开题报告-采用485总线设计的双向控制系统终端

1、HEFEI UNIVERSITY毕业设计（论文）开题报告 题目 采用485总线设计的双向控制系统终端 系别 电子信息与电气工程系 年级专业（班级） 10级电子信息工程（2）班 姓名 刘 龙 指导老师 倪 敏 生 完成时间 2014年3月16日 合肥学院电子信息与电气工程系毕业设计（论文）开题报告学生： 刘龙 班级： 10电子（2）班论文题目采用485总线设计的双向控制系统终端导师姓名倪敏生可行性方案分析可行性方案分析见附页参考文献1张伟.高等院校多媒体教学的现状及对策J.信息技术，2014，27（1）：42-45.2王建校等. 51系列单片机原理及C51程序设计M.北京:科学出版社出

2、版，2001.3何希才.稳压电源电路的设计与应用M.北京:中国电力出版社，2006.4柳建光,李德峰.51单片机几种实用的复位电路设计J.数字技术与应用，2012，12（3）：98-100.5李晶皎,刘天华,丁言镁.液晶显示器的C语言程序设计M.北京:科学出版社，2005.6柳灵龙,王健.基于485总线的现场声光报警器电路设计与实现J.可编程控制器与工厂自动化，2012，21（7）：100-102.7徐晓建.浅谈单片机应用系统的设计方法J.科技资讯，2012，32（34）：112-116.8郭天翔.单片机C语言教程M.北京:电子工业出版社，2009.9潘晓宁.单片机程序设计实践教程M.北京:清

3、华大学出版社，2009.10谭浩强.C语言程序设计M.北京:清华大学出版社，2000.11潘新民,王燕芳.微型计算机控制技术M.北京:电子工业出版社，2010.开题小组及教研室意见 开题小组签名： 年 月 日 附页：1、 研究背景目前在各级中小学普及闭路电视教学系统已成为蓬勃之势。国家教委已将闭路电视教学系统作为各类学校电化教学的标准配备，并以此标准对各学校进行考核。如最近进行的全国千所试点校评估工作中,就已将闭路电视系统作为一项必要条件进行考核。闭路电视及双向控制系统一方面可以接入卫星电视信号，向系统内转播各类电视节目，如中央一套、中央二套、中央三套、中国教育一套、中国教育二套、中国教育三套

4、及各省卫星节目；一方面可以通过安装在教室的机顶盒和16-64路多通道视频服务器点播等各类教学课件（目前这类教学课件在市场上十分普遍，覆盖各科类和各年级）；同时亦可以通过该套系统实现校长电视讲话、各类会议现场直播，转播电视示范教学等诸多功能。大力建设闭路电视教学及双向控制系统是现代教育技术发展需要。现代教育技术发展的一个重要趋势就是要引进电视教学、多媒体教学、远程教学等现代化教学模式。而闭路电视教学及双向控制系统无疑是实现这种教学模式简捷实用的方法。据统计，美国在过去短短几年时间里，就有超过六万所中小学安装了闭路电视教学系统。现在国内各级中小学在安装闭路电视方面也显示出了旺盛的势头。21世纪是信

5、息时代，数字双向教学的应用将迅速普及到教育行业中。可以说，对于信息的获取、公布和沟通直接影响到教学质量的兴衰成败。同时，在数字化时代，各种新技术、新概念、新的教学方式都将极大地影响到学校的发展。面对国际信息化的潮流，中国的教育业只有尽快实现与国际接轨，才能进一步提高教学质量，培养更多的优秀人才，走科教兴国之路。在我国，数字双向交互系统作为信息产业高速发展的产物，正逐渐成为一项广泛的行业应用。数字双向交互教学系统能帮助学校提高现代化、科技化水平，充分显示学校形象与档次，增加学校特色教学项目种类，有助于学校在教学中独树一帜，获得师生和家长的青睐，并可为学校带来直接显著的教与学的质量提高。二、主要内

6、容设计一台系统终端设备，它通过485总线接收远程控制指令，控制本地（教室）电视机的频道；能接收本地遥控器的信息，并将该信息通过485总线上传到远端控制中心，由控制主机实现对节目源的控制。需要研究的问题如下：1、它通过485总线（接口芯片为MAX485）接收上位机控制信号，并根据上位机指令要求操作：（1）控制电视的电源（控制一个开关的通、断）2、接收本地遥控器信号，并根据指令要求操作：（1）当终端接收到遥控器信号时，终端上的发光二极管闪烁并通过蜂鸣器发出响声（表示接收到遥控信息）。（2）在终端上通过数码管显示被占用的远控设备号码(1-16循环)（3）将被占用的远控设备号码通过485总线传给上位机

7、。三、系统总体设计1设计思路由双向控制系统终端的设计任务和要求可以看出，本系统需要设计以单片机STC89C52为控制核心，控制和显示闭路电视现场的状态，并能与PC机实现远程联机；PC机可以通过RS485总线来控制和读取现场闭路电视的两组信号电源开关、频道信息。其总体方案设计框图如图1所示的。频道遥控器 单片机RS485总线上位机图1 系统总体设计框图由总体方案设计框图可以看出，双向控制系统终端可以划分为：中央处理模块、电源转换模块、信息显示模块以及RS485总线接口模块。2. 各部分功能概述（1）中央处理模块中央处理模块是本系统的核心部分，即CPU部分，主要的工作任务是数据传输、处理和控制等。

8、本系统中中央处理模块可以采用STC89C52的单片机。（2） 电源转换模块电源转换电路是将相对较高的电压转换为适合本电子系统可以正常运行的电源电压的电路，该电路是任何电子系统稳定运行的基础电路，任何电子系统都不能缺少电源转换和稳压电路，只有正确合理的设计了电源转换和稳压电路才能保证电子系统的正常、稳定的运行。在本课题中，设计输入电压为直流912V，输出为直流5V/0.5A，根据该参数可以选择三端稳压芯片采用LM7805。（3）信息显示模块信息显示是指频道的显示，当终端接收到遥控器信号时，终端上的发光二极管闪烁并通过蜂鸣器发出响声，并在数码管显示频道号码。（4）RS485总线接口模块RS-485

9、总线接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等优点得到了广泛的应用。本系统中RS485总线接口芯片采用MAX485芯片。4、 系统模块方案4.1 系统功能结构双向控制系统终端的主要功能是单片机通过RS485与PC机进行远程、双向信息传输，单片机能实时采集现场信息传输给上位机，上位机也能通过总线发送命令来控制现场状态。因此，本系统的功能结构可以分为现场控制部分和远程控制部分。远程控制部分功能结构是：上位机向单片机发送控制命令，比如打开电视机，则单片机正确接收到命令以后，立即驱动继电器闭合以接通电视机电源；如果是切换频道到15频道，则单片机正确接收命令以后，驱动显示频道的数码管显示15；

10、上位机也可以发送查询命令，查询电视机的状态，单片机正确接收到查询命令以后，立即读取当前电视机的各信息的状态发送到上位机端，以便信息中心的老师能远程了解现场的状态。4.2 系统组成 通过方案的确定以及功能的明确，可以得到系统的结构组成如图2所示。TV STC89C52蜂鸣器继电器红外接收头 数码管显示遥控器RS485总线上位机图2系统结构图五、技术路线5.1 RS485通信电路设计RS-485总线，在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线。数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B。通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电

11、平在+2+6V，是一个逻辑状态，负电平在 -2V-6V，是另一个逻辑状态，另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。 RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器

12、具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mbps。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输，一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mbps。 5.2 通信协议在本设计中，上位机需要实时了解和控制本地的状态有电视是否打开、声音的大小、当前的频道等，为了通信的时候可以区分这些状态，在RS485总线通信中需要建立通信协议和数据格式，对于不同信息或者状态都需要命名一个

13、地址，这样上位机和下位机的通信就可以根据地址来区分数据包是针对于哪个信息或状态。5.2.1 数据格式数据格式可以定义如表1所示。表1 数据格式第一字节第二字节第三字节第四字节第五字节帧头帧长地址命令/数据效验说明：1、通信数据包的帧头定义为：0xdf；2、帧长定义为整个数据包的长度：0x05；3、地址定义为：电源：0x11频道：0x224、效验定义为数据包的各个字节的异或值，即：效验=帧头帧长地址数据。数据格式定义好以后，双方通信就好比有了一个令牌，就可以有章可循了。但是，数据正确接收以后，要想知道这个数据包是什么意思，就还需要定义一个通信协议。5.2.2 通信协议通信协议是指单片机与上位机之间的通信规约。当单片机接收到上位机发送过来的数据包之后，依靠通信规约来解包，然后做出正确的反应。通信协议规定如下：1、 参数设置命令参数设置主要是PC机远程设置本地电视机的状态，比如开关机、调节频道。参数设置命令为：帧头 帧长 地址 命令/数据 效验参数设置命令除了数据字节为BCD码以外，其余都是十六进制数据。2、 参数读取命令参数读取主要是PC机远程读取本地电视机的状态，比如开关机、调节音量和频道。参数读取命令为：帧头 帧长 地址 命令 效验参数读取命令可以读取某一状态的信息，也