CN115473759B - 基于扩展rs485通讯接口实现多机通讯以及打印和存贮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于扩展RS485通讯接口实现多机通讯以及打印和存贮的方法，属于通讯技术领域。该方法基于标准的MODBUS通讯协议，通过自动识别主从机技术，以及通过制定详细的通讯指令，把需要监视、打印、U盘存贮的温度、湿度、光照度、转速、二氧化碳浓度、氧浓度以及压力等数据从主控制器或触摸屏上传输到扩展通讯板，再通过扩展通讯板分别上传到电脑上位机进行多机通讯监视、微型打印机打印和U盘加密存贮。本发明通过制定符合标准的MODBUS通讯协议指令，以及自动识别主从机技术，解决了只有一个RS485通讯串口且已经被使用了的情况下，同时进行电脑上位机软件多机通讯监视、微型打印机打印和U盘存贮，降低了研发成本。
Description
技术领域
本发明属于通讯技术领域，涉及基于扩展RS485通讯接口实现多机通讯以及打印和存贮的方法。
背景技术
随着实验室仪器对温度、湿度、光照度、转速、二氧化碳浓度、氧浓度以及压力等等实验数据的采集要求越来越高，有些需要通过电脑的上位机软件通讯监视这些实验数据，而且监视的实验数据可能包括多台仪器，有些需要通过打印机直接打印这些实验数据，有些需要通过U盘存贮这些实验数据。电脑上位机软件收到的数据虽然通过电脑也能实现历史记录，数据打印，保存到U盘等等，但由于上传到电脑的原始数据能够人工修改，因此就会给数据造假的机会，而直接通过打印机打印实验数据是不能造假的，而且针式打印机打印出来的数据也能长期保存；直接通过U盘保存数据如果是明文存贮，也有造假的机会，所以大部分仪器要求存贮到U盘的数据必须密文存贮，也就是加密，必须通过专用的软件才能打开，也就大大减少了造假的机会。
目前，实验室仪器产品的主控制器只集成了一个基于MODBUS通讯协议的RS485通讯接口，因此只能要么通过电脑上位机监视数据，要么通过打印板打印数据，要么通过U盘存贮板存贮数据，也就是三选一，不能三个同时具备。且有一部分仪器产品的RS485通讯接口连接了触摸屏，组成了触摸屏的控制系统，为了成本考虑，选择的低端触摸屏也只有一个RS485接口且无U盘接口，所以只能把主控制器做从机1，打印板做从机2，U盘存贮板做从机3，来实现打印和存贮，但却无法连接上位机软件来实现多机通讯。
故需要一种方法，来扩展主控制器上的RS485通讯接口，以便实现电脑上位机软件进行多机通讯来监视数据，针式打印机打印数据，U盘密文存贮数据。
而通过扩展主控板或触摸屏上的RS485通讯接口来同步进行电脑上位机软件监控，微型打印机打印，U盘存贮的方法，就能非常完美地解决上述问题，不仅满足了客户的需求，且大大降低了研发成本，非常有利于现有仪器的现场改装，也非常方便生产管理。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供基于扩展RS485通讯接口实现多机通讯以及打印和存贮的方法，以解决传统的主控制器或触摸屏只有一个RS485接口，不能同时进行电脑上位机多机通讯监视，数据打印，U盘存贮的问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于扩展RS485通讯接口实现多机通讯以及打印和存贮的方法，扩展通讯板自动识别做主机还是做从机：扩展通讯板上电后，首先做从机，把自己的通讯地址、通讯波特率、通讯格式初始化为2、9600、8N2，等待接收数据，如果在规定的时间内收到正确数据，则扩展通讯板自动识别为从机成功；如果在规定的时间内未收到数据，则自动初始化做主机，通讯波特率、通讯格式初始化为9600、8N2，再发送一帧握手数据，如果收到回复，则握手成功，扩展通讯板自动识别为做主机；如果在规定时间内无回复或回复数据不正确，则说明通讯失败，通讯系统故障；
扩展通讯板自动识别主从机方法如下：
1)扩展通讯板做从机，等待接收数据，如果在200毫秒内收到的数据如下：02H+08H+00H+00H+12H+34H+EDH+4FH，则自动识别为做从机；
2)如果扩展通讯板200毫秒内没收到上述1)的数据，则扩展通讯板改为做主机，发送握手数据如下：01H+08H+00H+00H+12H+34H+EDH+7CH；如果收到的回复数据如下：01H+08H+00H+00H+12H+34H+EDH+7CH，则自动识别为做主机；
3)如果200毫秒内没收到回复数据或数据不正确，则光报警，提示通讯失败。
可选的，若所述扩展通讯板识别做主机，主控制器做从机：
扩展通讯板RS485_1通讯接口与主控制器的RS485连接，从机通讯地址固定为1号地址，波特率固定为9600，通讯格式固定为8,N,2；N表示无奇偶校验；扩展通讯板和主控制器之间的通讯协议如下：
1)北京时间校正，打印时间间隔以及扩展通讯板RS485_2接口的通讯地址、波特率和通讯格式的读取：
扩展通讯板发送：01H+03H+00H+F5H+00H+0AH+CRC(L)+CRC(H)；
其中，01H表示与扩展通讯板通讯的主控制器通讯地址；03H表示读命令；00F5H表示通讯地址参数通讯位址；000AH表示连读10个数据，包括通讯地址、通讯波特率、通讯格式、打印时间间隔、年、月、日、小时、分以及允许北京时间更新标志；CRC(L)表示CRC校验低位；CRC(H)表示CRC校验高位；其中通讯地址、通讯波特率、通讯格式、打印时间间隔、年、月、日、小时、分以及允许北京时间更新标志on都是在主控板上通过液晶显示和按键操作设置；
主控制器返回：01H+03H+14H+00+通讯地址+00+通讯波特率+00+通讯格式+00+打印时间+00+年+00+月+00+日+00+小时+00+分+00+on+CRC(L)+CRC(H)；
通讯地址、通讯波特率和通讯格式是上传数据到电脑的扩展通讯板的RS485_2接口的通讯地址，通讯波特率和通讯格式；其中通讯波特率为0，代表1200bps；为1，代表2400；为2，代表4800；为3，代表9600；为4，代表19200；为5，代表38400；通讯格式为3代表8，N，2；为4，代表8，E，1；为5代表8，O，1；其中，E表示偶校验，O表示奇校验；
打印时间：微型打印机打印数据的时间间隔，单位为分钟；
年，月，日，小时，分：代表的是当前的北京时间；
On：为1，则说明允许北京时间校正，把年，月，日，小时，分更新；为0，不允许北京时间更新；北京时间更新完毕后，扩展通讯板发送01H+06H+00H+FEH+00H+00H+E8H+3AH，把on改为0，主控制器则会返回01H+06H+00H+FEH+00H+00H+E8H+3AH确认；
2)测量数据读取：
扩展通讯板发送：01H+03H+00H+F8H+00H+14H+CRC(L)+CRC(H)；
其中，00F8H表示运行时间参数的通讯位址；0014H表示从运行时间开始读，连读20个数据；
主控制器返回：01H+03H+28H+运行时间高位+运行时间低位+设定时间高位+设定时间低位+测量温度高位+测量温度低位+设定温度高位+设定温度低位+测量湿度高位+测量湿度低位+设定湿度高位+设定湿度低位+测量光照高位+测量光照低位+设定光照高位+设定光照低位+测量转速高位+测量转速低位+设定转速高位+设定转速低位+测量CO2浓度高位+测量CO2浓度低位+设定CO2浓度高位+设定CO2浓度低位+测量O2浓度高位+测量O2浓度低位+设定O2浓度高位+设定O2浓度低位+测量压力高位+测量压力低位+设定压力高位+设定压力低位+备份1高位+备份1低位+备份2高位+备份2低位+备份3高位+备份3低位+备份4高位+备份4低位+CRC(L)+CRC(H)；
3)根据扩展通讯板接收的打印时间，以及时间、温度、湿度、光照、转速、CO2浓度和O2浓度等等数据，分别通过打印机接口打印数据以及存贮加密数据到板载的存贮器，用户可通过U盘拷贝出存贮的加密数据；
4)扩展通讯板通过RS485_2接口上传数据到电脑；该RS485_2接口的通讯地址、通讯波特率和通讯格式来自于从主控制器上读取的通讯地址、通讯波特率和通讯格式；通讯地址、通讯波特率和通讯格式通过主控制器上的按键和液晶显示设置；扩展通讯板上RS485_2接口的通讯地址、通讯波特率和通讯格式的通讯位址分别为00F5H,00F6H,00F7H，是从主控制器上读取过来的；
电脑上位机发送：通讯地址+03H+00H+F8H+00H+14H+CRC(L)+CRC(H)；
扩展通讯板返回：通讯地址+03H+28H+运行时间高位+运行时间低位+设定时间高位+设定时间低位+测量温度高位+测量温度低位+设定温度高位+设定温度低位+测量湿度高位+测量湿度低位+设定湿度高位+设定湿度低位+测量光照高位+测量光照低位+设定光照高位+设定光照低位+测量转速高位+测量转速低位+设定转速高位+设定转速低位+测量CO2浓度高位+测量CO2浓度低位+设定CO2浓度高位+设定CO2浓度低位+测量O2浓度高位+测量O2浓度低位+设定O2浓度高位+设定O2浓度低位+测量压力高位+测量压力低位+设定压力高位+设定压力低位+备份1高位+备份1低位+备份2高位+备份2低位+备份3高位+备份3低位+备份4高位+备份4低位+CRC(L)+CRC(H)；
终端用户为实现多机通讯，通过主控制器上的轻触按键操作和液晶显示来把通讯地址修改为需要的地址，1号仪器、2号仪器、3号仪器和4号仪器对应的地址为1、2、3、4；波特率和通讯格式修改到与电脑上位机软件的波特率和通讯格式一致，实现对1号仪器、2号仪器、3号仪器和4号仪器的电脑上位机多机数据监视。
可选的，若所述扩展通讯板识别做从机，则触摸屏做主机；
主控制器的RS485接口固定为从机1号地址，扩展通讯板的RS485_1通讯接口固定为从机2号地址，主控制器的RS485通讯接口以及扩展通讯板的RS485_1通讯接口与触摸屏RS485通讯接口连接，触摸屏做主机对主控板进行正常的读写操作，对扩展通讯板连续写数据；波特率固定为9600，通讯格式固定为8,N,2；触摸屏对扩展通讯板的通讯协议如下：
1)触摸屏发送：02H+10H+00H+F8H+00H+14H+28H+运行时间高位+运行时间低位+设定时间高位+设定时间低位+测量温度高位+测量温度低位+设定温度高位+设定温度低位+测量湿度高位+测量湿度低位+设定湿度高位+设定湿度低位+测量光照高位+测量光照低位+设定光照高位+设定光照低位+测量转速高位+测量转速低位+设定转速高位+设定转速低位+测量CO2浓度高位+测量CO2浓度低位+设定CO2浓度高位+设定CO2浓度低位+测量O2浓度高位+测量O2浓度低位+设定O2浓度高位+设定O2浓度低位+测量压力高位+测量压力低位+设定压力高位+设定压力低位+打印时间间隔+通讯地址+高四位通讯波特率+低四位的通讯格式+年+月+日+小时+分+CRC(L)+CRC(H)；其中的打印时间间隔通过触摸屏上设置；通讯地址、通讯波特率和通讯格式是扩展通讯板上的RS485_2接口的通讯地址、通讯波特率和通讯格式，在触摸屏上通过参数设置；高四位的通讯波特率表示波特率放在字节的高四位bit上，低四位的通讯格式表示通讯格式放在该字节的低四位bit上；年，月，日，小时，分是触摸屏上的实时北京时间；
扩展通讯板返回：02H+10H+00H+F8H+00H+14H+41H+C4H，以确认收到的数据；
2)扩展通讯板根据接收到的打印时间间隔，以及实时北京时间年、月、日、小时和分，以及时间、温度、湿度、光照、转速、CO2浓度和O2浓度等等数据，来进行打印机接口打印数据和数据加密存贮到板载存贮器，可通过插入U盘将存贮器的加密数据拷贝到U盘；
3)触摸屏发送：02H+03H+00H+03H+00H+01H+CRC(L)+CRC(H)
扩展通讯板返回：02H+03H+02H+状态位高位+状态位低位+CRC(L)+CRC(H)
触摸屏上显示U盘的状态，0003H为读取的U盘状态字；
若读取到0003H的0bit位为1，则表示扩展通讯板已经插入U盘；
若读取到0003H的0bit位为0，则表示扩展通讯板没插U盘；
若读取到0003H的1bit位为1，则表示正在从扩展通讯板上导出数据到U盘；
若读取到0003H的1bit位为0，则表示扩展通讯板未导出数据到U盘；
若读取到0003H的2bit位为1，则表示正在清除扩展通讯板上的历史数据；
若读取到0003H的2bit位为0，则表示未在清除扩展通讯板上的历史数据；
4)扩展通讯板通过RS485_2接口上传数据到电脑上位机，该接口的通讯地址、通讯波特率和通讯格式是通过触摸屏下发到扩展通讯板上的；通讯地址、通讯波特率和通讯格式通过触摸屏上设置的；
电脑发送：通讯地址+03H+00H+F8H+00H+14H+CRC(L)+CRC(H)
扩展通讯板返回：通讯地址+03H+28H+运行时间高位+运行时间低位+设定时间高位+设定时间低位+测量温度高位+测量温度低位+设定温度高位+设定温度低位+测量湿度高位+测量湿度低位+设定湿度高位+设定湿度低位+测量光照高位+测量光照低位+设定光照高位+设定光照低位+测量转速高位+测量转速低位+设定转速高位+设定转速低位+测量CO2浓度高位+测量CO2浓度低位+设定CO2浓度高位+设定CO2浓度低位+测量O2浓度高位+测量O2浓度低位+设定O2浓度高位+设定O2浓度低位+测量压力高位+测量压力低位+设定压力高位+设定压力低位+备份1高位+备份1低位+备份2高位+备份2低位+备份3高位+备份3低位+备份4高位+备份4低位+CRC(L)+CRC(H)；
终端用户为实现多机通讯，通过触摸屏操作来把通讯地址修改为需要的地址，1号仪器、2号仪器、3号仪器和4号仪器对应的地址为1、2、3、4；波特率和通讯格式修改到与电脑上位机软件的波特率和通讯格式一致，实现对1号仪器、2号仪器、3号仪器和4号仪器的电脑上位机多机通讯数据监视。
本发明的有益效果在于：本发明提供的扩展RS485通讯接口的方法来实现数据电脑上位机监控，数据打印，数据U盘存贮的方法，不仅解决了目前现有的技术瓶颈，满足了客户的需求，而且有效降低了生产成本，提高了研发的额效率，还非常便于售后和生产的维护管理。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明所述扩展通讯板做主机应用；
图2为本发明所述扩展通讯板做从机应用。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明设计了一种扩展通讯板，通过该扩展通讯板，扩展出RS485_1通讯接口，RS485_2通讯接口，打印机接口，U盘存贮接口。扩展出来的RS485_1通讯接口，既可以选择做主机，又可以选择做从机，用于和主控制器或者触摸屏的连接通讯；扩展出来的RS485_2接口，只能做从机，用于和电脑上位机的连接；扩展出来的打印机接口，用于打印数据；扩展出来的U盘存贮接口，用于U盘存贮数据。如果实验室仪器的主控制器没有连接触摸屏，则该转换控制板的RS485_1通讯接口做主机，来扩展主控制器的RS485接口；如果试验器仪器产品的主控制器已经连接了触摸屏，则该扩展通讯板RS485_1通讯接口做从机，来扩展触摸屏上的RS485通讯接口。RS485_1通讯接口主机和从机设置是通过自动识别主从机技术来实现。
进一步地，如果扩展通讯板RS485_1通讯接口做主机，则通讯协议如下：
扩展通讯板RS485_1通讯接口与主控制器的RS485连接，扩展通讯板的RS485_1通讯接口做主机从主控制器上读取数据，扩展通讯板的通讯地址固定为1号地址，波特率固定为9600，通讯格式固定为8,N,2。
1)北京时间校正，打印时间间隔以及做从机时的通讯地址，波特率，通讯格式的读取：
扩展通讯板发送：01H+03H+00H+F5H+00H+0AH+CRC(L)+CRC(H)
主控制器返回：01H+03H+14H+00+通讯地址+00+通讯波特率+00+通讯格式+00+打印时间+00+年+00+月+00+日+00+小时+00+分+00+on+CRC(L)+CRC(H)；
注：通讯地址，通讯波特率，通讯格式是上传数据到电脑的扩展通讯板的RS485_2接口所需。其中通讯波特率为0，代表1200；为1，代表2400；为2，代表4800；为3，代表9600；为4，代表19200。为5，代表38400。通讯格式为3代表8，N，2；为4，代表8，E，1；为5代表8，O，1。
打印时间：微型打印机打印数据的时间间隔，单位为分钟。
On：为1，则说明允许北京时间校正，把年，月，日，小时，分更新。为0，不允许北京时间更新。北京时间更新完毕后，扩展通讯板发送01H+06H+00H+FEH+00H+00H+E8H+3AH(把on改为0)，主控制器则会返回01H+06H+00H+FEH+00H+00H+E8H+3AH确认。
2)测量数据读取：
扩展通讯板发送：01+03H+00H+F8H+00H+14H+CRC(L)+CRC(H)
主控制器返回：01+03H+28H+运行时间高位+运行时间低位+设定时间高位+设定时间低位+测量温度高位+测量温度低位+设定温度高位+设定温度低位+测量湿度高位+测量湿度低位+设定湿度高位+设定湿度低位+测量光照高位+测量光照低位+设定光照高位+设定光照低位+测量转速高位+测量转速低位+设定转速高位+设定转速低位+测量CO2浓度高位+测量CO2浓度低位+设定CO2浓度高位+设定CO2浓度低位+测量O2浓度高位+测量O2浓度低位+设定O2浓度高位+设定O2浓度低位+测量压力高位+测量压力低位+设定压力高位+设定压力低位+备份1高位+备份1低位+备份2高位+备份2低位+备份3高位+备份3低位+备份4高位+备份4低位+CRC(L)+CRC(H).
3)根据以上扩展通讯板接收的打印时间，以及测量数据进行时间，温度，湿度，光照，转速，CO2浓度，O2浓度，再分别通过打印机接口打印数据，通过U盘存贮接口存贮加密数据到U盘。
4)扩展通讯板通过RS485_2接口上传数据到电脑(通讯地址，波特率，通讯格式根据从主控板上读取的地址+波特率+通讯格式，通过笔段式液晶显示器和轻触按键手动设置)
电脑上位机发送：通讯地址+03H+00H+F8H+00H+14H+CRC(L)+CRC(H)
转换控制板返回：通讯地址+03H+28H+运行时间高位+运行时间低位+设定时间高位+设定时间低位+测量温度高位+测量温度低位+设定温度高位+设定温度低位+测量湿度高位+测量湿度低位+设定湿度高位+设定湿度低位+测量光照高位+测量光照低位+设定光照高位+设定光照低位+测量转速高位+测量转速低位+设定转速高位+设定转速低位+测量CO2浓度高位+测量CO2浓度低位+设定CO2浓度高位+设定CO2浓度低位+测量O2浓度高位+测量O2浓度低位+设定O2浓度高位+设定O2浓度低位+测量压力高位+测量压力低位+设定压力高位+设定压力低位+备份1高位+备份1低位+备份2高位+备份2低位+备份3高位+备份3低位+备份4高位+备份4低位+CRC(L)+CRC(H)。
进一步地，如果识别扩展通讯板RS485_1通讯接口做从机，则扩展通讯板的RS485_1通讯接口与触摸屏RS485通讯接口连接，触摸屏做主机连续写数据给扩展通讯板，扩展通讯板的通讯地址固定为2号地址，波特率固定为9600，通讯格式固定为8,N,2,通讯协议如下：
1)触摸屏发送：02H+10H+00H+F8H+00H+14H+28H+运行时间高位+运行时间低位+设定时间高位+设定时间低位+测量温度高位+测量温度低位+设定温度高位+设定温度低位+测量湿度高位+测量湿度低位+设定湿度高位+设定湿度低位+测量光照高位+测量光照低位+设定光照高位+设定光照低位+测量转速高位+测量转速低位+设定转速高位+设定转速低位+测量CO2浓度高位+测量CO2浓度低位+设定CO2浓度高位+设定CO2浓度低位+测量O2浓度高位+测量O2浓度低位+设定O2浓度高位+设定O2浓度低位+测量压力高位+测量压力低位+设定压力高位+设定压力低位+打印时间间隔+通讯地址+波特率(高四位)通讯格式(低四位)+年+月+日+小时+分+CRC(L)+CRC(H).
扩展通讯板返回：02H+10H+00H+F8H+00H+14H+41H+C4H
2)扩展通讯板根据接收的打印时间间隔，以及年，月，日，小时，分，以及测量数据进行时间，温度，湿度，光照，转速，CO2浓度，O2浓度，再分别通过打印机接口打印数据，通过U盘存贮接口存贮加密数据到U盘。
3)触摸屏发送：02H+03H+00H+03H+00H+01H+CRC(L)+CRC(H)
扩展通讯板返回：02H+03H+02H+状态位高位+状态位低位+CRC(L)+CRC(H)
0003H.0→插入U盘0未插入1插入0003H.1—>导出数据0未导出
1正在导出0003H.2→清除历史数据0未清除1正在清除……
4)扩展通讯板通过RS485_2接口上传数据到电脑上位机(通讯地址，波特率，通讯格式根据从触摸屏上下发的通讯地址+通讯波特率+通讯格式，在触摸屏上手动设置)
电脑发送：通讯地址+03H+00H+F8H+00H+14H+CRC(L)+CRC(H)
扩展通讯板返回：通讯地址+03H+28H+运行时间高位+运行时间低位+设定时间高位+设定时间低位+测量温度高位+测量温度低位+设定温度高位+设定温度低位+测量湿度高位+测量湿度低位+设定湿度高位+设定湿度低位+测量光照高位+测量光照低位+设定光照高位+设定光照低位+测量转速高位+测量转速低位+设定转速高位+设定转速低位+测量CO2浓度高位+测量CO2浓度低位+设定CO2浓度高位+设定CO2浓度低位+测量O2浓度高位+测量O2浓度低位+设定O2浓度高位+设定O2浓度低位+测量压力高位+测量压力低位+设定压力高位+设定压力低位+备份1高位+备份1低位+备份2高位+备份2低位+备份3高位+备份3低位+备份4高位+备份4低位+CRC(L)+CRC(H)。
实施例：
假设有一种液晶显示的二氧化碳培养箱已经在终端客户处，以前客户只有电脑上位机软件监视，现在客户提出需要加装微型打印机打印和U盘存贮功能。工作人员去现场，并参阅图1所示接线。以前是电脑上位机通过USB转RS485连接到主控板上的RS485接口上，现改为电脑上位机通过USB转RS485连接到扩展通讯板上的RS485_2接口上，再把主控制器上的RS485接口连接到扩展通讯板上的RS485_1接口上，微型打印机连接到打印接口上，U盘存贮接口可以插入U盘。接线完成后，上电通过自动识别主从机技术识别到扩展通讯板为主机，通过液晶显示和按键面板设置打印时间间隔，以及校准实时北京时间。通过上述的接线和参数设置后，扩展通讯板就能根据本发明所制定的指令自动进行数据的读取，非常方便地就能实现客户提出的要求，同时进行电脑上位机多机通讯监视，打印机打印和U盘存贮。
再假设有三台触摸屏的二氧化碳培养箱已经在终端客户处，且触摸屏也只有一个RS485接口，以前客户只需要U盘存贮数据，现在客户提出需要加装微型打印机打印数据和电脑上位机多机监视数据。工作人员带着升级后的触摸屏程序和扩展通讯板去现场后，首先升级触摸屏程序，再参阅图2所示更改接线，将扩展通讯板上的RS485_1接口并接到触摸屏的RS485和主控制器的RS485接口上，将电脑上位机通过USB转RS485转换器连接到扩展通讯板上的RS485_2接口上，微型打印机连接到打印接口上，U盘存贮接口插入U盘。接线完成后，上电后通过自动识别主从机技术识别到扩展通讯板为从机，通过触摸屏设置好打印时间间隔以及多机通讯的通讯地址，波特率和通讯格式。通过上述的操作后，触摸屏就能根据本发明所制定的指令将数据自动发送给扩展通讯板，非常方便地就能实现客户提出的要求，同时进行电脑上位机多机通讯监视，打印机打印和U盘存贮。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.基于扩展RS485通讯接口实现多机通讯以及打印和存贮的方法，其特征在于：
设计一种扩展通讯板，通过该扩展通讯板，扩展出RS485_1通讯接口、RS485_2通讯接口、打印机接口和U盘存贮接口；
扩展出来的RS485_1通讯接口，选择做主机或选择做从机，用于和主控制器或者触摸屏的连接通讯；
扩展出来的RS485_2通讯接口，做从机，用于和电脑上位机的连接；
扩展出来的打印机接口，用于打印数据；
扩展出来的U盘存贮接口，用于U盘存贮数据；
如果实验室仪器的主控制器没有连接触摸屏，则该扩展通讯板的RS485_1通讯接口做主机，来扩展主控制器的RS485接口；
如果实验室仪器的主控制器已经连接了触摸屏，则该扩展通讯板RS485_1通讯接口做从机，来扩展触摸屏上的RS485通讯接口；
扩展通讯板自动识别做主机还是做从机：扩展通讯板上电后，首先做从机，把自己的通讯地址、通讯波特率、通讯格式初始化为2、9600、8,N,2，等待接收数据，如果在规定的时间内收到正确数据，则扩展通讯板自动识别为从机成功；如果在规定的时间内未收到数据，则自动初始化做主机，通讯波特率、通讯格式初始化为9600、8,N,2，再发送一帧握手数据，如果收到回复，则握手成功，扩展通讯板自动识别为做主机；如果在规定时间内无回复或回复数据不正确，则说明通讯失败，通讯系统故障；N表示无奇偶校验；
扩展通讯板自动识别主从机方法如下：
1)扩展通讯板做从机，等待接收数据，如果在200毫秒内收到的数据如下：02H+08H+00H+00H+12H+34H+EDH+4FH，则自动识别为做从机；
2)如果扩展通讯板200毫秒内没收到上述1)的数据，则扩展通讯板改为做主机，发送握手数据如下：01H+08H+00H+00H+12H+34H+EDH+7CH；如果收到的回复数据如下：01H+08H+00H+00H+12H+34H+EDH+7CH，则自动识别为做主机；
3)如果200毫秒内没收到回复数据或数据不正确，则光报警，提示通讯失败；
若扩展通讯板做从机，主控制器的RS485通讯接口以及扩展通讯板的RS485_1通讯接口与触摸屏RS485通讯接口连接，触摸屏做主机对主控制器进行正常的读写操作，对扩展通讯板连续写数据；波特率固定为9600，通讯格式固定为8,N,2；
若扩展通讯板做主机，扩展通讯板RS485_1通讯接口与主控制器的RS485连接，扩展通讯板的RS485_1通讯接口做主机从主控制器上读取数据，从机的通讯地址固定为1号地址，波特率固定为9600，通讯格式固定为8,N,2；
扩展通讯板做主机或做从机是指扩展通讯板的RS485_1通讯接口做主机或做从机。
2.根据权利要求1所述的基于扩展RS485通讯接口实现多机通讯以及打印和存贮的方法，其特征在于：若所述扩展通讯板识别做主机，主控制器做从机：
扩展通讯板和主控制器之间的通讯协议如下：
1)北京时间校正，打印时间间隔以及扩展通讯板RS485_2通讯接口的通讯地址、波特率和通讯格式的读取：
扩展通讯板发送：01H+03H+00H+F5H+00H+0AH+CRC(L)+CRC(H)；
其中，01H表示与扩展通讯板通讯的主控制器通讯地址；03H表示读命令；00F5H表示通讯地址参数通讯位址；000AH表示连读10个数据，包括通讯地址、通讯波特率、通讯格式、打印时间间隔、年、月、日、小时、分以及允许北京时间更新标志；CRC(L)表示CRC校验低位；CRC(H)表示CRC校验高位；其中通讯地址、通讯波特率、通讯格式、打印时间间隔、年、月、日、小时、分以及允许北京时间更新标志on都是在主控制器上通过液晶显示和按键操作设置；
主控制器返回：01H+03H+14H+00+通讯地址+00+通讯波特率+00+通讯格式+00+打印时间+00+年+00+月+00+日+00+小时+00+分+00+on+CRC(L)+CRC(H)；
通讯地址、通讯波特率和通讯格式是上传数据到电脑的扩展通讯板的RS485_2通讯接口的通讯地址，通讯波特率和通讯格式；其中通讯波特率为0，代表1200bps；为1，代表2400；为2，代表4800；为3，代表9600；为4，代表19200；为5，代表38400；通讯格式为3代表8,N,2；为4，代表8，E，1；为5代表8，O，1；其中，E表示偶校验，O表示奇校验；
打印时间：微型打印机打印数据的时间间隔，单位为分钟；
年，月，日，小时，分：代表的是当前的北京时间；
on：为1，则说明允许北京时间校正，把年，月，日，小时，分更新；为0，不允许北京时间更新；北京时间更新完毕后，扩展通讯板发送01H+06H+00H+FEH+00H+00H+E8H+3AH，把on改为0，主控制器则会返回01H+06H+00H+FEH+00H+00H+E8H+3AH确认；
2)测量数据读取：
扩展通讯板发送：01H+03H+00H+F8H+00H+14H+CRC(L)+CRC(H)；
其中，00F8H表示运行时间参数的通讯位址；0014H表示从运行时间开始读，连读20个数据；
主控制器返回：01H+03H+28H+运行时间高位+运行时间低位+设定时间高位+设定时间低位+测量温度高位+测量温度低位+设定温度高位+设定温度低位+测量湿度高位+测量湿度低位+设定湿度高位+设定湿度低位+测量光照高位+测量光照低位+设定光照高位+设定光照低位+测量转速高位+测量转速低位+设定转速高位+设定转速低位+测量CO2浓度高位+测量CO2浓度低位+设定CO2浓度高位+设定CO2浓度低位+测量O2浓度高位+测量O2浓度低位+设定O2浓度高位+设定O2浓度低位+测量压力高位+测量压力低位+设定压力高位+设定压力低位+备份1高位+备份1低位+备份2高位+备份2低位+备份3高位+备份3低位+备份4高位+备份4低位+CRC(L)+CRC(H)；
3)根据扩展通讯板接收的打印时间，以及时间、温度、湿度、光照、转速、CO2浓度和O2浓度数据，分别通过打印机接口打印数据以及存贮加密数据到板载的存贮器，用户能够通过U盘拷贝出存贮的加密数据；
4)扩展通讯板通过RS485_2通讯接口上传数据到电脑；该RS485_2通讯接口的通讯地址、通讯波特率和通讯格式来自于从主控制器上读取的通讯地址、通讯波特率和通讯格式；通讯地址、通讯波特率和通讯格式通过主控制器上的按键和液晶显示设置；扩展通讯板上RS485_2通讯接口的通讯地址、通讯波特率和通讯格式的通讯位址分别为00F5H,00F6H,00F7H，是从主控制器上读取过来的；
电脑上位机发送：通讯地址+03H+00H+F8H+00H+14H+CRC(L)+CRC(H)；
扩展通讯板返回：通讯地址+03H+28H+运行时间高位+运行时间低位+设定时间高位+设定时间低位+测量温度高位+测量温度低位+设定温度高位+设定温度低位+测量湿度高位+测量湿度低位+设定湿度高位+设定湿度低位+测量光照高位+测量光照低位+设定光照高位+设定光照低位+测量转速高位+测量转速低位+设定转速高位+设定转速低位+测量CO2浓度高位+测量CO2浓度低位+设定CO2浓度高位+设定CO2浓度低位+测量O2浓度高位+测量O2浓度低位+设定O2浓度高位+设定O2浓度低位+测量压力高位+测量压力低位+设定压力高位+设定压力低位+备份1高位+备份1低位+备份2高位+备份2低位+备份3高位+备份3低位+备份4高位+备份4低位+CRC(L)+CRC(H)；
终端用户为实现多机通讯，通过主控制器上的轻触按键操作和液晶显示来把通讯地址修改为需要的地址，1号仪器、2号仪器、3号仪器和4号仪器对应的地址为1、2、3、4；波特率和通讯格式修改到与电脑上位机软件的波特率和通讯格式一致，实现对1号仪器、2号仪器、3号仪器和4号仪器的电脑上位机多机数据监视。
3.根据权利要求2所述的基于扩展RS485通讯接口实现多机通讯以及打印和存贮的方法，其特征在于：若所述扩展通讯板识别做从机，则触摸屏做主机；
主控制器的RS485接口固定为从机1号地址，扩展通讯板的RS485_1通讯接口固定为从机2号地址，触摸屏对扩展通讯板的通讯协议如下：
1)触摸屏发送：02H+10H+00H+F8H+00H+14H+28H+运行时间高位+运行时间低位+设定时间高位+设定时间低位+测量温度高位+测量温度低位+设定温度高位+设定温度低位+测量湿度高位+测量湿度低位+设定湿度高位+设定湿度低位+测量光照高位+测量光照低位+设定光照高位+设定光照低位+测量转速高位+测量转速低位+设定转速高位+设定转速低位+测量CO2浓度高位+测量CO2浓度低位+设定CO2浓度高位+设定CO2浓度低位+测量O2浓度高位+测量O2浓度低位+设定O2浓度高位+设定O2浓度低位+测量压力高位+测量压力低位+设定压力高位+设定压力低位+打印时间间隔+通讯地址+高四位通讯波特率+低四位的通讯格式+年+月+日+小时+分+CRC(L)+CRC(H)；其中的打印时间间隔通过触摸屏上设置；通讯地址、通讯波特率和通讯格式是扩展通讯板上的RS485_2通讯接口的通讯地址、通讯波特率和通讯格式，在触摸屏上通过参数设置；高四位的通讯波特率表示波特率放在字节的高四位bit上，低四位的通讯格式表示通讯格式放在该字节的低四位bit上；年，月，日，小时，分是触摸屏上的实时北京时间；
扩展通讯板返回：02H+10H+00H+F8H+00H+14H+41H+C4H，以确认收到的数据；
2)扩展通讯板根据接收到的打印时间间隔，以及实时北京时间年、月、日、小时和分，以及时间、温度、湿度、光照、转速、CO2浓度和O2浓度数据，来进行打印机接口打印数据和数据加密存贮到板载存贮器，以能够通过插入U盘将存贮器的加密数据拷贝到U盘；
3)触摸屏发送：02H+03H+00H+03H+00H+01H+CRC(L)+CRC(H)
扩展通讯板返回：02H+03H+02H+状态位高位+状态位低位+CRC(L)+CRC(H)
触摸屏上显示U盘的状态，0003H为读取的U盘状态字；
若读取到0003H的0bit位为1，则表示扩展通讯板已经插入U盘；
若读取到0003H的0bit位为0，则表示扩展通讯板没插U盘；
若读取到0003H的1bit位为1，则表示正在从扩展通讯板上导出数据到U盘；
若读取到0003H的1bit位为0，则表示扩展通讯板未导出数据到U盘；
若读取到0003H的2bit位为1，则表示正在清除扩展通讯板上的历史数据；
若读取到0003H的2bit位为0，则表示未在清除扩展通讯板上的历史数据；
4)扩展通讯板通过RS485_2通讯接口上传数据到电脑上位机，该接口的通讯地址、通讯波特率和通讯格式是通过触摸屏下发到扩展通讯板上的；通讯地址、通讯波特率和通讯格式通过触摸屏上设置的；
电脑发送：通讯地址+03H+00H+F8H+00H+14H+CRC(L)+CRC(H)
扩展通讯板返回：通讯地址+03H+28H+运行时间高位+运行时间低位+设定时间高位+设定时间低位+测量温度高位+测量温度低位+设定温度高位+设定温度低位+测量湿度高位+测量湿度低位+设定湿度高位+设定湿度低位+测量光照高位+测量光照低位+设定光照高位+设定光照低位+测量转速高位+测量转速低位+设定转速高位+设定转速低位+测量CO2浓度高位+测量CO2浓度低位+设定CO2浓度高位+设定CO2浓度低位+测量O2浓度高位+测量O2浓度低位+设定O2浓度高位+设定O2浓度低位+测量压力高位+测量压力低位+设定压力高位+设定压力低位+备份1高位+备份1低位+备份2高位+备份2低位+备份3高位+备份3低位+备份4高位+备份4低位+CRC(L)+CRC(H)；
终端用户为实现多机通讯，通过触摸屏操作来把通讯地址修改为需要的地址，1号仪器、2号仪器、3号仪器和4号仪器对应的地址为1、2、3、4；波特率和通讯格式修改到与电脑上位机软件的波特率和通讯格式一致，实现对1号仪器、2号仪器、3号仪器和4号仪器的电脑上位机多机通讯数据监视。
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