智能仪表 通信原理及接口
第5章 智能仪器通信接口设计
适应于轻微干扰的试验室或现场，可用于智能检 测、计算机、导航、通信等领域。 基本特性 1、可通过一条总线将多台仪器互联，组成自动测试 系统。系统中可以连接的仪器不超过15台，互连总 线的长度不超过20米。
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2、数据传送采用位并行、字节串行的双向异步传 输方式，最大传输速率不超过1兆字节/每秒。
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I2C
片内总线一般由芯片制造厂商定义，对外提供的连线
均通过芯片的管脚实现，对智能仪器设计的影响不大。内
部总线的种类相对较为统一， 表。
I2C
总线是其中的典型代
外部总线的种类则比较广泛，由于涉及智能仪器与智 能仪器之间，智能仪器和通用计算机之间通信的问题，根 据通信性质、通信技术和通信距离的不同，有多种多样的
第五章 智能仪器通信接口设计
本章内容
5.1 并行通信接口 5.2 串行通信接口 5.3 现场总线 5.4 工业以太网 5.5
首页
重点： 1. 通用总线 2. 串行接口总线 3. 现场总线 4. 以太网
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概述
在实际的测量和控制过程中，智能仪器和智能仪器之 间、智能仪器与计算机之间需要进行各种信息的交换和传 输，这种信息的交换和传输通过仪器的通信接口按照一定 的协议实现。
通信接口
是各仪器之间或仪器与计算机之间进行信 息交换和传输的联络装置
主要接口方式
主要有并行通信接口、串行通信接口、 现场总线接口和以太网接口等。为方便 各种仪器之间的通信，一般采用标准通 信接口。
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注意：
本章介绍智能仪器较常用的标 准总线，主要有GP-IB通用接口总 线、RS－232C串行总线、 RS422/485串行总线、USB通用串 行总线、CAN总线等 。
《智能化仪器原理及应用》课件第3章
第3章 智能仪器的数据通信与接口技术
图3-5 带RS－232C接口的通信设备连接
第3章 智能仪器的数据通信与接口技术
2 “请求发送”（RTS）与“为发送清零”（CTS）信号 线用于半双工通信方式。半双工方式下发送和接收只能分时 进行，当DTE有数据待发送时，先发“请求发送”信号通知 调制解调器。此时若调制解调器处于发送方式，回送“为发 送清零”信号，发送即开始。若调制解调器处于接收方式， 则必须等到接收完毕转为发送方式时，才向DTE回送“为发 送清零”信号。在全双工方式下，发送和接收能同时进行，
第3章 智能仪器的数据通信与接口技术 表3-1 RS－232C标准串行接口总线的常用信号线
引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 20 22
符号 保护地 TXD RXD
RTS CTS DSR GND DCD DTR RI
方向
Out In Out In In
In Out In
功能
发送数据 接收数据 请求发送 为发送清零 DCE 就绪
第3章 智能仪器的数据通信与接口技术
图3-1 全双工、半双工、单工示意图
第3章 智能仪器的数据通信与接口技术
（1）单工（Simplex）方式：相互通信的任何一方仅允
（2）半双工（Half Duplex）方式：通信的双方既可 以发送又可以接收数据，但是发送和接收数据只能分时使用 同一传输线路，即在某一时刻只允许进行一个方向的数据传
第3章 智能仪器的数据通信与接口技术
图3-9 RS－232C与TTL电平变换器
第3章 智能仪器的数据通信与接口技术
4. 计算机中的数据是并行的，为了实现异步串行传输，发 送时必须进行并-串转换，而且要把数据字符组织成如图3-2 所示的数据格式；接收时必须从图3-2所示的格式中把有用 的字符提取出来，再进行串/并转换。此外，还要检验传送 是否正确。这些工作一般采用专用集成电路芯片UART（通 用异步接收器/发送器）来完成。UART作为计算机的串行通 信接口电路芯片，在相应的控制软件配合下，实现异步串行 数据传输。UART芯片种类很多，常用的有Intel8251、8250、 ZilogZ80 SIO、MotorolaMC6850等。许多单片计算机也具 有UART功能，详细内容读者可参阅有关的书籍和产品手册。
智能仪器通信接口介绍模板
智能仪器通信接口的 应用
工业控制系统
1
智能仪器通信接口在工业控 制系统中的应用广泛，如 PLC、DCS等。
2
智能仪器通信接口可以实现 设备之间的数据传输和控制， 提高生产效率和自动化程度。
3
智能仪器通信接口在工业控 制系统中具有实时性、可靠
性和稳定性等特点。
4
智能仪器通信接口在工业控 制系统中的应用有助于实现 远程监控和故障诊断等功能。
工业自动化：智能仪器通信接口在工业自动化领域的应用越来越广泛，如生 产线监控、设备管理等。
智能家居：智能仪器通信接口在家居领域的应用也越来越多，如智能照明、 智能安防等。
医疗设备：智能仪器通信接口在医疗设备领域的应用也越来越广泛，如医疗 监测、医疗诊断等。
汽车电子：智能仪器通信接口在汽车电子领域的应用也越来越广泛，如汽车 导航、汽车安全等。
智能仪器通信接口介绍
演讲人
目录
01.
智能仪器通信接口概 述
02.
智能仪器通信接口技 术
03.
智能仪器通信接口的 应用
04.
智能仪器通信接口的 发展趋势
智能仪器通信接口概 述
通信接口的定义
01 通信接口是智能仪器与外部设备进行数据 传输和通信的硬件和软件接口。
02 通信接口可以实现仪器与计算机、其他仪 器或设备之间的数据交换和控制。
更智能的通信技术
01
5G技术：高速、低延 迟、大容量，实现远
程实时控制
04
人工智能技术：实现 仪器的自动化控制和 故障诊断，提高仪器
的智能化水平
02
物联网技术：实现仪 器之间的互联互通， 提高工作效率
03
云计算技术：实现数 据的集中存储和处理， 提高数据分析能力
第4章智能仪器通信接口课件
作用：控制GP－IB总线 接口的状态
二、 GP－IB标准接口的总线结构
ATN （ATTENTION）注意线： 此线由控制者使用，用来指明数据线上 数据的类型。当ATN为1时，数据总线上的信息是由控制者发出的接口消息， 这时，一切设备一、均要接收这些信息。当ANT为0时，数据总线上的信息是
IFC（INTERFACE CLEAR）接口清除线： 由控制者使用，当IFC为1时， 整个接口系统恢复到初始状态。
REN（REMOTE ENABLE） 远程控制线： 由控制者使用，当REN为1 时，仪器可能出于远程工作状态，从而封锁设备面板的手工操作。当REN为0 时，仪器处于本地方式。
SRQ（SERVICE REQUEST）服务请求线： 所有设备都与这条“线或” 在一起，任一设备将此线变为低态(SRQ为1），即表示向控者提出服务请求， 然后控者再通过依次查询确定提出请求的设备。
EOI（END OR IDENTIFY） 结束或识别线，与ATN配合使用，当EOI为1， ATN为0时，表示讲着已传递完一组数据，当EOI为1时，表示控者要进行识别 操作，要求设备把他们的状态放在数据线上。
控者是数据传输过程中的组织者和控制者，例如 对其他设备进行寻址或允许“讲者”使用总线等。控者 通常由计算机担任，GP-IB系统不允许有两个或两个以 上的控者同时起作用。
控者、讲者、听者被称为系统功能的三要素，对于系 统中的某一台装置可以具有三要素中的一个、两个或全 部。GP-IB系统中的计算机一般同时兼有讲者、听者与 控者的功能。
GP－IB即通用接口总线（General Purpose Interface Bus） 是国际通用的仪器接口标准。目前生产的智能仪器几乎无例外地 都配有GP－IB
智能仪表第5章+通信接口电路(5.2+其他通信标准)
TB8：发送数据位。该位是方式2、3中要发送的第9位数 据。在多机通信中用来表示是地址帧还是数据帧，1为地 址帧，0为数据帧。 RB8：接收数据位。是方式2、3中接收到的第9位数据， 在多机通信中为地址、数据标识位。
5.2 串行总线通信
1、单片机之间的多机通信
5.2 串行总线通信
3、单片机与PC系列微机间的异步串行通信接口设计
PC机
RxD 1488
TxD 1489
GND
TxD RxD
8031
单片机与PC系列微机间的异步串行通信接口设计
5.2 串行总线通信
◆ 多机串行异步通信 原理：串行口控制寄存器SCON中的SM2为多机通信接口 控制位。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
通信程序(设某单片机地址为03H)
COM:
MOV MOV MOV SETB SETB SETB MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV INC ……
TMOD, #20H TH1, #0FDH TL1, #0FDH TR1 EA ES SCON, #0F8H PCON, #80H 23H, #0CH 22H, #00H 21H, #08H 20H, #00H R5, #00H R7, #COUNT R7
5.3 通用串行总线接口USB
◆ USB3.0接口
2008年11月17日，USB 3.0标准正式公开发布。USB 3.0简 要规范如下： 1、提供了更高的每秒4.8Gb传输速度。 2、对需要更大电力支持的设备提供了更好的支撑，最大 化了总线的电力供应。 3、增加了新的电源管理职能。 4、全双工数据通信，提供了更快的传输速度。 5、向下兼容USB 2.0设备。
智能化测控仪表的通信接口
信 号 线 及 其 在
河北工程大学 自动化与电气工程系
DB-25
的 针 脚 号
6.1 串行通信通信接口
数据终端设备
数据通信设备
河北工程大学 自动化与电气工程系
6.1 串行通信通信接口
（a） 图 6 3 通 信 系 统 结 构
.
（b）
河北工程大学 自动化与电气工程系
6.1 串行通信通信接口
• 通信系统在工作之前，需要进行初始化，即进行一 系列控制信号的交互联络。 • 第一步：由终端发出“请求发送”信号（高电平）， 表示终端设备要求通信设备发送数据； • 第二步：数据通信设备发出“清除发送”信号（高 电平）予以相应，表示该设备准备发送数据； • 第三步：终端设备使用“数据中断就绪”信号进行 回答，表示已处于接收数据状态； • 第四步：发送数据
24
4 5 6 20 8 22 21 23 19 13 12 9 10 11 18 25 未定义，保留供DCE装置测试使用 DTE发给DCE DTE收到满足标准的信号时置位 由DCE收到振铃时置位 由DCE根据数据信息是否有错而置位/复位 指定两种传输速率中的一种 DTE发给DCE DCE发给DTE
河北工程大学 自动化与电气工程系
6.1 串行通信通信接口
终 端 设 备
终端就绪 请求发送 发送数据 清除发送
通 信 设 备
通信前的初始化工作
河北工程大学 自动化与电气工程系
6.1 串行通信通信接口
6.1.2 串行通信方式
•1、同步通信 • 在同步通信中，串行数据的输出前，发送和接收移位寄 存器必须同步初始化，即在传输过程中，发送与接收应保持 一致。 • 发送和接收移位寄存器和初始同步是使用一个同步字 符完成的。
智能仪表原理与应用技术
智能仪表原理与应用技术智能仪表是一种集成数字技术和通信技术的高科技仪表，被广泛应用于工业自动化控制、能源管理、环境监测等领域。
其原理和应用技术主要包括以下几个方面。
1. 传感器技术：智能仪表通过传感器实时采集各种参数信息，如温度、压力、流量、电压等。
传感器通常采用光电、电容、电阻、磁性等原理，将被测物理量转换为电信号，作为仪表输出信号。
2. 信号处理技术：智能仪表通过采集到的电信号，经过放大、滤波、线性化等处理，将模拟信号转换为数字信号。
这样可以消除传感器信号的干扰，提高测量的精度和可靠性。
3. 微控制器技术：智能仪表内部通常嵌入微控制器，用于实现数据处理、控制算法、通信接口等功能。
微控制器通过运算与控制程序，对采集到的数据进行计算、分析和控制，实现仪表的智能化功能。
4. 通信技术：智能仪表通过通信技术与上位机或其他设备进行数据交互。
常用的通信方式包括有线通信（如RS485、Modbus、Profibus等）和无线通信（如蓝牙、WiFi、NB-IoT 等）。
通过通信技术，智能仪表可以将采集到的数据实时传输给上位机，实现远程监测与远程控制。
5. 数据存储与分析技术：智能仪表一般具备数据存储功能，可以将采集到的数据存储在内部存储器或外部存储介质中。
同时，也能通过数据分析技术对数据进行处理和分析，提取有用的信息，并可生成报表、趋势图等，为用户提供决策依据。
智能仪表的应用范围广泛。
在工业自动化控制方面，智能仪表可以用于实时监测各种工艺参数，如温度、压力、流量等，实现自动化控制和过程优化。
在能源管理方面，智能仪表可以用于电能监测与控制，帮助企业降低能耗、提高能源利用率。
在环境监测方面，智能仪表可以用于空气质量监测、水质监测等，提供环境保护的数据支持。
总之，智能仪表利用先进的技术手段，实现了对各种参数的精确测量、快速处理和远程监控。
它在工业化生产和生活中的应用，为提高效率、降低成本、保护环境等方面带来了巨大的好处。
智能仪器的通信接口技术ppt
03
由于其传输速度快、通用性强、使用方便等特点，因此广泛应用于各种设备之间的通信，如计算机与外部设备、智能手机与充电器等。
定义
特点
应用
网络接口
04
通信接口技术的优化和改进
光纤通信具有极高的传输速度，能够满足大量数据的高速传输需求。
使用光纤传输数据
高速传输
光纤传输不受电磁干扰，稳定性优于传统的铜线传输。
在智能仪器中，通信接口是实现仪器与外部设备或系统进行数据传输的关键部分。
智能仪器通信接口的作用包括：实现数据传输、远程控制、故障诊断等功能。
包括RS-232、RS-485、SPI等，通过串行通信方式实现数据传输。
串行通信协议
如USB、IEEE 1394等，通过并行通信方式实现数据传输。
并行通信协议
xx年xx月xx日
智能仪器的通信接口技术
目录
contents
智能仪器简介通信接口技术基础智能仪器的通信接口技术通信接口技术的优化和改进智能仪器通信接口技术的发展趋势
01
智能仪器简介
一种基于微处理器和嵌入式系统技术的测量仪器，具有自动化、智能化、多功能和高性能的特点。
智能仪器
智能仪器由传感器、微处理器、存储器、显示器等组成，通过接口与计算机或其他设备连接，实现数据采集、处理、显示和存储等功能。
移动设备接口
云计算服务
利用大数据技术对智能仪器产生的海量数据进行处理和分析，挖掘数据的潜在价值，提高仪器的智能化水平。
大数据技术
云端应用程序
基于云计算和大数据的智能仪器通信接口技术
开发适用于云端服务的智能仪器应用程序，实现远程访问和控制智能仪器。
将智能仪器的数据传输到云端服务器，通过云端服务器进行数据处理和分析，实现远程监控和管理。
数字化仪器通信接口
串行通信方式
在异步通信中,接受和发送双方必须保持相同的传送速率即波特率。 波特率:每秒传送的二进制数(比特/秒)。 典型:1200,2400,4800,9600,19200bit/s等。 4.2.3 RS-232C标准(图4-16)
RS-232C标准联结图
25针的连接器,最常用的是9个通信信号 ①基本数据传送信号②调制解调器控制信号 基本数据传送信号 TXD:发送数据信号. RXD:接受数据信号. GND:地信号. Modem控制信号 从计算机到Modem信号: DTS:数据终端就绪信号. RTS:请求发送信号. 从Modem到计算机信号 DSR:数据装置就绪信号. CTS: 允许发送信号. DCD:数据载波检测信号. RI:振铃指令信号.
多个RS-485接口互连：
RS-232C／RS-422／RS-485转换原理示意图：
RS-232C／RS-422／RS-485转换器
USB(UniversalSerialBus)是由DEC、IBM、Intel、Microsoft以及NEC等7家高技术企业制定的串行接口总线标准。
目前微机外设接口有多种，如键盘的插口是圆的，打印插口是D形等，利用USB可把这些不同的接口统一起来。
ห้องสมุดไป่ตู้
5条接口管理控制线
01
作用是控制GP-IB总线接口的状态。
02
ATN: 注意线
03
IFC: 接口清除线
04
REN:远程控制线
05
SRQ:服务请求线
06
EOI:结束或识别线
07
三线挂钩原理
08
见下图
09
三线挂钩简单时序
4.1.2 接口功能和接口消息
一、仪器功能与接口功能 仪器功能:把收到的控制信息变成仪器设备的实际动作。 接口功能:是指完成系统中各仪器设备之间正确通信,确保 系统正常工作的能力。 二、接口功能的配置(十种接口功能) 三、接口消息及编码 按用途分,总线上传递的消息可分为①接口消息②仪器消息 按传递的途径分: ①本地消息②远地消息 按信号线的数目分: ①单线消息:无需编码。 ②多线消息:需统一编码，表4-1 仪器消息也有明确的编码与格式.
智能仪表原理与设计
智能仪表原理与设计智能仪表是一种集成了计算、显示、通讯和控制功能的新型仪表，它能够实现数据采集、处理和传输，并具有自动控制和远程监测的能力。
智能仪表的设计原理和技术应用对于提高工业生产效率、优化能源利用、提升产品质量和降低生产成本具有重要意义。
首先，智能仪表的设计原理是基于传感器、微处理器和通讯技术的集成。
传感器用于采集各种物理量的信号，如温度、压力、流量等，通过信号调理电路将其转换成电信号输入到微处理器中。
微处理器对输入的信号进行数字化处理，并根据预设的算法进行运算，最终将结果显示在仪表的显示屏上。
同时，智能仪表还可以通过通讯接口将数据传输到监控中心或远程设备上，实现远程监测和控制。
其次，智能仪表的设计需要考虑到稳定性、精度和可靠性。
稳定性是指在各种环境条件下，仪表能够保持稳定的工作状态，不受外界干扰的影响。
精度是指仪表测量结果与被测量真实值之间的偏差程度，通常用百分比来表示。
可靠性是指仪表在长期使用中不会出现故障或性能下降，能够持续稳定地工作。
另外，智能仪表的设计还需要考虑到通讯协议、人机界面和功能扩展。
通讯协议是指仪表与其他设备之间进行数据交换的规则和标准，常见的通讯协议有MODBUS、Profibus、Ethernet等。
人机界面是指仪表的操作界面，包括按键、显示屏、指示灯等，设计合理的人机界面可以提高仪表的易用性和操作效率。
功能扩展是指在原有基础上增加新的功能模块，如报警功能、数据存储功能、远程控制功能等，以满足不同用户的需求。
总的来说，智能仪表的设计原理和技术应用涉及到传感器技术、微处理器技术、通讯技术、控制技术等多个领域，需要综合运用多种技术手段和方法进行设计和实现。
随着物联网、大数据和人工智能等新兴技术的发展，智能仪表将在工业自动化、智能制造、智能建筑等领域发挥越来越重要的作用，为实现智能化、数字化和网络化提供技术支持和保障。
智能仪表原理与应用技术
智能仪表原理与应用技术
1、智能仪表原理
智能仪表是利用一定的信号调节仪表与监控及控制装置，实现对流体、液体及气体等物质流量进行测量与控制的仪表。
它通过利用计算机技术，将用户录入的系统操作及测量要求，转化为用于设备自动控制及
监督的信号。
智能仪表可借助于表中精密计算机实现监控、控制、自
动供应及故障诊断等系统功能，是实现工业自动化的重要组成部分。
2、智能仪表的种类
智能仪表主要有温度计、压力计、流量计、倾角计、力矩计、内燃机
控制系统、多站系统、液压系统、液位计、泵浦控制系统、光学系统、机动车电子控制系统等。
3、智能仪表的工作原理
智能仪表采用与普通仪表类似的测量原理，但它的内部结构更为复杂，其内部包含精密的计算机系统，实现自动控制、监督、自动供应和故
障诊断等功能，以采集被检查的信号，根据被检查的信号信息，智能
仪表自动执行测量、控制和监控等功能。
4、智能仪表的应用技术
智能仪表的应用技术主要包括：对现场信号采集、处理，实现现场信
号在仪表里的转换；实现信号采集和仪表内部电路自动调节；传感器
技术应用，将检测的信号转化为有价值的信息，实现智能仪表的故障
诊断和信号输出；模块化技术应用，实现了智能仪表的应用空间扩展。
DPM智能电力仪表硬件组成及通信原理分析
收稿日期:1998年4月6日零,但并没有显式地拆除呼叫,此时路由器自动地拆除呼叫,中断信道,以避免不必要的通信费用。
当双方恢复通信时,路由器又自动建立呼叫,因此这种方案对于用户而言是透明的,由于ISDN 采用七号信令,建立与拆除呼叫的时间很短,只需要1～2秒,这种方案是可行的。
二,根据通信量的多少,动态地增减信道,采用M ultilink PP P 或BON Ding 协议,可将两个B 信道合并成一个128kbps 的信道供用户使用。
三,数据压缩,日前数据压缩方案的兼容性很差;但在将来,压缩控制协议和标准压缩算法的应用会提高兼容性,压缩比一般可以达到2 1。
四,分组过滤和协议期骗。
一些网络的额外开销,如R IP /SA P 分组等,并不需要建立ISDN 连接,其中一些这样的分组被直接过滤掉,另一些则由路由器代为回答,即为协议欺骗。
(2)安全ISDN 路由器采用呼叫方号码识别支持网络的安全性。
未被授权的号码将被拒绝访问。
(3)呼叫监控在ISDN 路由器中实现了呼叫监控功能,跟踪呼叫量,记录所有连接,以便于网络管理者优化网络性能。
利用呼叫监控功能还可以进一步实现计费功能。
参考文献1 Dervis Z.Deniz.IS DN and Its Ppplication to Lan Intercon-nection ,M cGraw -Hill Book Comp any ,1994.2 M C68360U scr 's M anual,M otorola Inc,1995.3 p SOSystem Docu mentation,Integrate Systems Inc,1996.4 谢希仁,陈鸣,张兴元,计算机网络,电子工业出版社,1994.5 周明天,汪文勇,T CP /IP 网络原理与技术,清华大学出版社,1993.6 W illiam S tallings .ISDN and Broad ban d ISDN with Frame Relay and AT M ,Prentice Hall,1995.DPM 智能电力仪表硬件组成及通信原理分析王 玫(南京机械高等专科学校电工电子教研室 南京210013)摘 要 本文主要分析了D PM 智能电力仪表的硬件组成、工作原理和运行机制,讨论了数据采集、数据通信、数据存储和人机交互等电路模块。
智能测控仪表系统的ＣＡＮ总线及接口研究
智能测控仪表系统的ＣＡＮ总线及接口研究摘要：分析了CAN现场总线特点，提出了智能测控仪表系统的CAN总线通信方案，阐述了智能仪表中通用CAN通信接口的硬件设计与软件实现框图。
关键词：智能测控仪表；CAN总线；单片机智能仪表是自动化学科的重要组成部分，随着科学技术的迅速发展及工业控制自动化程度的提高，尤其是微电子、计算机和通信技术日新月异的变化，对现场检测控制仪表的智能化程度的要求也越来越高，同时，工业生产规模也在不断扩大，对生产过程的集中监控要求也日趋迫切，这就要求仪表具备较强的远距离通讯的功能，智能仪表逐渐向数字化、网络化和智能化方向发展。
智能仪表一方面可以进行人机对话及与外部仪器设备对话，通过现场总线接入自动测试系统；另一方面，使用者借助面板上的键盘和显示屏，可用对话方式选择测量功能，设置参数。
现场总线的产生反映了仪器仪表自身发展的需要。
而在计算机数据传输领域内，长期以来使用RS―232通信标准，尽管被广泛的使用，但却是一种低数据速率和点对点的数据传输标准，无能力支持更高层次的计算机之间的功能操作。
同时，在复杂或大规模应用中，需要使用大量的传感器、执行器和控制器等，它们通常分布在非常广的范围内，所以在底层，的确需要一种造价低廉而又能适应工收现场环境的通信系统，现场总线就是在这种背景下应运而生的。
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的低层控制网络，是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
由于它适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向，在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性，它一经产生便成为全球工业自动化技术的热点，受到全世界的普遍关注。
自20世纪80年代末以来，有几种类型的现场总线技术己经发展成热并且广泛应用于特定的领域。
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的场合。
同步通信信息格式
同步字符（SYN1) 同步字符（SYN2) 数据（DATA)
➢差错校验
校验：串行通信重要环节，衡量通信系统的 指标
• 奇偶校验（Parity Check ） • CRC校验（Cyclic Redundancy Check ）
为1200 bps。 ▪ 若选定波特率因子和波特率，则相应的确定了对时
钟频率的要求。 1200＊16＝19200（时钟频率）
➢串行通信接收方式 异步通信方式（Asynchronous） 同步通信方式（Synchronous）
▪异步通信方式：也称“起止同步式”。
异步通信规程:
•一个字符（若干个字位）作为一个独立的信息单元； •信息单元内是同步的，但信息单元之间是异步的； •发送器和接收器可以没有共同的时钟； •目前智能仪表与微机测控系统中大多采用异步通信 方式。
半双工方式（Half-duplex）：数据的流动为双向，
但同一时刻只能一个方向传输。即交替地进行双向数 据传送。
全双工方式（Full-duplex）：同时可以进行双向数
据传输。
A 发送器
A 发送器 接收器
A 发送器 接收器
数据流 数据流 半双工
数据流 全双工
B 接收器
B 接收器 发送器
B 接收器 发送器
RS-232C的接口信号有：数据信号、控制信号和信 号地等，通常使用9芯扁平插头座来连接串行通信 线路。
工业上普遍使用RS-485串行接口标准, 因采用平 衡差分信号线, 故其数据传送率较RS-232C高, 传送距离也长。
单片机有串行口UART, 可以RS-232或 RS-485标 准传输数据。
5.2.2 串行通信的基本概念
➢EIA RS－232C标准
▪ 1969年， EIA制定的适合于DTE和DCE之间相互 连接与通信的串行通信规程。
▪ 最初为解决利用电话网进行通信的问题而提出。
通信线路的连接方式
➢数据传输率
▪ 每秒传输的二进制位数，单位为bps（bit per second ）也称比特率。
▪ 波特率―――每秒传输的“符号”（也称离散状 态）的个数。
【例如，每秒传送1个符号，则波特率为1波特】
▪ 在计算机中，一个“符号”的含义为高、低两种 电平，分别代表逻辑值“1”和“0”，所以每个 符号的信息量为1比特，此时波特率与比特率刚好 一致。
▪ 调制技术 FSK Frequency Shift Keying， PSK Phase Shift Keying PAM Pulse Amplitude Modulation
5.2.3串行通信接口标准
▪ 收发双方的同步方式 ▪ 传输控制步骤 ▪ 差错检验方式 ▪ 数据编码 ▪ 数据传输速度 ▪ 通信报文格式及控制字符的定义
5.2 串行总线通信
5.2.1 串行总线介绍
传统的通信接口包括并行和串行通信接口， 控制系统普遍使用串行通信方法。串行通信接口 标准有RS-232C、RS-422、RS-485等。
5.2.1 串行总线介绍
RS-232C以位串型方式传输数据，1位起始位、 5~8 位ASCII码数据及1~2位停止位，逻辑1的电 平是-15 ~ -5V，逻辑0的电平+5 ~ +15V。
➢串行通信的特点
▪ 数据在单条1位宽的传输线上按时间先后一位一位 地传送；节省传输线（优点）；数据传输率较低（缺 点）。
▪主要适用于长距离、低速率的通信中。
➢通信线路工作方式
单工方式（Simplex）：单行线（one way road）
计算机在进行数据的发送和接收时，线上的数据流动 只有一个方向。
5.1 概述
通信接口主要有以下类型：
串行通信接口 并行通信接口 USB接口（通用串行总线） 现场总线接口 以太网接口 电力网络 蓝牙技术：无线通信网络
5.2 串行总线通信
5.2.1 串行总线介绍 5.2.2 串行通信的基本概念 5.2.3 串行通信接口标准 5.2.4 典型的串行通信接口器件 5.2.5 串行多机通信
➢信号的调制与解调
▪ 信号远距离传Байду номын сангаас时，利用普通电话线进 行传输。
▪ 现在的电话网是模拟通信系统，它是为 传输语音信息而设计的。要在电话网上 传送数字信号，必须经过调制和解调
▪ 调制(Modulate)：数字信号->模拟（音频） 信号
▪ 解调(Demodulate)：模拟信号->数字信号
▪ 方法：选取音频范围某一频率的正（余）弦 模拟信号作为载波，用以运载所要传送的数 字信号。要用传送的数字信号改变载波信号 的幅值、频率或相位，使之在信道上传送； 到达信道另一端，再将数字信号从载波中取 出。
第五章 通信原理及接口 电路设计
华东理工大学信息学院自动化系
本章主要内容：
5.1 概述 5.2 串行总线通信 5.3 并行通信及接口电路 5.4 通用串行总线接口 – USB 5.5 蓝牙（Bluetooth）技术 5.6 现场总线通信标准
5.1 概述
控制系统的发展推动了智能仪表通信接口的 发展。仪表之间要进行信息交换和传输，这是通 过仪表的通信接口、按照一定的协议来实现的。 通信接口是各台仪表之间或仪表与PC机之间进行 信息交换和传输的联络装置。
异步传输数据格式：
停止位 或空闲 位
第n个字符 低位
高位
第n+1个字符 空闲位
1… 1 0
1/0 11…1 0 1/0
起始位
5-8位数据 位
奇偶校验 1、1 1 或2位停止位 2
▪同步通信方式
同步通信规程: • 发送器和接收器使用同一时钟源来同步 • 用二进制序列（同步字符）来表示开始发送有
效数据 • 如暂无数据发送，用同步字符填充 • 成批发送的数据，成为数据流或数据场 • 两类：面向字符型（BSC）；面向比特
▪ 但在其他一些场合（例如通信中采用的“相—幅” 复合调制技术，一个“符号”的信息含量就不是 一个比特，此时，波特率就不等于比特率。
➢波特率因子
F（时钟频率）＝波特率因子＊波特率 ▪ 波特率因子：数据传输率（波特率）与时钟频率之
间的比例系数 ▪ 给定时钟频率，选择不同的波特率因子可得到不同
的波特率。 例如：f = 19.2 kHz，若选波特率因子为16，则波特率