基于单片机的智能电器通信技术研究

基于单片机的智能电器通信技术研究

陈德根

广东科技学院陈德根

摘要：智能电器的通信技术是智能电器信息化的关键技术之一。基于现场总线的智能电器信息化技术是将电器技术、计算机技术、数据通信技术相结合的多学科交叉性技术的研究。该项技术的研究与应用，有助于用户了解电气线路的基本参数，优化电气资源调配，做到合理利用。同时，该项技术的采用提高了电器本身的功能和技术含量，提高了电器生产企业的竞争力。

关键词：智能电器；通信；单片机；串口通信接口

前言：把微处理器和计算机技术引入到低压电器，一方面增加了电器的智能化功能，另一方面为电器与中央控制计算机之间数据通信奠定了基础。智能电器向计算机传送线路状态和运行参数；计算机向智能电器发出指令，改变和整定控制参数。通过信息的传递与保存，中央控制计算机通过对故障情况综合分析，能够预测未来故障的产生并做出相应的决策，提高了系统的可靠性，减少了停机维修时间也有助于低压控制系统的调度与维护。

1、智能电器串行总线的RS一485接口RS-485接口是RS-422接口的变形。RS-422为全双工方式，可以同时发送和接收数据，而RS-485则为半双工，在某一时刻只能发送或接收数据，不能同时进行。RS-422／485标准是EIA公布的“平衡电压数字接口电路的电气特性”标准，该标准改善了RS-232标准的电气特性，并兼顾了与RS-232的兼容性。

RS-422／485规定了双端电气接口形式，它通过传输驱动器，把逻辑电平变换成电位差，进行传送。接收端通过接收器，将电位差变换为逻辑电平，实现数据接收。

要理解基于单片机通信接口的主机与电器元件的通信，需要从两个方面加以考虑：一方面是从宏观和逻辑的角度看，需要理解电器元件端点（Endpoint）和管道（Pipe）的概念。端点是连接到通信接口总线上的电器元件的唯一可寻址部分，是主机与电器之间通信流的起点或终点。每个端点都有一个唯一的端点号，也称为端点地址，主机端点号为零。每一个电器元件都有唯一的端点号。端点号是通过设置电器元件上的DIP开关来确定，在同一组单片机通信接口总线上连接电器元件，端点号不能相同。主机采用查询方式检测连接到通信接口总线上的端点。

系统包含5个端点，一个作为主端点接主机（计算机），端点号为0。另外几个端点分别连接智能电器，设智能断路器设置为2号端点，智能继电器设置为9号端点，它们由80C196KC为核心的最小单片机系统实现。设智能接触器设置为4号端点，智能电动机软起动器设置为8号端点，它们由AT89C52为核心的最小单片机系统实现。这些单片机系统中均带有通信接口和接口通信固件。通信软件包括：主机通信程序和智能电器的通信固件程序。

2、80C196KC、AT89C52单片机通信接口设计80C196KC单片机最小系统，主要涉及到的技术包括程序存储器设计、数据存储器设计以及接口电路设计等。

80C196KC为INTEL公司MCS-96系列的单片机。它是一种16位单片机，管脚数为68个，可寻址空间为64K，内部RAM为512字节。用户可根据自己的需要扩充外部的数据和程序存储器。

设计AT89C52单片机最小系统，主要涉及到的技术包括数据存储器设计，以及接口电路设计等技术。ATMEL89系列单片机是ATMEL公司的8位Flash单片机系列。这个系列的单片机的最大的点就是片内含有Flash存储器。该存储器适用于便携式、缺电时需要保存信息的仪器中。该单片机价格低廉适用于简单的智能电器中。

智能电器的数据检测与处理单元，一般由单片机构成，在设计单片机最小系统与通信接口总线的RS-485接口时选择在智能电器的现有处理器上设计通信接口。这种方案虽然增加了智能电器的设计难度，但是它是一种比较经济的设计方案。智能电器数据通信过程为单片机通过本身的串行接口操作，接收和发送数据。采用MAX485接口芯片将单片机信息电气规范，转换为符合RS-485的电气规范。主机通过RS-485到RS-232的转换插头，将信息转换为RS-232规范。主机通过对本身携带的RS-232口操作实现数据通信。

3、主机与接口总线的MSComm控件主机可以采用一般配置的商用计算机或是工业控制计算机，并装有Windows98及以上的操作系统。RS-232串行接口己作为一般的计算机的标准配置，而计算机一般不带RS-485串行接口。为了增加数据的传输距离，通信接口总线采用了RS-485规范。为了降低成本本系统实现主机与通信总线的接口采用将RS一485转换为RS-232的方案。串行通信控件MSComm32．OCX提供了使用RS-232来进行数据通信的所有协议，VC为该控件提供了标准的事件处理函数、过程，并通过属性和方法提供了串行通信的设置。它使用户能够方便地访问Windows串行通信驱动程序的大多数特性，包括输入、输出缓冲区的大小及决定何时使用流控制命令挂起数据传输等。并且其在对话框中使用，因此MSComm控件在串口编程时非常方便，编程者不必花大量时间去了解较为复杂的API函数，因此使用控件进行串口编程。

4、结论智能电器可通信技术是智能电器信息化技术的重要基础，为企业信息化搭建了数据共享平台。智能电器的数据通信技术，是实现中央计算机集中控制的基础。系统通信协议中包含端点与管道定义，地址包、标识符、数据、循环兀余校验等字段。

联络、握手、通路撒消、数据包等的定义与格式。还规定了建立连接、数据传输、断开连接、通路撤消、错误恢复与处理等数据传输方式。这些规定与控制简明且易实现。本系统中采用一般单片机可以方便的扩充该接口，硬件成本低，适合社会需求。

参考文献：[1]李正军，现场总线与工业以太网及其应用技术[M].北京；机械工业出版社，2011.[2]夏继强，现场总线工业控制网络技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2003.[3]刘军，单片机原理与接口技术[M].上海：华东理工大学出版社，2006.[4]浙江大学罗克韦尔自动化技术中心．可编程序控制器系统[M]．杭州：浙江大学出版社，2000.