制器之间的距离较远，而RS232串行接口总线适用于设备之间的通信，距离小于15m，传输速率小于20kb/s，并且经常会受到外界的电气干扰而使信号发生错误，因此本实施例选用抗干扰能力强的RS485进行串行通信。RS485是利用信号导线之间的电位差来传输信号，它的传输距离长、速度快，传输速率最大可以达到10Mb/s，最大距离可以达到1200m，因此利用RS232/RS485转换器进行转换。
[0023]由于单片机所使用的是TTL电平，信息通过RS485传送给单片机的时候，需要一个电平转换电路完成RS485/TTL的电平转换，即PC机与通信控制器进行信息传输时，首先要将RS232电平转换成RS485电平，再将RS485电平转换成TTL电平，那么利用RS232/RS485转换器和RS485/TTL电平转换电路功能即可实现PC机与通信控制器中单片机之间的远距离信息传输。
[0024]当通信控制器与无地址标识设备进行信息传输时，通信控制器与无地址标识设备之间的距离很近，可以直接利用无地址标识设备的RS232接口来实现异步串行通信。同样的，单片机使用的TTL电平与无地址标识设备的RS232电平，需要进行TTL/RS232电平转换后，才能进行信息的传输，因此选用TTL/RS232电平转换电路。
[0025]通信控制器中的地址选择电路的功能是完成PC机和无地址标识设备之间地址通道的选择，从而实现在单片机的控制下，PC机与指定的无地址标识设备进行网络通信。比如当PC机和无地址标识设备I通信时，单片机控制地址选择电路，打通PC机与无地址标识设备I之间的信息通道，从而实现PC机与无地址标识设备I之间的信息传输。
[0026]通信控制器中的地址识别电路的功能是当无地址标识设备向PC机发送信息时，对发送信息的无地址标识设备进行记录，通过单片机控制，使得这些无地址标识设备按一定的规则与PC机进行信息传输。比如当无地址标识设备1、无地址标识设备2同时向PC机发送信息时，单片机通过地址识别电路，识别并记录无地址标识设备I和无地址标识设备2，然后按照一定的先后顺序，打通PC机与无地址标识设备1、无地址标识设备2之间的信息通道，实现PC机与无地址标识设备1、无地址标识设备2之间的信息传输。
[0027]通信控制器中的单片机最小系统优选以STC12C5A60S2单片机为核心构建的能让单片机STC12C5A60S2正常工作的系统，包括复位电路、频率为22.1184MHz的晶振电路等。
[0028]本发明工作过程如下:
[0029]当PC机向无地址标识设备η发送信息时，以Modbus协议封装的信息首先经过RS232/RS485转换器和RS485/TTL电平转换电路的电平转换，转换成能被通信控制器识别的信号，通信控制器接收到该信息后将Modbus协议转换成无地址标识设备的协议，然后通过单片机控制地址选择电路打通无地址标识设备η的通路链，接着转换后的信息再经过TTL/RS232电平转换电路的电平转换，转换成能被无地址标识设备识别的信号，最终实现信息从PC机至无地址标识设备η的传送。当某套无地址标识设备或者多套无地址标识设备向PC机发送信息时，信息首先经过电平转换，转换成能被通信控制器识别的信号，然后通过地址识别电路辨识出申请通信的无地址标识设备，由此控制地址选择电路打通这些设备与控制器之间的通路，将这些设备的信息传送到通信控制器，通信控制器将无地址标识设备的通信协议转换成Modbus协议并基于Modbus协议封装信息，接着由单片机STC12C5A60S2按照一定的规则与PC机进行通信，最终实现信息从无地址标识设备η至PC机的传送。即通过本发明方案可以实现PC机与无地址标识设备之间的网络通信。
[0030]根据本发明的结构试制出了本实施例所描述的系统，并将本发明试用于某化工厂20套无地址标识设备的局域监控、操作网络组建并进行了相关实验。实验结果表明，该系统能对20套无地址标识设备如工作温度、湿度、浓度、成分、压力等工作状态进行每套每秒16次的精确、可靠监测，能及时地响应任一无地址标识设备的故障报警，能可靠地实现对任一无地址标识设备工艺流程及相关参数和操作指令的传送。实验中，未发现信息的错误传送，试运行情况良好。
[0031]上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于串口实现无地址标识设备有线通信的系统，其特征在于，包括PC机、接口转换器、通信控制器和若干个无地址标识设备，所述通信控制器包括单片机最小系统、第一电平转换电路、地址选择电路、地址识别电路、第二电平转换电路，所述PC机通过所述接口转换器与所述通信控制器内的第一电平转换电路双向连接，所述第一电平转换电路与所述单片机最小系统的单片机双向连通，所述单片机的第一路通过所述地址选择电路与所述电平转换电路连接，所述单片机的第二路与所述地址识别电路双向连接，所述单片机的第三路与所述电平转换电路双向连接，所述电平转换电路与若干个所述无地址标识设备通信连接，所述电平转换电路将接收的所述无地址标识设备通信控制信号传送至所述地址识别电路；所述第一电平转换电路与所述单片机最小系统中一个串口连接，并通过所述接口转换器与所述PC机相连，形成所述PC机与所述通信控制器之间的通信通路，所述单片机最小系统通过所述地址选择电路构建所述通信控制器与所述无地址标识设备之间的通信通路，并通过所述地址识别电路获知申请串口通信的无地址标识设备，所述第二电平转换电路的串口通信线路的TTL端与所述单片机最小系统中的另一个串口连接，其各串口输入端子与若干个所述无地址标识设备的串口端子通过RS232对应连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于串口实现无地址标识设备有线通信的系统，其特征在于，所述接口转换器为RS232/RS485转换器，用来将所述PC机的RS232串口通信方式与抗干扰的RS485串口通信方式进行相互转换。
3.根据权利要求2所述的一种基于串口实现无地址标识设备有线通信的系统，其特征在于，所述第一电平转换电路为RS485/TTL电平转换电路，用来将所述接口转换器发出的电平信号与所述单片机能识别的电平信号进行相互转换。
4.根据权利要求3所述的一种基于串口实现无地址标识设备有线通信的系统，其特征在于，所述第二电平转换电路为TTL/RS232电平转换电路，用来将所述无地址标识设备识别的电平信号与所述单片机识别的电平信号进行相互转换。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于串口实现无地址标识设备有线通信的系统，其特征在于，所述通信控制器为一个。
6.根据权利要求5所述的一种基于串口实现无地址标识设备有线通信的系统，其特征在于，所述系统的通信协议是Modbus通信协议。
7.根据权利要求5所述的一种基于串口实现无地址标识设备有线通信的系统，其特征在于，所述单片机为两个或两个以上串口的单片机。
【专利摘要】本发明公开了一种基于串口实现无地址标识设备有线通信的系统，包括PC机、接口转换器、通信控制器和若干个无地址标识设备，通信控制器包括单片机最小系统、第一电平转换电路、地址选择电路、地址识别电路、第二电平转换电路，PC机通过接口转换器与通信控制器内的第一电平转换电路双向连接，第一电平转换电路与单片机最小系统的单片机双向连通，单片机的第一路通过地址选择电路与电平转换电路连接，单片机的第二路与地址识别电路双向连接，单片机的第三路与电平转换电路双向连接，电平转换电路与若干个无地址标识设备通信连接，电平转换电路将接收的无地址标识设备通信控制信号传送至地址识别电路。
【IPC分类】H04L12-40
【公开号】CN104579884
【申请号】CN201510026717
【发明人】肖继学, 胥玉萍, 曾强, 龚建全, 王泽 , 李海军, 董圣友
【申请人】西华大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月19日