提高LED顯示屏遠距離通訊穩定性的有效方法
發布時間:2012-10-31 責任編輯:echotang
本項目中的LED看板顯示屏是安裝在生產車間用來顯示實際產量和目標產量的看板,6塊規格相同的顯示屏分布在6個車間。相鄰車間之間電纜線長度大概在150~200m之間。距離之長加上車間裏運行的電機的幹擾,使得LED看板顯示屏通訊不正常,從而頻繁出現亂碼的現象。
經過仔細的分析,多次的試驗,我們先後從多方麵著手:硬件電路的改進、上位機和下位機通訊協議的改進,最終順利地解決了這個問題。下麵將最終解決問題的關鍵點進行詳細的分析和說明。
1、信號在傳輸過程中的衰減
不難理解,信號無論借助何種介質傳輸,都會在傳輸過程中產生衰減。我們可以把RS-485傳輸電纜看成是由若幹個電阻、電感和電容聯合組成的等效電路,如圖1所示。

導線的電阻對信號的影響很小,可以忽略不計。電纜的分布電容C主要是由雙絞線的兩條平行導線產生。信號的損失主要是由於電纜的分布電容和分布電感組成的LC低通濾波器。通訊波特率越高,信號衰減也會越大。常規電纜的衰減係數見表1。

因此,在傳輸數據量不是很大,傳輸速率要求不是很高的情況下,通常我們采用9600bps的波特率。
2、通信線路中的信號反射
除了信號衰減之外,影響信號傳輸的另一個因素是信號反射。阻抗不匹配和阻抗不連續是導致RS-485總線形成信號反射的兩個主要原因。
①阻抗不匹配,阻抗不匹配主要是485芯片與通訊線路之間的阻抗不匹配。之所以引起反射是因為在通訊線路空閑時,整個通訊線路信號雜亂無章,一旦此類反射信號觸發了485芯片輸入端的比較器,就會產生錯誤的信號。我們通常的解決方法是將RS-485總線的A、B線加上一定阻值的偏置電阻,分別拉高和拉低,這樣就不會出現不可預知的雜亂信號了。
②阻zu抗kang不bu連lian續xu,顧gu名ming思si義yi,與yu光guang從cong一yi種zhong媒mei質zhi進jin入ru另ling一yi種zhong媒mei質zhi時shi所suo引yin起qi的de反fan射she是shi相xiang似si的de。信xin號hao在zai傳chuan輸shu線xian末mo端duan突tu然ran遇yu到dao電dian纜lan阻zu抗kang很hen小xiao甚shen至zhi沒mei有you,信xin號hao在zai這zhe個ge地di方fang就jiu會hui引yin起qi反fan射she。消xiao除chu這zhe種zhong反fan射she最zui常chang用yong的de方fang法fa,是shi在zai電dian纜lan的de末mo端duan跨kua接jie一yi個ge與yu電dian纜lan的de特te性xing阻zu抗kang同tong樣yang大da小xiao的de終zhong端duan電dian阻zu,使shi電dian纜lan的de阻zu抗kang連lian續xu。由you於yu信xin號hao在zai電dian纜lan上shang的de傳chuan輸shu是shi雙shuang向xiang的de,因yin此ci,在zai通tong訊xun電dian纜lan的de另ling一yi端duan同tong樣yang要yao跨kua接jie一yi個ge相xiang同tong大da小xiao的de終zhong端duan電dian阻zu,如ru圖tu2所示。

tongguozhezhongfangfakeyiyidingchengdujianruoxinhaofanshedeyingxiang。danshi,zaishijiyingyongzhong,youyuchuanshudianlandetexingzukangyutongxunbotelvdengyingyonghuanjingyouguan,texingzukangbukenengyuzhongduandianzuwanquanxiangdeng,yinciwomenbunengwanquanbimianxinhaofanshedefasheng。
3、分布電容對RS-485總線傳輸性能的影響
RS-485傳輸電纜通常多為雙絞線,雙絞線的兩條平行導線之間即會產生電容。同時,電纜和大地之間也同樣存在類似很小的電容。由於RS-485總線上傳輸的信號是由無數的“1”和“0”位所組成的,所以當遇到0x01等特殊字節時,電平“0”使得分布電容得到充足的時間充電,而當電平“1”突然來到時,電容集聚的電荷不能在短時間之內放掉,因此導致信號位的變形,從而影響了整個數據傳輸的質量。
suoyi,yifangmianwomenyaojinliangxuanyongfenbudianrongjiaoxiaojizhiliangjiaohaodexianlanzuoweitongxinxian,lingyifangmianjinliangjiangditongxundebotelv,geidianrongchongzudeshijianqufangdian。
4、製定簡單可靠的RS-485通訊協議
當(dang)通(tong)訊(xun)距(ju)離(li)較(jiao)短(duan),應(ying)用(yong)環(huan)境(jing)幹(gan)擾(rao)小(xiao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),我(wo)們(men)有(you)時(shi)隻(zhi)需(xu)要(yao)簡(jian)單(dan)的(de)單(dan)向(xiang)通(tong)訊(xun)就(jiu)能(neng)實(shi)現(xian)項(xiang)目(mu)的(de)所(suo)有(you)功(gong)能(neng),但(dan)是(shi)大(da)部(bu)分(fen)應(ying)用(yong)環(huan)境(jing)並(bing)非(fei)如(ru)此(ci)理(li)想(xiang)。項(xiang)目(mu)前(qian)期(qi)綜(zong)合(he)布(bu)線(xian)的(de)是(shi)否(fou)專(zhuan)業(ye)(比如信號線與動力線要保持一定的距離)、通訊距離的不可決定性、通訊線路周圍幹擾程度、通訊線是否采用雙絞屏蔽線等等,這些因素都給係統的正常通訊帶來極大的影響。於是,製定一套完善的通訊協議就顯得尤為重要了。
jutifangfashijiangshujufenbaochuanshu,tongguojiangmeibaoshujujiashangzhentouhezhenweidefangshijiangshujudabao,qizhongzhenweiliuyigezijiezuoweixiaoyanzijie。xiaweijitongguojiangzijijisuandexiaoyanzijieyushangweijichuanshuguolaidexiaoyanzijiezuobijiao,congergeishangweijifachuzhiling,daodishizhongxinfasongganggangnabaoshujuhaishijiezhexiafaxiayibaoshuju,jiuzheyangyibaofawanzaifaxiayibao,zhizhifawanweizhi。tongguozheyangyizhongxiaoyanzhongfajizhi,womenjiukeyibinqidiaochucuodegailv,shidetongxunxitongzhengchangyunxing。
5、結語
在整個項目整改過程中,我們先後采用了以下手段:由於通訊線和動力電源線之間距離很近,且通訊線無屏蔽層,所以我們對所有通訊線纜進行更換;上位機和下位機均將通訊波特率設成可調,這樣可以根據調試過程中具體情況選擇合適的值;將通訊協議作了一些優化;通訊線纜的兩端加上120Ω的終端電阻
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