第２９卷第３期 ２０１３年６月 上海电 力 学 院 学报 Ｖｏ１．２９．Ｎｏ．３ Ｊｕｎ． ２０１３ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—４７２９．２０１３．０３．００８ 基于主从分布式串行多机通信的电机 控制系统的设计与实现 杨芳 （上海电力学院电子与信息工程学院，上海２０００９０） 摘要：基于单片机的串行通信原理，设计了一种ＲＳ４８５通信接口的主从分布式串行多机通信系统．搭建了 在ＰＣ机控制下的多个步进电机运转的硬件电路，设计了ＶＣ＋＋的人机交互界面和主从机通信软件．系统具 有性能稳定、运行可靠、扩展性强的特点，可用于远距离通信，适用于工业控制系统． 关键词：主从分布式；单片机；串行通信；ＲＳ４８５通信接口 中图分类号：ＴＭ３０１．２；ＴＰ２７３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６—４７２９（２０１３）０３—０２３４—０４ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ Ｓｔｅｐｐｉｎｇ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｓｔｅｒ．Ｓｌａｖｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｖｅ Ｓｅｒｉａｌ Ｍｕｌｔｉ－Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ＹＡＮＧ Ｆａｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆ ｏＥｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｓｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ，ａ ｍａｓｔｅｒ・ｓｌａｖｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｖｅ ｓｅｒｉａｌ ｍｕｌｔｉ— ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＲＳ４８５ ｃｏｍｍｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｕｌｔｉ ｓｔｅｐｐｉｎｇ ｍｏｔｏｒｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＰＣ．Ｈｕｍａｎ— ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＶＣ＋＋ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍａｓｔｅｒ ａｎｄ ｓｌａｖｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｓｔｅａｄｉｎｅｓｓ．ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｘｔｅｎｓｉｂｉｌｉｔｙ．Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍａｓｔｅｒ—ｓｌａｖｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｖｅ ｓｅｒｉａｌ；ＭＣＵ；ｓｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ＲＳ４８５ ｃｏｍｍｕｎｉ— ｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ 单片机具有体积小、价格低等特点，广泛应用 于工业控制领域 ．随着单片机开发的不断深 入，其应用领域不断拓宽，实际工程中对单片机应 用系统的要求也越来越高。为了更好地提高单片 机的性能，满足不同工程实际的需要，简化系统结 构，提高实时处理能力，在很多系统中都采用了基 于单片机的多机通信系统 ．本文提出了一种 基于ＲＳ４８５通信接口的主从分布式串行多机通 信系统，将ＰＣ机作为主机发送任务要求，每个单 片机作为的子系统对主机发出的指令进行接 收稿日期：２０１３—０３—２０ 通讯作者简介：杨芳（１９７８一），女，硕士，讲师，山东烟台人．主要研究方向为嵌入式系统．Ｅ—ｍａｉｌ：ｙａｎｇｆａｎｇ＠ ｓｈｉｅｐ．ｅｄｕ．ｃｎ． 杨芳：基于主从分布式串行多机通信的电机控制系统的设计与实现 ２３５ 收、识别和执行．该系统的特点是主机系统结构清 （１）上位机ＰＣ机模块其功能是向从机发 是目前串行 晰，便于维护和管理，各分机子系统任务单纯，结 构灵活简单，可扩展性强． 送命令和接收从机返回的信息． （２）ＲＳ２３２／４８５接口转换模块１ 系统设计方案 本系统是建立在ＲＳ４８５总线基础上的主从 分布式系统．系统中，作为主机的ＰＣ机通过 ＲＳ２３２和ＲＳ４８５转换电路与从机进行串行通信． 通信中广泛使用的一种接口电路，它非常适于长 距离串行通信 Ｊ．现在许多智能仪器都配有ＲＳ一 ４８５总线接口，建网十分方便 Ｊ．由于ＰＣ机一般 只有ＲＳ２３２总线接口，为了实现ＰＣ机与单片机 由主机发送命令，从机接收命令并解析，从而实现 对步进电机的控制．基于ＲＳ４８５主从分布式串行 之间的通信，延长系统传输距离并保持通信稳定， 采用ＲＳ２３２／４８５转换器实现从计算机的ＲＳ２３２ 接口到ＲＳ４８５接口的电平转换． 多机通信系统的结构如图１所示．整个系统分为 上位机ＰＣ机模块，ＲＳ２３２／ＲＳ４８５接口转换模块， 从机控制模块，步进电机控制模块４部分． （３）从机控制模块 系统的从机选用单 片机，配以最小应用电路，对电机进行实时 控制． （４）步进电机控制模块从而驱动步进电机运转． 由步进电机和步进 电机驱动器组成．单片机控制步进电机的驱动器， ２硬件电路设计 根据系统设计方案，确定了基于ＲＳ４８５通信 接口的串行通信步进电机控制模块的硬件系统． 硬件电路原理如图２所示． 系统的硬件电路由６部分组成，包括 ＲＳ２３２／４８５转换器，ＲＳ４８５接口，单片机控制器， 图１基于ＲＳ４８５主从分布式串行多机 通信系统结构 电机控制电路，限位开关，扩展的Ｅ ＰＲＯＭ存 储器． 图２硬件电路原理示意 杨芳：基于主从分布式串行多机通信的电机控制系统的设计与实现 ２３７ 所有的命令均采用１６进制数表示，ＡＡ表示 命令起始．每个单片机从机具有一个唯一确定的 电机ＩＤ号，被选中的从机需要向主机做出应答， 布式多机通信系统，提出了一种计算机与单片机 的通信方式，使单片机控制模块功能简单化，改进 了传统的多机通信模式，提高了工作效率．该系统 可根据需要扩展多个分机，适合实际控制系统中 多分机运行的情况．实践证明，该系统功能丰富， 性能稳定，能很好地解决分机分布比较分散、测量 并反馈命令执行情况． ３．４从机通信程序 单片机只要在基本的串行通信模式下工作， 就可实现主从机之间的通信．本文将主机和从机 通信的波特率设为９ ６００ ｂｐｓ，这是根据设定定时 器Ｔｌ在工作方式２时的计数初值来确定的．当单 距离较远时出现的信号不稳定、通信效果差等问 题，可应用于工业控制系统． 参考文献： ［１］ 徐然，项小东．ＰＣ机与单片机串行通信系统［Ｊ］．科学技术 与工程，２００５，５（１２）：８１５—８１８． 片机接收到相符的地址ＩＤ号时，就发生串行中断 并进行对应的操作，具体过程如下． （１）主机向所有的从机控制系统发送命令 ［２］ 龚向东，赖珍荃，周聪．ＰＣ机与多单片机主从分布式系统的 计算机通信［Ｊ］．江西大学学报：自然科学版，１９９２，１６（４）： ３０７－３１２． 包，每个单片机解析接收到的命令包，比较命令包 中的地址与自己的ＩＤ是否相符．若相符，即执行 命令包中的命令对电机进行控制；若不同，则不作 反应． ［３］ 陈裕国．ＰＣ机与多台单片机串行通信的设计［Ｊ］．机电一体 化，２００６（５）：５９－６１． ［４］ 张春辉．ＰＣ机与单片机主从分布式控制系统的串行通讯 ［Ｊ］．电路设计与制造，２００５，５（７）：３６－４０． ［５］周振锋．ＰＣ机与单片机远程多机通信［Ｊ］．嘉兴学院学报， ２００３，１５（６）：６４－６６． （２）下位机控制系统执行命令后将对命令做 出应答，向主机反馈运行情况． ４ 结 语 本文实现了基于ＲＳ４８５通信接口的主从分 （编辑 白林雪）
