单片机RS485通信接口、控制线、原理图及程序教学实例

单片机RS485通信接口、控制线、原理图及程序教学实例

接口的信号电平值较高，达到十几 V，使用不当容易损坏接口芯片，电平标准也与TTL 电平不兼容。

传输速率有局限，不可以过高，一般到一两百千比特每秒（Kb/s）就到极限了。

接口使用信号线和 GND 与其它设备形成共地模式的通信，这种共地模式传输容易产生干扰，并且抗干扰性能也比较弱。

传输距离有限，最多只能通信几十米。

通信的时候只能两点之间进行通信，不能够实现多机联网通信。

针对 RS232 接口的不足，就不断出现了一些新的接口标准，RS485 就是其中之一，它具备以下的特点：

RS485 通信速率快，最大传输速度可以达到 10Mb/s 以上。

RS485 内部的物理结构，采用的是平衡驱动器和差分接收器的组合，抗干扰能力也大大增加。

传输距离最远可以达到 1200 米左右，但是它的传输速率和传输距离是成反比的，只有在 100Kb/s 以下的传输速度，才能达到最大的通信距离，如果需要传输更远距离可以使用中继。

RS485 转换芯片很多，这节课我们以典型的 MAX485 为例讲解 RS485 通信，如图 18-1所示。

图 18-1 MAX485 硬件接口

在这里我们还要介绍一下如何使用 KST-51 单片机开发板进行外围扩展实验。我们的开发板只能把基本的功能给同学们做出来提供实验练习，但是同学们学习的脚步不应该停留在这个实验板上。如果想进行更多的实验，就可以通过单片机开发板的扩展接口进行扩展实验。大家可以看到蓝绿色的单片机座周围有 32 个插针，这 32 个插针就是把单片机的 32 个 IO 引脚全部都引出来了。在原理图上体现出来的就是 J4、J5、J6、J7 这 4 个器件，如图 18-2 所示。

图 18-2 单片机扩展接口

这 32 个 IO 口中并不是所有的都可以用来对外扩展，其中既作为数据输出，又可以作为数据输入的引脚是不可以用的，比如 P3.2、P3.4、P3.6 引脚，这三个引脚是不可用的。比如P3.2 这个引脚，如果我们用来扩展，发送的信号如果和 DS18B20 的时序吻合，会导致 DS18B20拉低引脚，影响通信。除这 3 个 IO 口以外的其它 29 个，都可以使用杜邦线接上插针，扩展出来使用。当然了，如果把当前的 IO 口应用于扩展功能了，板子上的相应功能就实现不了了，也就是说需要扩展功能和板载功能之间二选一。

/****************************RS485.c 文件程序源代码*****************************/

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#include

#include

sbit RS485_DIR = P1^7; //RS485 方向选择引脚

bit flagFrame = 0; //帧接收完成标志，即接收到一帧新数据

bit flagTxd = 0; //单字节发送完成标志，用来替代 TXD 中断标志位

unsigned char cntRxd = 0; //接收字节计数器

unsigned char pdata bufRxd［64］; //接收字节缓冲区

/* 串口配置函数，baud-通信波特率 */

void ConfigUART（unsigned int baud）{

RS485_DIR = 0; //RS485 设置为接收方向

SCON = 0x50; //配置串口为模式 1

TMOD &= 0x0F; //清零 T1 的控制位

TMOD |= 0x20; //配置 T1 为模式 2

TH1 = 256 - （11059200/12/32）/baud; //计算 T1 重载值

TL1 = TH1; //初值等于重载值

ET1 = 0; //禁止 T1 中断

ES = 1; //使能串口中断

TR1 = 1; //启动 T1

}

/* 软件延时函数，延时时间（t*10）us */

void DelayX10us（unsigned char t）{

do {

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

} while （--t）;

}

/* 串口数据写入，即串口发送函数，buf-待发送数据的指针，len-指定的发送长度 */

void UartWrite（unsigned char *buf， unsigned char len）{

RS485_DIR = 1; //RS485 设置为发送

while （len--）{ //循环发送所有字节

flagTxd = 0; //清零发送标志

SBUF = *buf++; //发送一个字节数据

while （！flagTxd）; //等待该字节发送完成

}

DelayX10us（5）; //等待最后的停止位完成，延时时间由波特率决定

RS485_DIR = 0; //RS485 设置为接收

}

/* 串口数据读取函数，buf-接收指针，len-指定的读取长度，返回值-实际读到的长度 */

unsigned char i;

//指定读取长度大于实际接收到的数据长度时，

//读取长度设置为实际接收到的数据长度

len = cntRxd;

}

for （i=0; i

*buf++ = bufRxd［i］;

}

cntRxd = 0; //接收计数器清零

return len; //返回实际读取长度

}

void UartRxMonitor（unsigned char ms）{

if （cntRxd 》 0）{ //接收计数器大于零时，监控总线空闲时间

cntbkp = cntRxd;

idletmr = 0;

}else{ //接收计数器未改变，即总线空

}else{ //接收计数器未改变，即总线空闲时，累积空闲时间

if （idletmr 《 30）{ //空闲计时小于 30ms 时，持续累加

idletmr += ms;

if （idletmr 》= 30）{ //空闲时间达到 30ms 时，即判定为一帧接收完毕

flagFrame = 1; //设置帧接收完成标志

}

}

}

}else{

cntbkp = 0;

}

}

/* 串口驱动函数，监测数据帧的接收，调度功能函数，需在主循环中调用 */

void UartDriver（）{

unsigned char len;

unsigned char pdata buf［40］;

if （flagFrame）{ //有命令到达时，读取处理该命令

flagFrame = 0;

len = UartRead（buf， sizeof（buf）-2）; //将接收到的命令读取到缓冲区中

UartAction（buf， len）; //传递数据帧，调用动作执行函数

}

}

/* 串口中断服务函数 */

void InterruptUART（） interrupt 4{

if （RI）{ //接收到新字节

RI = 0; //清零接收中断标志位

//接收缓冲区尚未用完时，保存接收字节，并递增计数器

if （cntRxd 《 sizeof（bufRxd））{

bufRxd［cntRxd++］ = SBUF;

}

}

if （TI）{ //字节发送完毕

TI = 0; //清零发送中断标志位

flagTxd = 1; //设置字节发送完成标志

}

}

/*****************************main.c 文件程序源代码******************************/

#include

unsigned char T0RH = 0; //T0 重载值的高字节

unsigned char T0RL = 0; //T0 重载值的低字节

void ConfigTimer0（unsigned int ms）;

extern void UartDriver（）;

extern void ConfigUART（unsigned int baud）;

extern void UartRxMonitor（unsigned char ms）;

extern void UartWrite（unsigned char *buf， unsigned char len）;

void main（）{

EA = 1; //开总中断

ConfigTimer0（1）; //配置 T0 定时 1ms

ConfigUART（9600）; //配置波特率为 9600

while （1）{

UartDriver（）; //调用串口驱动

}

}

/* 串口动作函数，根据接收到的命令帧执行响应的动作

buf-接收到的命令帧指针，len-命令帧长度 */

void UartAction（unsigned char *buf， unsigned char len）{

//在接收到的数据帧后添加换车换行符后发回

buf［len++］ = ‘’;

buf［len++］ = ‘’;

UartWrite（buf， len）;

}

/* 配置并启动 T0，ms-T0 定时时间 */

void ConfigTimer0（unsigned int ms）{

unsigned long tmp; //临时变量

tmp = （tmp * ms） / 1000; //计算所需的计数值

tmp = 65536 - tmp; //计算定时器重载值

tmp = tmp + 33; //补偿中断响应延时造成的误差

T0RH = （unsigned char）（tmp》》8）; //定时器重载值拆分为高低字节

T0RL = （unsigned char）tmp;

TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位

TMOD |= 0x01; //配置 T0 为模式 1

TH0 = T0RH; //加载 T0 重载值

TL0 = T0RL;

ET0 = 1; //使能 T0 中断

TR0 = 1; //启动 T0

}

/* T0 中断服务函数，执行串口接收监控 */

void InterruptTimer0（） interrupt 1{

TH0 = T0RH; //重新加载重载值

TL0 = T0RL;

UartRxMonitor（1）; //串口接收监控

}

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