图。

第二周：星期一～星期五：根据硬件原理图，焊接硬件电路；测试硬件电路的功能；软件设计，包括软件需求说明、软件结构框图、主要软件功能模块的流程图；编写程序。

第三周：星期一～星期三：调试程序，联调软件和硬件。

星期四～星期五：写课程设计报告。

四、应交成果应交成果包括：⏹纸质课程设计报告和电子文档；⏹硬件原理图的Protel99se文件，程序；⏹可以演示的硬件和软件成果。

五、课程报告内容课程设计报告应包括下列部分：⏹课程设计任务书⏹仪表的功能要求、性能指标要求。

⏹方案选择：提出多种方案，进行方案比较，说明选定方案的理由，描述硬件和软件的功能分工。

⏹硬件设计：包括硬件结构框图、原理图及其各个主要环节的工作原理说明，元器件选择的计算方法或者理由，利用提供的实验板焊接元器件。

⏹软件设计：首先提出软件的功能需求，然后进行软件的结构设计，再画出主要功能模块的软件框图。

⏹程序编写和调试。

⏹设计小结。

报告中硬件原理于用Protel99se画出，软件框图和程序流程图用Microsoft Visio画出。

基于单片机的智能闹钟设计摘要：本文通过单片机来实现电子打铃系统。

基于单片机的智能闹钟设计包括：电源电路，单片机最小系统及扩展LCD显示电路，4*4矩阵键盘电路，打铃系统电路。

本设计采用C语言编程，使用模拟软件驱动电路以实现其设计的各项功能。

本文主要介绍了在设计过程中智能数字闹钟的软、硬件部分及在设计调试过程中遇到的一些问题以及解决方法。

关键词：单片机；智能数字闹钟；电子打铃系统1Intelligent alarm clock design based on MCU Abstract：In this paper, through the microcontroller to achieve electronic bell system. Includes a smart alarm clockdesign based on SCM: power supply circuit, MCU minimum system and the expansion of LCD display circuit,4*4 matrix keyboard circuit, bell system circuit. This design uses the C language programming, the use of simulation software with the driving circuit designed to achieve the various functions. This paper mainly introduces the soft,hardware part of intelligent digital alarm clock in the design process and some problems in the design of the process of debugging and solutions. Keywords: Single-Chip Microcomputer; Intelligent digital alarm clock; bell system2目录第一章前言 (1)1.1前言 (1)1.2需求分析 (2)1.3指标及技术 (3)1.4实现功能方法 (3)第二章硬件设计 (5)2.189C51内部结构简介 (5)2.2外部接口设备介绍 (6)2.2.1矩阵式键盘 (6)2.2.2 矩阵式键盘的结构与工作原理 (6)2.2.3 矩阵式键盘的按键识别方法 (7)2.2.4 液晶显示模块概述 (7)2.3电路设计 (8)2.3.1.接口电路 (8)2.3.2.电源电路 (8)2.3.3.打铃系统电路 (8)2.3.4.整个系统电路 (8)2.4电路图中硬件介绍 (8)2.4.1 继电器 (8)2.4.2 MAX232 (9)2.4.3 DS1302 (9)第三章软件设计 (12)3.1.电路原理图的设计步骤 (12)3.2软件过程设计 (12)3.2.1程序流程图 (12)3.2.2 4*4矩阵键盘 (14)3.2.3 DS1302时钟芯片 (15)第四章系统的组装与调试 (18)4.1硬件的组装与调试 (18)4.1.1 焊接技术的介绍 (18)4.2软件调试 (18)4.2.1 使用工具的熟悉 (18)4.2.2 软件编程 (19)第五章结论 (20)参考文献..................................................................... - 21 -I第一章前言1.1 前言21世纪是信息时代，电子技术的飞速发展，令单片机以其体积小，价格低，在工业控制，自动化，家用电器，智能仪器仪表，航空航天，通信，导航，车载功能齐全，性价比高等优点在电子领域日益广泛的应用了起来。

1.1 什么是计算机控制系统？它由哪几个部分组成？1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？1.3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？1.4 工业控制机的哪几个部分组成？各部分的主要作用是什么？工业控制机的特点有哪些？1.5 什么是总线、内部总线和外部总线？1.6 PC总线和STD 总线各引线的排列和含义是怎样的？1.7 RS-232C 和 IEEE-488 总线各引线的排列和含义是怎样的？2.1 什么是接口、接口技术和过程通道？2.2 采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量(开关量)输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字输入和数字输出程序。

2.3 采用8位 A/D 转换器 ADC0809 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，实现8路模拟量采集。

请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。

2.4 用12位 A/D 转换器 AD574 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，实现模拟量采集。

请画出接口原理图，并设计出A/D转换程序。

2.5 请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图,并分别说明各元器件的作用？2.6 什么是采样过程、量化、孔径时间？2.7 采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟器输入通道中都需要采样保持器？为什么？2.8 一个8位 A/D 转换器，孔径时间为100μs, 如果要求转换误差在A/D 转换器的转换精度 (0.4 %) 内，求允许转换的正选波模拟信号的最大频率是多少？2.9 试用 8255A 、AD574、LF398、CD4051 和PC总线工业控制机接口，设计出8路模拟量采集系统。

请画出接口电路原理图，并编写相应的8路模拟量的数据采集程序。

2.10 采用DAC0832和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转换程序。

2.11 采用 DAC1210 和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转化程序。

基于Multisim 的M-Bus 主机接口电路设计与仿真翟亚芳，巩银苗（安阳工学院电子信息与电气工程学院，河南安阳455000）摘要：针对M-Bus 总线接口电路的前期开发，介绍了Multisim 软件在M-Bus 总线主机接口电路设计中的应用。

在分析M-Bus 总线特点的基础上，为了验证电路设计的正确性，利用Multisim 软件设计了M-Bus 总线主机的发送电路、接收电路和保护电路，并对各部分电路进行了仿真，确保电路设计能够达到预期效果。

经过电路仿真和试验验证，结果表明，所设计的电路能够满足M-Bus 总线主机接口电路的需求。

关键词：Multisim ；M-Bus ；接口电路；电路仿真中图分类号：TP391文献标志码：A文章编号：1673-2928（2019）02-0061-04收稿日期：2019-01-03作者简介：翟亚芳（1979-），女，安阳工学院讲师，硕士，主要研究方向为电子技术及应用。

DOI:10.19329/ki.1673-2928.2019.02.0172019年3月第18卷第2期（总第98期）安阳工学院学报Journal of Anyang Institute of TechnologyMar,2019Vol.18No.2（Gen.No.98）0引言随着电子技术、信息技术和通信技术的发展，我国城镇居民所使用的电能表、水表、热量表等计量仪表逐步被智能仪表所取代，同时仪表的数据采集由人工抄表方式向远程智能抄表方式转变[1]。

M-Bus （Meter Bus ，仪表总线）是一种专门为耗能测量仪表及传感器传递数据信息而设计的主从式半双工总线标准[2]，使用无极性二线制安装接线，采用主叫/应答的通信方式，具有布线简单、组网成本低、抗干扰能力强、拓扑自由等特点，可广泛地应用于智能住宅小区、自动化办公大楼的智能化抄表系统[3]。

Multisim 软件是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows 操作系统为基础的电路仿真工具，具有丰富的电路仿真分析能力[4-5]。

测控技术与仪器考研专业课课程测控技术与仪器是一门涉及多个学科领域的综合性专业，它融合了电子、计算机、控制、光学等技术，旨在培养能够从事测量控制、仪器仪表设计、开发与应用的高级工程技术人才。

对于想要在这个领域深入研究并攻读硕士学位的同学来说，了解考研专业课课程是至关重要的。

测控技术与仪器考研的专业课通常包括以下几门核心课程：一、自动控制原理自动控制原理是测控技术与仪器专业的重要基础课程之一。

这门课程主要研究控制系统的分析与设计方法。

学生需要掌握控制系统的数学模型建立，如微分方程、传递函数、状态空间表达式等。

同时，要理解控制系统的性能指标，如稳定性、准确性、快速性等，并学会运用各种分析方法，如时域分析、频域分析等，来评估系统的性能。

此外，还需要掌握控制器的设计方法，如 PID 控制器的设计、校正装置的设计等。

自动控制原理在测控系统的设计和优化中起着关键作用，是后续许多专业课程的基础。

二、传感器技术传感器是测控系统获取信息的源头，传感器技术课程主要介绍各类传感器的工作原理、性能特点和应用领域。

常见的传感器包括电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、光电式传感器、磁电式传感器等。

学生需要了解这些传感器的测量原理、结构组成、输出特性以及误差来源，并能够根据实际测量需求选择合适的传感器。

同时，还需要掌握传感器的信号调理和数据处理方法，以提高测量的准确性和可靠性。

三、工程光学工程光学是研究光的传播、成像和光学系统设计的学科。

在测控技术与仪器专业中，工程光学主要包括几何光学和物理光学两部分。

几何光学部分主要讲解光线的传播规律、成像原理、光学系统的基本参数和光路计算方法等。

物理光学部分则涉及光的波动性、干涉、衍射和偏振等现象及相关理论。

这门课程对于理解和设计光学测量仪器、光电检测系统等具有重要意义。

四、精密测量技术精密测量技术课程主要介绍各种高精度测量方法和仪器。

包括长度测量、角度测量、形位误差测量、表面粗糙度测量等。

摘要本设计致力于汽车CAN总线仪表系统的研究，深入讨论了系统的设计思想与实现方法，实现了在LabVIEW开发平台上建立基于CAN总线的虚拟仪表系统。

整个设计分为硬件系统和软件系统两部分。

其中硬件系统是以飞思卡尔公司的MC9S12XS128 作为微处理器的核心。

软件系统是利用C 语言编写程序实现两个CAN 节点之间的通讯以及利用LABVIEW编程实现单片机与虚拟仪表之间的通讯。

系统首先构建了一个由两个CAN节点组成的最简单的CAN网络。

对两个节点进行软件设计后，来实现相互之间的通讯和数据收发，同时在汽车的CAN 应用层协议基础上，上位机节点对接收的CAN报文进行处理，得到虚拟仪表各控件所对应的数据。

其中，基于LabVIEW的虚拟仪表系统开发和单片机的C语言编程是本设计的重点和难点。

关键词：CAN总线；汽车仪表；LabVIEW；C语言；单片机ABSTRACTThis paper researches automotive instrument based on CAN bus, deeply discusses the idea and the method of system design and brings forward the approach of design the automotive emulational virtual instrument system on the platform of LabVIEW software.The whole design of hardware system and software system is divided into two parts. One of the hardware system is the MC9S12XS128 as freescale's company core microprocessor. A software system is using written in C language program realization of the communication between two CAN node using G language preparation and MCU and virtual instrument LABVIEW realization of the communication between.To construct a system first composed by two CAN node of the most simple CAN network. Two nodes software design, to realize mutual communication and data transceiver, meanwhile in automobile CAN application-layer protocol basis, PC node to receive message processing, CAN get virtual instrument corresponding each control the data. Among them, the LabVIEW virtual instrument based on SCM system development and the C programming language is the design of the key and difficult.Key words: CAN Bus；Automotive Instrument；LabVIEW；C Language；SCM目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2汽车仪表的发展 (2)1.3CAN总线技术推动汽车仪表的升级换代 (2)1.4研究的基本内容 (3)第2章CAN总线原理 (5)2.1汽车总线 (5)2.2CAN总线 (5)2.2.1 CAN总线简介 (5)2.2.2 CAN总线基本特点 (7)2.2.3 CAN总线通讯介质访问控制方式 (7)2.2.4 CAN总线的物理层设计 (8)2.2.5 CAN应用软件设计原则 (8)2.3汽车的其他总线 (8)2.3.1 LIN总线简介 (8)2.3.2 FLEXRAY总线简介 (9)2.3.3 MOST总线简介 (10)2.3.4汽车总线比较 (11)2.4汽车通讯协议 (11)2.4.1 SAE J1939通讯协议 (11)2.4.2 CAN总线协议 (12)2.5本章小结 (15)第3章汽车智能仪表系统的硬件设计 (16)3.1硬件系统的组成 (16)3.2微处理器的选择 (17)3.3微处理器的介绍 (17)3.4MSCAN总线模块 (18)3.5CAN总线节点的搭建 (21)3.6串行接口电路的设计 (22)3.7按键电路设计 (22)3.8电位计电路设计 (22)3.9本章小结 (24)第4章汽车智能仪表系统的软件设计 (25)4.1LABVIEW简介 (25)4.2下位机主程序流程图 (28)4.3上位机流程图 (29)4.4按键中断函数流程图 (29)4.5CAN总线程序 (30)4.6本章小结 (44)第5章系统测试 (45)5.1整体概述 (45)5.2测试 (46)5.3本章小结 (53)结论 (54)参考文献 (55)致谢 (56)附录A 英文原文 (57)附录B 英文翻译 (64)第1章绪论1.1课题研究的目的和意义传统的汽车仪表只能为驾驶员提供汽车运行中必要而又少量的数据信息。

用单片机实现温度远程显示摘要：文章介绍了用AT89S8252单片机的串行接口与智能温度巡回检测仪（XJ-08S）通过RS—485总线相互通讯实现热水温度远程显示的一种低成本解决方案，内容涉及RS—485总线通讯、单片机驱动数码管显示、数据转换以及键盘处理软硬件设计等内容。

关键词：单片机RS—485总线数码管显示数据转换键盘处理一、前言目前检测温度一般采用热电偶或热敏电阻作为传感器，这种传感器至仪表之间一般都要用专用的温度补偿导线，而温度补偿导线价格很贵，并且线路太长也会影响测量精度。

在实际应用中往往需要对较远处（1KM左右）的温度信号进行监视。

现有的解决方案有很多，例如：1、在现场用智能仪表对温度信号进行测量，用计算机作上位机与智能仪表进行通讯来实现远程温度监测（采用这种方案要增加计算机设备及相关计算机软件）。

2、NCU+DDC实现远程温度监测。

用两个DDC，一个安装在现场测量温度，另一个安装在监视地，两个DDC通过NCU进行通讯从而实现远程温度监测。

但以上方案都存在成本高的问题，有没有低成本的解决方案呢？其实，在单片机应用日益广泛的今天，完全可以用单片机以极低的成本来实现远程温度监测。

二、问题的提出我单位管理的锅炉房同时给两栋建筑物内的两家酒店供应蒸汽，由安装在两栋建筑物地下室的热交换器进行热交换后产生热水送给客房。

从锅炉房至两个热交换站的距离分别约600米，值班人员要不停地奔波于两个热交换站与锅炉房之间进行设备巡视，检查热水温度是否控制在规定的范围，这样不仅增加了值班人员的劳动强度，同时也使锅炉房经常无人(因每班1人值班)。

如果能在锅炉房显示两个热交换站内各热交换器的热水温度，则值班人员仅在热水温度异常时才需到各热交换站检查设备，这样便可解决上述问题。

我公司曾就此问题找专业公司作过方案，其报价在人民币１０万元左右，后因种种原因该项目未实施。

经过分析，本人发现可以用单片机+智能仪表以低成本实现温度远程显示，并且经过实验取得了成功，现将设计方案简述如下：三、控制要求及解决方案选择1、 两个热交换站分高低区共安装有8个热交换器，正常水温在45o C 至65o C 之间；两个热交换站与锅炉房的距离分别为500米和600米左右。

单片机原理及应用教案单片机原理及应用教案一、课程简介单片机原理及应用是电子、计算机、自动化等专业的核心课程，旨在让学生掌握单片机的原理、编程、接口技术以及实际应用。

通过本课程的学习，学生将具备单片机选型、编程、软硬件设计以及系统调试的能力。

二、教学目标1、掌握单片机的基本原理、指令系统及编程语言。

2、熟悉单片机的常用接口电路、驱动电路和通信协议。

3、掌握单片机系统的软硬件设计方法，学会看电路图和程序流程图。

4、能够根据实际需求进行单片机应用系统的设计和调试。

三、教学内容1、单片机基本原理：介绍单片机的定义、发展历程、组成结构、工作原理等。

2、指令系统和编程语言：介绍单片机的指令系统、汇编语言、C语言等编程语言的特点和应用。

3、单片机接口电路：介绍单片机的常用接口电路，如数码管、LCD 显示屏、AD/DA转换器等。

4、单片机系统设计：介绍单片机系统的设计方法、软硬件设计流程、系统调试等。

5、单片机应用实例：以具体的单片机应用实例，如智能家居、工业控制、智能仪表等，讲解单片机的实际应用。

四、教学方法1、理论教学：通过课堂讲解、PPT演示等方式，使学生掌握单片机的原理和编程方法。

2、实验教学：通过实验设备，使学生亲自动手操作，加深对单片机接口电路、系统设计的理解和掌握。

3、项目实践：学生分组进行项目实践，从需求分析、方案设计、硬件搭建、软件编程到系统调试，全面提升学生的实践能力和团队协作能力。

五、教学资源1、教材：选用优秀的单片机教材，如《单片机原理及应用》、《单片机编程与实践》等。

2、网络资源：提供相关学习网站、技术论坛等网络资源，便于学生自主学习和交流。

3、实验设备：提供单片机实验设备，如实验板、开发板、仿真器等，便于学生进行实验和项目实践。

4、教学视频：制作教学视频，发布在在线学习平台上，便于学生随时随地学习。

六、评估与考核1、课堂表现：关注学生的课堂参与度、提问与回答问题的情况，以及课后作业的完成质量。