第五章通信原理及接口电路设计_智能仪表原理与设计.

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信号的调制与解调




信号远距离传输时，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 传输话音信息而设计的。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。 调制技术 FSK frequency shift keying， PSK Phase-Shift-Keying PAM Pulse Amplitude Modulation
5.1 概述 通信接口主要有以下类型：
异步串行通信接口
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、ZigBee
5.2来自百度文库串行总线通信
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
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
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）。
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
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奇偶校验（Parity Check ） 奇校验（Odd Parity）、偶校验（Even Parity） CRC校验（Cyclic Redundancy Check ）

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，-3~+3V 为过渡区。 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。

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 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）
第五章
通信原理及接口电路设计
电气工程学院 自动化教研室 杨成慧副教授 主讲 2016年4月21日
本章主要内容：
5.1 概述
5.2 串行总线通信 5.3通用串行总线 – USB
5.4现场总线技术及现场总线智能仪表 5.5 工业以太网及其通信程序设计 5.6 短程无线通信与蓝牙技术
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。
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。
全双工方式 （ Full-duplex ）：同时可以进行双向数
据传输。
A 发送器
数据流 数据流
B 接收器
A 发送器 接收器
半双工 数据流 全双工
B 接收器 发送器
A 发送器 接收器
B 接收器 发送器
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。 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。
主要适用于长距离、低速率的通信中。
通信线路工作方式（P131）工作模式 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。
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。
异步传输数据格式：（P130-131）
停止位 或空闲 位 1… 1 0
第n个字符 低位
高位
1/0
1 空闲位 1、 1 或2位停止位 2
第n+1个字符
11…1
0
1/0
起始位
5-8位数据 位
奇偶校验
同步通信方式
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同步通信规程: 发送器和接收器使用同一时钟源来同步 用二进制系列（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 （SDLC，HDLC） 传输速率高，适用于设备间工作速度比较接近 的场合。