車輛超載檢測系統(tǒng)研究畢業(yè)設(shè)計論文-資料下載頁

　　

【正文】 S485的簡介 RS485 采用差分信號負邏輯，2V～6V 表示“0”，+2V～+6V 表示“1”。34RS485 有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓撲結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接 32 個結(jié)點。在 RS485 通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。很多情況下，連接 RS485 通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個原因：(1)共模干擾問題： RS485 接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS485 收發(fā)器共模電壓范圍為7～+12V，只有滿足上述條件，整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。(2)EMI問題：發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。由于 PC 機默認的只帶有 RS232 接口，有兩種方法可以得到 PC 上位機的 RS485 電路：（1）通過 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換電路將 PC 機串口 RS232 信號轉(zhuǎn)換成 RS485 信號，對于情況比較復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離柵的產(chǎn)品。（2）通過 PCI 多串口卡，可以直接選用輸出信號為 RS485 類型的擴展卡。 RS485的優(yōu)點 我們可以用 RS232 接口連接兩臺計算機，但是，當你需要在一個更長的距離上或者比 RS232 更快的速度下進行傳輸?shù)臅r候，RS485 就是一個解決的辦法。RS485與 RS232 相比有很多優(yōu)點：1)成本低:驅(qū)動器和接收器價格便宜，并且只需要單一的一個+5V（或者更低）的電源來產(chǎn)生差動輸出需要的最小 的壓差。與之相對應(yīng)，RS232 的最小+5V 與5V35輸出需要雙電源或者一個價格昂貴的接口芯片，這個接口芯片可以生成這些電源。2)網(wǎng)絡(luò)能力:RS485 是一個多引出線接口，這個接口可以有多個驅(qū)動器和接受器，而不是限制為兩臺設(shè)備。利用高阻抗接受器，一個 RS485 連接可以最多有 256 個接點。3)長距離連接:一個 RS485 連接最長可以達到 4000ft,而 RS232 的典型距離限制為 50 到 100ft。4）快速:比特率可以高達 10Mbps。電纜長度和比特率是有關(guān)的，較低的比特率允許較長的電纜。5）抗干擾:通常，485 通訊具有較高的抗干擾能力，但是在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣的場合，難免會受到不同 程度的干擾，為此，一般可使用 120 歐線路匹配電阻提高抗干擾能力。 MAX485芯片MAX485 是用于 RS—485 通信的小功率收發(fā)器，含有一個驅(qū)動器和一個接收器。驅(qū)動器不是限斜率的，允許它們以每秒 的速度發(fā)送數(shù)據(jù)。收發(fā)器的工作電流在120—500uA 之間，只需一個+5V 的電源。驅(qū)動器具有短路電流限制和使用熱關(guān)閉控制電路進行超功耗保護。在超過功耗時，熱關(guān)閉電路將驅(qū)動器的輸出端置于高阻狀態(tài)。接收器輸入端具有自動防止故障的特性，當輸入端開路時，確保輸出為高電平。MAX485 是為半雙工 bnm,./而設(shè)計的。MAX485 有很多特點，如低靜態(tài)電流、三態(tài)輸出、半雙工工作方式、工作電源為單一+5V、總線可接 32 個收發(fā)器以及限流和熱敏控制電路為驅(qū)動器提供過載保護等。 芯片引腳及功能MAX485 芯片引腳圖如圖 所示，引腳說明如表 4 所示36 圖 MAX485芯片表 4 MAX485引腳說明MAX485 引腳 名稱 功能 1 RO 接收器輸出端。若 A 大于 B200mVRO 為高，若相反 RO 為低 2 /RE 接收器輸出使能端。當 為低時 RO 有效，為高時 RO 為高阻狀態(tài) 3 DE 驅(qū)動器輸出使能端。 4 DI 驅(qū)動器輸入端。 5 GND 地 6 A 同向接收器輸入和同向驅(qū)動器輸出端 7 B 反向接收器輸入和反向驅(qū)動器輸出端 8 VCC 正電源輸入端：— 的接口電路MAX485 在單片機系統(tǒng)中的應(yīng)用連接電路如圖 所示：圖 MAX485在單片機系統(tǒng)中的應(yīng)用連接電路圖 隨著計算機技術(shù)、單片機技術(shù)、控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以智能芯片為核心的單片機系統(tǒng)集成化和小型化程度的日益提高，使系統(tǒng)具備了完全的自診斷、自檢測等性能。目前，在一些測控系統(tǒng)中，存在電源開斷、瞬時電壓不穩(wěn)等不安全因素，將會造成系統(tǒng)死機、信息丟失、運行不穩(wěn)定等故障。為解決這些問題，可利用 MAX813L 芯片，實37現(xiàn)了單片機系統(tǒng)的看門狗電路、電源故障監(jiān)視電路和手動、自動復(fù)位電路，可有效地解決程序運行中出現(xiàn)的“死機”現(xiàn)象和電源故障帶來的不利影響。 MAX813L芯片1　芯片特點　　 　　MAX813L 監(jiān)控電路可用于計算機、控制器、自動化設(shè)備、智能設(shè)備及微處理器監(jiān)控中。它們有以下四方面的功能：（1） 上電、掉電狀態(tài)下的復(fù)位功能；（2） MAX813 L 還有 WATCHDOG 輸出功能；（3） 內(nèi)有一個 掉電告警門限檢測器；（4） 手動復(fù)位輸入。MAX813L 當供電電壓降至 以下將會產(chǎn)生一個復(fù)位脈沖，它有 DIP、SO 封裝。 MAX813L 在加電、掉電以及供電電壓下降情況下有復(fù)位輸出；有獨立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在 1．6 s 內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)楦唠娖剑?V 門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或＋5 V 以外的電源監(jiān)控；低電平有效的手動復(fù)位輸入。 2 MAX813L 的引腳及功能　　 MAX813L 芯片引腳排列見圖 ，引腳功能如表 5表 5 MAX813L引腳功能引腳名稱 引腳功能/MR 當該段輸入低電平保持 140ms 以上，MAX813 就輸出復(fù)位信號，該輸入端的最小輸38入脈寬要求可以有效的消除開關(guān)的抖動VCC 工作電源，接+5V 電壓GND 電源接地端PFI 當該輸入端電壓小于 時，/PFO 引腳的輸出電壓由高電平變?yōu)榈碗娖?PFO 電源正常時，輸出高電平，當電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖絎DI 程序正常運行時，必須在 的時間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)出一個脈沖信號，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時器。若超過 該輸入端收不到脈沖信號，則內(nèi)部定時器溢出，WDO 由高電平變?yōu)榈碗娖?RESET 上電時，自動產(chǎn)生 200ms 的復(fù)位脈沖；手動復(fù)位端輸入低電平時，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號輸出/WDO 正常工作時，輸出保持高電平，看門狗輸出時，該端輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖? MAX813 的接口電路 (1)基本工作原理　　　　工業(yè)環(huán)境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現(xiàn)，而最終造成微機系統(tǒng)故障的多數(shù)現(xiàn)象為“死機”。究其原因是 CPU 在執(zhí)行某條指令時，受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發(fā)生改變，致使該條指令出錯。這時，CPU 執(zhí)行隨機拼寫的指令，甚至將操作數(shù)作為操作碼執(zhí)行，導致程序“跑飛”或進入“死循環(huán)”。為使這種 “跑飛”或進入“死循環(huán)”的程序自動恢復(fù)，重新正常工作，一種有效的辦法是采用硬件“看門狗”技術(shù)。用看門狗監(jiān)視程序的運行。若程序發(fā)生“死機”，則看門狗產(chǎn)生復(fù)位信號，引導單片機程序重新進入正常運行。此外，工業(yè)現(xiàn)場由于諸多大型用電設(shè)備的投入或撤出電網(wǎng)運行，往往造成系統(tǒng)的電源電壓不穩(wěn)，當電源電壓降低或掉電時，會造成重要的數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)不能正常運行。若設(shè)法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機快速地保存重要數(shù)據(jù)，將會最大限度地減少損失。39圖 單片機的掉電工作方式電路原理圖　　單片機的掉電工作方式電路原理圖如圖 所示：當 PD 設(shè)置為 1 時，激活掉電方式，與非門輸出為低電平，時鐘發(fā)生器停止工作，單片機內(nèi)所有運行狀態(tài)均被停止，只有片內(nèi) RAM 和 SFR 中的數(shù)據(jù)被保存起來。在單片機系統(tǒng)中可借助于一定的外部附加電路監(jiān)測電源電壓，并在電源發(fā)生故障時及時通知單片機（如通過引發(fā)中斷來實現(xiàn)）快速保存重要數(shù)據(jù)，且斷開外圍設(shè)備用電電源，使整個應(yīng)用系統(tǒng)的功耗降到最少。當電源恢復(fù)正常時，取消掉電工作方式，通過復(fù)位單片機，使系統(tǒng)重新正常工作。(2)硬件實現(xiàn)電路圖圖 給出了 MAX813L 在單片機系統(tǒng)中的典型應(yīng)用線路圖。此電路可以實現(xiàn)上電、瞬時掉電以及程序運行出現(xiàn)“死機”時的自動復(fù)位和隨時的手動復(fù)位；并且可以實時地監(jiān)視電源故障，以便及時地保存數(shù)據(jù)。圖 MAX813L在單片機系統(tǒng)中的應(yīng)用連接電路圖本電路巧妙地利用了 MAX813L 的手動復(fù)位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序40“死機” ， 端電平由高到低， 當變低超過 140 ms，將引起 MAX813L 產(chǎn)生一個WDOWDO200 ms 的復(fù)位脈沖。同時使看門狗定時器清 0 和使 引腳變成高電平。也可以隨時使用手動復(fù)位按鈕使 MAX813L 產(chǎn)生復(fù)位脈沖，由于為產(chǎn)生復(fù)位脈沖端 要求低電平MR至少保持 140ms 以上，故可以有效地消除開關(guān)抖動該電路可以實時地監(jiān)視電源故障（掉電、電壓降低等） 。圖 中 R1 的一端接未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電源。電源正常時，確保 R2 上的電壓高于 1．26 V，即保證 MAX813L 的PFI 輸入端電平高于 V。當電源發(fā)生故障，PFI 輸入端的電平低于 1．25 V 時，電源故障輸出端電平由高變低，引起單片機中斷，CPU 響應(yīng)中斷，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，保護數(shù)據(jù)，斷開外部用電電路等。 24C02芯片1 芯片特點串行 E2PROM 是基于 CBUS 的存儲器件，遵循二線制協(xié)議，由于其具有接口方便，2I體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點，在儀器儀表及工業(yè)自動化控制中得到大量的應(yīng)用。A)寬范圍的工作電壓 ~B)低電壓技術(shù)： 1mA 典型工作電流 1uA 典型待機電流C)儲存器組織結(jié)構(gòu)D)2 線串行接口，完全兼容 I2C 總線E)施密特觸發(fā)輸入噪聲抑制F)硬件數(shù)據(jù)寫保護G)內(nèi)部與周期（最大 5ms）H)自動遞增地址41I)可按照字節(jié)寫J).esd 保護大于 K)高可靠性： 擦寫壽命：100 萬次 數(shù)據(jù)保持時間：100 年L)無鉛工藝，符合 RoHS 標準2 20C02 的引腳及功能　24C02 芯片引腳排列見圖 ，引腳功能如表 6圖 24C02芯片引腳表 6 24C02芯片引腳功能引腳名稱 功能A0、AA2 器件地址選擇SDA 串行數(shù)據(jù)/地址SCL 串行時鐘WP 寫保護VCC —6V 工作電壓GND 地3 24C02 與單片機的接口電路圖 給出了 24C02 與單片機的接口電路。圖中,WP 接 ,當 WP 為 0 時是寫操作，當 WP 為 1 時是讀操作，SCL 接單片機 ,SDA 接單片機 。42圖 24C02與單片機的接口電路系統(tǒng)要求一旦監(jiān)測到機動車超載，就要立即報警，等待工作人員來檢查，并解除報警。本次設(shè)計選用蜂鳴器。蜂鳴器用三極管放大驅(qū)動。接口電路如圖 318 所示。圖 報警接口電路 電源模塊設(shè)計中的電源主要有 2 種：+5V 和+12V,采用傳統(tǒng)的單片集成穩(wěn)壓電源，接線圖如319 所示：43圖 電源電路單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最重要且危害最嚴重的干擾來源于電源的污染。由于電源通常是由市電電網(wǎng)經(jīng)變換后得到的，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，市電電網(wǎng)電源污染問題越來越嚴重，各種干擾極易耦合到供電線路中。同時，電源本身也會產(chǎn)生干擾，對本設(shè)計有較大影響的是電網(wǎng)干擾和電源干擾，因此，為了減少干擾因素，需要在設(shè)計時采用一系列抗干擾的措施，這里主要包括電源接地和電源濾波技術(shù)。電源接地時應(yīng)遵循以下原則：在接地面上，電源接地和數(shù)字信號接地相互隔離，減少地線間的耦合。分別建立交流、直流和數(shù)字信號的接地通路。將幾條接地通路接到電源公共點上，以保證電源電路有低的阻抗通道。電源濾波的主要目的是抑制在電源線上的傳導高頻干擾。單片機應(yīng)用系統(tǒng)電源濾波不僅能有效地防止外界環(huán)境的電磁干擾傳入系統(tǒng)，而且能有效地抑制系統(tǒng)本身產(chǎn)生的干擾向外界傳遞，造成電磁環(huán)境污染，同時還能較好地克服電源本身產(chǎn)生的干擾信號對系統(tǒng)工作的影響。單片機系統(tǒng)的電源濾波通常包括交流端的濾波和直流端的濾波。本次設(shè)計不只做了直流端濾波，還有交流端濾波。直流端的濾波主要是抑制整流電路和開關(guān)電路所產(chǎn)生的高頻干擾，通常用電容濾波就足夠了。如圖 319 所示，輸入采用容量較小的電容改善紋波和抑制輸入的過電壓保證集成三端穩(wěn)壓器的輸入輸出電壓差不會瞬間超過允許值；輸出采用容量較小的電容改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)。444 軟件設(shè)計 設(shè)計思想主程序分五個模塊，包括看門狗模塊、通訊模塊、鍵盤模塊、采集模塊、顯示模塊。用外部中斷 0 實現(xiàn)掉電保護功能；利用串行口實現(xiàn)上位機與單片機的半雙工通信；在 8 通道采集結(jié)束后，查詢一次鍵值，即 8 通道在同一輪采集過程中上限值是一樣的。當檢測到超載時，報警并顯示超載量。 資源分配表 7 用戶寄存器說明用戶寄存器符號 存儲單元 說明LIMIT 0030H 鍵盤輸入的設(shè)定值地址OVER 0031H 超載重量值首址WEIGH 0039H 機動車實際質(zhì)量首址QIAN 004AH 顯示超載重量的千位地址表 8 主程序工作寄存器說明寄