企業(yè)變配電站電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究和應(yīng)用.doc

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文企業(yè)變配電站電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究和應(yīng)用姓名：桑雷申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：動力工程指導(dǎo)教師：謝輝;劉九權(quán)20030401中文摘要朝柴和思益公司電力系統(tǒng)的自動化程度普遍較低，主要依靠人工對電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進行采集，抄錄數(shù)據(jù)少，且容易出錯，無法實現(xiàn)準(zhǔn)確的負(fù)荷分析和管理，無法保證電力系統(tǒng)運行的可靠性。本文對朝柴和思益公司變配電站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和軟件的開發(fā)進行了原理和技術(shù)上的討論，其要點簡述如下：本文所涉及的內(nèi)容采用分布、分層技術(shù)，以全電子式多功能電能表為硬件核心，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用串行通信技術(shù)和計算機數(shù)字信號處理技術(shù)，把電力系統(tǒng)的安全、可靠運行與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接為一個有機的整體，完成變配電站電力參數(shù)測量和監(jiān)視、事故記錄與分析、數(shù)據(jù)存儲、處理、共享等全部功能。主要工作是按多功能電能表通信規(guī)約及編程語言開發(fā)串口通信組件和數(shù)據(jù)采集軟件，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享。關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控自動讀表網(wǎng)絡(luò)，認(rèn)，：，、”。，：，獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得盤盜盤莖或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者虢抵簽字嘿蘆。：年月辛日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解盔盜盤堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)苤盜盤堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名導(dǎo)師簽名：鋤撂簽字日期：。；年）月弓日簽字目期：扣？年月日第一章緒論第一章緒論研究背景及動機朝柴、思益公司的供電電源是由市電網(wǎng)的系統(tǒng)供給，經(jīng)廠內(nèi)的各變配電站將電壓降低為后供給各種用電設(shè)備使用。朝柴、思益公司只在市網(wǎng)入戶處的四個變配電站內(nèi)設(shè)有總值班室，而大部分的車問配電室或分配電室則無人值班，基于此種現(xiàn)狀，各無人值班的變配電室內(nèi)的設(shè)備運行情況，各用電回路的電量參數(shù)（電流、電壓、電度、功率、功率因數(shù)、頻率等）、各回路的開關(guān)狀態(tài)、是否發(fā)生故障等，在總值班室無法即時知道，只能通過運行人員定時巡視而知。同時這些變配電站基本上是八十年代，有些甚至是六、七十年代設(shè)計水平的配電設(shè)備，由于這些設(shè)備比較堅固耐用，雖然比較落后，但還在大量地運行使用。新建配電室開關(guān)柜生產(chǎn)水平雖有了很大進步，但基本上還是停留在機械結(jié)構(gòu)上的改進，例如電力開關(guān)柜由原來的六十年代仿蘇的固定式少油斷路器開關(guān)柜（一型）改進為目前的真空斷路器中置式開關(guān)柜，以下開關(guān)柜由原來的固定敞開式開關(guān)柜（、型）改為單元組合式或抽屜式開關(guān)柜，因而在柜體尺寸、占用面積、開關(guān)容量和保護特性等方面有了很大提高。但是這些電力開關(guān)柜仍然存在著必須到現(xiàn)場進行人工抄表、現(xiàn)場操作、定時巡視的弊端，對于各用電回路的電量參數(shù)（電流、電壓、電度、功率、功率因數(shù)、頻率等）、各斷路器的運行狀態(tài)、故障報警和故障跳閘的回路和時間等，還是無法及時準(zhǔn)確地了解和記錄，必須在各變配電室設(shè)置值班室或由值班人員進行巡視檢查，而且每次抄表或分合閘操作都必須由人工到現(xiàn)場進行，這些不僅增加了運行成本和管理難度，同時也給這些變配電站的安全保障、經(jīng)濟運行、負(fù)荷分析、躲峰填谷、峰谷分時計費、經(jīng)濟核算、合理調(diào)度及故障的及時處理等現(xiàn)代化的運行管理都帶來很大困難。也就是說，對于目前朝柴、思益的變配電站，不論是新建還是改造，如果不提高現(xiàn)有變配電設(shè)備的科技含量，仍然擺脫不了目前管理落后的現(xiàn)狀，其出路在于必須采用現(xiàn)代計算機控制技術(shù)和通信技術(shù)，對這些變配電站實現(xiàn)遙測、遙信和遙控，以達到在遠離各變配電站的總值班室能夠?qū)崟r監(jiān)控整個變配電系統(tǒng)的運行情況，實現(xiàn)計算機現(xiàn)代化集中監(jiān)控管理。本課題針對朝柴、思益公司渴望實現(xiàn)交配電系統(tǒng)計算機管理的迫切要求，充分利用現(xiàn)有條件，通過現(xiàn)場改善，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，提高變配電設(shè)備技術(shù)水平，完成科學(xué)化管理的重任。研究目標(biāo)第章緒論本論文主要在于探討充分利用現(xiàn)有硬件條件開發(fā)相關(guān)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以期能達成如下目標(biāo)。（）數(shù)據(jù)采集每一回路的、中、等各種實時數(shù)據(jù)（）事故報警和記錄順序事件記錄上位機設(shè)定、的限值，越限報警開關(guān)量變位報警分類記錄報警事件的日期和時間控制操作記錄、系統(tǒng)設(shè)置記錄、通信故障汜錄越限監(jiān)視（）統(tǒng)計分析、報表、打印等提供計算工具，分類整理實時采集和記錄所有電力參數(shù)分時計費小時、月、日、年電能統(tǒng)計實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫保留自定義報表格式和打印研究進行步驟本論文除致力于理論實現(xiàn)的可能性研究之外，主要是注重研究成果的實際應(yīng)用。目前擬定的研究步驟如下：步驟一：廣泛收集現(xiàn)有的可應(yīng)用的軟、硬件相關(guān)資料、科技經(jīng)驗、通訊規(guī)約等，并依據(jù)低成本與功能需求原則來選定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以進行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開發(fā)。步驟二：利用通信技術(shù)及，用編程語言設(shè)計通信組件，并根據(jù)多功能電能表通信規(guī)約實現(xiàn)對全電子式多功能電能表數(shù)據(jù)的讀取。步驟三：電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計及相關(guān)功能設(shè)計。研究的貢獻本論文研究的領(lǐng)域著重在實現(xiàn)電力參數(shù)的自動采集、負(fù)荷監(jiān)控管理以及統(tǒng)計分析功能，并且實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享，不僅可以提高用電的安全性、降低用電費用、減少電力需量，同時根據(jù)所提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，隨時可以掌握電力負(fù)荷狀況，以便及時進行負(fù)荷調(diào)整。其主要貢獻包括以下各方面：（）在企業(yè)經(jīng)濟效益方面的貢獻第一章緒論（）迅速及時掌握朝柴、思益兩個公司電力變壓器、電力電纜負(fù)荷情況，做到防患于未然，及時發(fā)出報警，以便即時執(zhí)行負(fù)荷切除或卸載。（）免除人工抄表的疏忽與費用支出，提高自動化管理水平。（）提供決策參考，供技術(shù)人員、財務(wù)人員分析，減少不必要的費用支出。為朝柴、思益公司的能源診斷、分析節(jié)能評估、節(jié)能方案、節(jié)能改善、財務(wù)結(jié)算、負(fù)荷調(diào)整提供依據(jù)，并對效果進行驗證。（）在社會效益方面的貢獻避免電廠額外發(fā)電造成的污染及浪費，根據(jù)微機記錄的負(fù)荷曲線推算次日、次月電力負(fù)荷曲線，向電業(yè)部門提供準(zhǔn)確的電力負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)，以便電力調(diào)度部門統(tǒng)一平衡負(fù)荷需求，保證電網(wǎng)的經(jīng)濟安全運行、降低環(huán)境污染。第二章一串行通信控制第二章一串行通信控制通信及相關(guān)概念不同的獨立系統(tǒng)通過線路互相交換數(shù)據(jù)，稱為通信；而構(gòu)成整個通信的線路便是網(wǎng)絡(luò)。交換信息的系統(tǒng)若為計算機系統(tǒng)，則稱為計算機網(wǎng)絡(luò)。通信的目的是進行數(shù)據(jù)交換，因為數(shù)據(jù)必須經(jīng)過交換才能由一端傳送到另一端。發(fā)送端所使用的方法就是將數(shù)據(jù)通過一定的程序與線路發(fā)送出去，接收端則按照協(xié)商好的方式將數(shù)據(jù)收集起來并保存或顯示出來。數(shù)據(jù)傳送計算機與設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換，計算機與計算機之間的數(shù)據(jù)傳送，都屬于通信的范疇。一個完整的通信系統(tǒng)包括發(fā)送端、接收端、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的接口及傳送數(shù)據(jù)的實際信道或媒體。一般說來，發(fā)送與接收的節(jié)點稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（，），如個人計算機、工作站或計算機系統(tǒng)。數(shù)據(jù)在到達正確的目的地之前，可能需要經(jīng)過一系列中間節(jié)點，這些中間節(jié)點負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)送工作，以送達目的地。這些中間節(jié)點稱為數(shù)據(jù)交換設(shè)備（，），如電信局的交換機等。終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，必須先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電氣信號，以便在線路上傳遞，而負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)與電氣信號轉(zhuǎn)換的稱為數(shù)據(jù)通信設(shè)備（，），如調(diào)制解調(diào)器。因此，計算機等設(shè)備要通信時，須先經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器將其轉(zhuǎn)換為電氣信號，才能送上電話線路；同樣，信號由外界進入計算機時，也是先經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器將外界的電氣信號進行轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)才會進計算機。與間的數(shù)據(jù)傳輸線路通常使用一端口，而與間的媒體則包括了雙絞線、同軸電纜、光纖或無線電等。通過上述的機制，設(shè)備與設(shè)備間、計算機與計算機間或是計算機與設(shè)備便可以互相傳輸數(shù)據(jù)。不僅可以通過線路的聯(lián)系進行數(shù)據(jù)的傳輸，也可將兩部設(shè)備進行直接連接，不需經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器及交換設(shè)備的服務(wù)，就可進行數(shù)據(jù)的交換。這種方式在傳輸距離較短時比較適用。隨著個人計算機的迅速發(fā)展，個人計算機成為信息傳輸?shù)牧己霉ぞ?。?shù)臺計算機可以連接成一個速度很快的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，互相交換數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在是一個自動化的時代，許多的設(shè)備、儀表均可與計算機相連接，而借以傳輸數(shù)據(jù)：通過計算機的作用，自動化在生產(chǎn)中將會得到更加廣泛的應(yīng)用。通信的種類通信的方式通?？梢苑譃閮煞N：并行通信（）和串行通信（）。這兩種不同的通信模式如圖所示。篇二章一串行通信控制田兩種不同的傳輸方式所謂的并行通信，即一次的傳輸量為個位（個字節(jié)）：而串行通信則是一次只傳輸個位（也就是一個標(biāo)準(zhǔn)電位的狀態(tài)）。并行通信雖然可以在一次的數(shù)據(jù)傳輸中就傳輸個位，但是因為數(shù)據(jù)電壓傳輸?shù)倪^程中，容易因線路的因素而使標(biāo)準(zhǔn)電位發(fā)生變化（最常見的是電壓衰減問題，以及信號間互相干擾問題（），因而使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)生錯誤。如果傳輸線比較長的話，電壓衰減效應(yīng)及互相干擾問題會更加明顯，數(shù)據(jù)的錯誤也就會比較容易發(fā)生。相比之下，串行通信一次只傳個位，相對來說，處理的數(shù)據(jù)電壓只有一個標(biāo)準(zhǔn)電位，因此不太容易把數(shù)據(jù)漏失，再加上一些防范措施，要漏失就更不容易了。由最早的串行通信發(fā)展到現(xiàn)在，由于不同情況的需求，串行通信的樣式也越來越多，如現(xiàn)在相當(dāng)盛行的和一：而并行通信的發(fā)展也沒有間斷過。在傳輸距離較短的應(yīng)用場合中，使用并行通信的高傳輸率特性可以讓數(shù)據(jù)的傳輸更快；在部分科學(xué)儀器、醫(yī)療診斷儀器由于需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量都相當(dāng)大，因此使用并行傳輸接口（如等）就經(jīng)常見到。串行通信本課題中用到的串行通信有兩種，本節(jié)將分別對其進行說明。串行通信串行通信端口（）在系統(tǒng)控制的范疇一直占有極重要的地位，不僅沒有因為時代的進步而被淘汰，反而是在規(guī)格上越來越向其極限挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，計算機上的串行通信口（一）是標(biāo)準(zhǔn)配置，用途上則以連接調(diào)制解調(diào)器進行通信傳輸最為常見。第二章一串行通信控制圖計算機上的串行通信端口一的通信端是每臺計算機上的必要配置，通常含有與兩個端口。過去的計算機將以引腳的接頭接出而以引腳的接頭將接出，現(xiàn)在的計算機均以引腳的接頭接出所有的一通信端：。在計算機上的一均是公頭，即使是引腳也是公頭。通常與計算機連接的設(shè)備，最簡單的通信接口就是，不僅實現(xiàn)簡單，而且價格上也便宜很多；許多的數(shù)控設(shè)備、智能儀表、調(diào)制解調(diào)器等很多都提供一作為與計算機通信的接口。串行通信由于串行通信的簡單易用，使工業(yè)領(lǐng)域大量使用串行通信來進行數(shù)據(jù)傳輸；可是工業(yè)環(huán)境通常會有噪聲干擾傳輸線路，在以一進行傳輸時就經(jīng)常會受到外界的電氣干擾而使的信號發(fā)生錯誤。為了要解決這個問題，一的通信方式就應(yīng)運而生了。為了解信號的干擾情況，首先來看看如圖所示的的信號傳輸模式。由圖可知，一的信號標(biāo)準(zhǔn)電位乃是參考地線而來的。發(fā)送端參考接地端來發(fā)送數(shù)據(jù)；接收端則參考接地端來還原發(fā)送端信號的標(biāo)準(zhǔn)電位：在兩個接地端同電壓的前提下，發(fā)送端與接收端的信號標(biāo)準(zhǔn)電位是相同的。但若傳輸數(shù)據(jù)的過程中有噪聲進到傳輸線路中，可能會如圖所示。干擾的噪聲信號在地線及信號上均會產(chǎn)生影響，原始信號在加上噪聲信號后依然是傳輸?shù)浇邮斩耍憾鼐€部分的信號則被地電壓給平均掉了，因此，信號便發(fā)生了扭曲，當(dāng)然信號整個都不對了。而一的信號傳輸方式如圖所示。一的信號將被發(fā)送出去時會先分成正負(fù)的兩條線路，當(dāng)?shù)竭_接收端后，再將信號相減還原成原來的信號；如果將原始的信號記為（，），而被分成后的信號分別記為（）及（），則原始的信號與離散的信號在由發(fā)送端發(fā)送出去時的運算關(guān)系就如下：（，）（）一（一）第二章一串行通信控制同樣，接收端在接收到信號后，也按上式的關(guān)系將信號還原成原來的樣子。面如果此線路受到干擾，其情況可能如圖所示。圈的信號傳輸方式，圖信號受干擾時的情況圍的信號傳輸方式囝傳輸受干擾時的情況這時候在兩條傳輸線上的信號會分別成為（）及（一）。如果接收端接收此信號，它必須按照一定的方式將其合成，因此合成的運算式如下：（。）（）（一）（）一（）此式與前一式的結(jié)果是一樣的。所以，使用一網(wǎng)絡(luò)可以有效地防止噪聲信號的干擾。也因為此種特性，工業(yè)上的應(yīng)用經(jīng)常采用此種串行傳輸?shù)姆绞?。串行通信端口本?jié)概括介紹串行通信端口的相關(guān)術(shù)語，包括引腳定義、信號、參數(shù)等。信號定義第二章一串行通信控制計算機并無法分辨所謂的數(shù)字或文字，在其內(nèi)部的記錄中，所有的數(shù)據(jù)都是與，任何的數(shù)據(jù)都是這兩個數(shù)字的組合。所有電子儀器的基礎(chǔ)均來自于“開”、“關(guān)”兩個狀態(tài)的改變，可以將它們表示為、，或是“高電位”、“低電位”；不管表示方法如何，目的在于造成“狀態(tài)的改變”。將很多的與組合成一大串的數(shù)字序列后，就可以定義它們所代表的信息了。當(dāng)然，一也會有相關(guān)的電氣標(biāo)準(zhǔn)電位定義，是大家共同遵循的。（國際電信聯(lián)盟）的咨詢機構(gòu)（國際電報電話咨詢委員會）公布了規(guī)格一，之后由（美國電子工業(yè)協(xié)會）制定；很多國家都依此為模板，而日本亦飯此制定了“數(shù)據(jù)回路終端裝置和數(shù)據(jù)終端裝置的接口”。在此標(biāo)準(zhǔn)里，其、的規(guī)定如圖所示。圈標(biāo)準(zhǔn)電位圈原定義是十之間為，一一之間為，考慮到噪聲的干擾后，可允許的范圍成為之間為，一之間為。如果標(biāo)準(zhǔn)電位落在“模糊區(qū)”，此部分的電壓將使得計算機無法判斷，可能會得到，但也有可能得到，如此得到的結(jié)果是不可信的，因此所有信號必須明確地落于規(guī)定的范圍內(nèi)才行。在一的規(guī)范中，電壓在十（一般使用”之間稱為或“”，一般用途是作為。電壓在一一（一般使用一）之間稱為“”或“”，一般用途是作為。有時候以或更能表現(xiàn)出其實際狀況。計算機內(nèi)部的設(shè)計也是一樣的，都是利用“高電位”與“低電位”的狀態(tài)改變而組合成一串的數(shù)據(jù)。因此，如以一來說，信號要被傳輸，一定要定義所謂的或的狀態(tài)；根據(jù)實際由個人計算機上的測試結(jié)果表明，計算機上的一通信端口的高電位約為伏，而低電位則約為一，如此正負(fù)的改變，被記錄成與的狀態(tài)。因此，一串行通信以正負(fù)代表、的狀態(tài)。信息傳輸過程就是在傳輸線上不斷地產(chǎn)生高低電位的變化，發(fā)送端造成傳輸線上的電壓變化，而接收端則是讀取此高低電位變化而還原出原始的信息。碼對照表由于兩臺計算機之間的信息傳遞是在一連串的高低電位之間進行，每一個標(biāo)準(zhǔn)電位可以當(dāng)成一個狀態(tài)，這個狀態(tài)可能是或，在一個時間上只會存在個狀態(tài)，計算機董墓一場一耘彈，平第二章一串行通信控制里面將每一個或的狀態(tài)稱為一個位（），而個位則形成一個字節(jié)。將個位組合起來后，共會有種數(shù)值，其數(shù)值為一。而在計算機中有一個碼對照表，用這種組合分別代表種字符（部分字符被當(dāng)作句柄使用）；而通信就是交換這個字符或句柄。大部分在鍵盤上的按鍵均是可見的，這些字符集中在碼的前個字符內(nèi)；而碼對照表中的后個字符是不可見字符，在個人計算機屏幕上是看不到的，這部分的字符稱為二進制（）數(shù)據(jù)。一般個人計算機或歐美儀器，均會使用到個字符，其形式幾乎都是二進制的數(shù)據(jù)。工業(yè)上常用的自動控制儀器是可編程邏輯控制器（，），在其上所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幾乎都是可見字符。也就是說，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或旬柄均會落在碼的前個之內(nèi)，碼的后個幾乎沒有使用。針對后個的碼，日本便重新加以定義，將這些不可見字符的位置留給假名使用，日本將這組被改編過的碼與原來位于之內(nèi)的碼合在一起制定了碼。利用事先定義好的碼，通信雙方所傳輸?shù)母叩碗娢唤M合成一個字節(jié)后，便可以在碼對照表中找到相對應(yīng)的字符。比方所傳輸?shù)淖止?jié)的電壓信號為，這是二進制的表示方法，它是十六進制的，或是十進制的；依此數(shù)值去碼對照表尋找，可以發(fā)現(xiàn)所代表的字符是“”，因此表現(xiàn)在屏幕上的便是英文字母“”這個字符。其他的字符也是如此換算過來的。同樣，若一的接收端接收到的信號，那么就表示“”字符被接收到了（可參考碼對照表得知），同理也可以推到其他的字符。另外要注意的是，碼對照表中有部分字符是不可見的，即使接收到此字符也無法在屏幕上看到；在系統(tǒng)控制領(lǐng)域的使用上，這其中的一些字符通常被當(dāng)成特殊的旬柄來用（尤其在的控制通信中更是如此），這些句柄的使用有一般性原則，通常產(chǎn)品設(shè)計也依照此原則。引腳意義及方向串行通信可以分為同步（）及異步（）兩種模式。同步式在通信的兩端使用同步信號作為通信的依據(jù)；而異步模式則使用起始位（）及停止位（）作為通信的判斷依據(jù)?，F(xiàn)在則是以使用異步傳輸較多。異步傳輸只要個引腳就夠了；如果要采用同步傳輸則需使用到老式的針引腳。本課題只使用異步傳輸模式。計算機上的一，其個引腳引腳的定義如表所示。簡寫部分是較常見的，而其意義則與調(diào)制解調(diào)器控制有關(guān)。第二章串行通信控制表，引腳編號及意義引腳簡寫意義引腳載波檢測（）引腳接收字符（）引腳傳送字符（）引腳數(shù)據(jù)端備妥（）引腳地線（）引腳數(shù)據(jù)備妥（）引腳請求傳送（）引腳清除以傳送（）引腳響鈴檢測（）的每一個引腳都有其功能和信號流動的方向；最初的一設(shè)計用來連接調(diào)制解調(diào)器進行傳輸，因此它的引腳定義通常也和調(diào)制解調(diào)器傳輸有關(guān)。以下是這個引腳的相關(guān)說明：（）：此引腳是由調(diào)制解調(diào)器控制，當(dāng)電話接通之后，傳送的信號是載在載波信號上面，調(diào)制解調(diào)器利用此引腳通知計算機有載波被檢測到：而當(dāng)載波被檢測到時才可保證此時是處于聯(lián)機狀態(tài)。一般若計算機未收到此信號，均會響應(yīng)信息，并將調(diào)制解調(diào)器掛斷。（）：此引腳會將遠程所傳過來的數(shù)據(jù)接收進來；在接收的過程中，由于數(shù)據(jù)是以數(shù)字形式傳送，可以在調(diào)制解調(diào)器的燈上看到明滅交錯，此即為、交替所產(chǎn)生的現(xiàn)象，也就是電壓高低變化所產(chǎn)生的現(xiàn)象。（）：此引腳將計算機所欲發(fā)送出去的數(shù)據(jù)發(fā)送出去；在發(fā)送的過程中，由于數(shù)據(jù)是以數(shù)字形式傳送，可以在調(diào)制解調(diào)器的燈上看到明滅交錯，此即為、交替所產(chǎn)生的現(xiàn)象，也就是電壓高低變化所產(chǎn)生的現(xiàn)象。（）：此引腳由計算機控制，用以通知調(diào)制解調(diào)器可以進行傳輸。高電位時表示計算機己準(zhǔn)備就緒，隨時可以接收數(shù)據(jù)。（）：此引腳為地線，作為計算機與調(diào)制解調(diào)器之間的標(biāo)準(zhǔn)電位參考。兩端設(shè)備的地線標(biāo)準(zhǔn)電位必須一樣，否則會產(chǎn)生地回路（），使信號因標(biāo)準(zhǔn)電位的不同而產(chǎn)生偏移，也會導(dǎo)致結(jié)果失常。數(shù)據(jù)采用單接點（）的信號傳輸方式，其特點是信號電壓的標(biāo)準(zhǔn)電位乃是參考地線標(biāo)準(zhǔn)電位而來，因此雙方盼地線必須連接在起，以避免標(biāo)準(zhǔn)電位不同而造成數(shù)據(jù)的錯誤。（）：此引腳由調(diào)制解調(diào)器控制，調(diào)制解調(diào)器用這個引腳的高電位通知計算機一切準(zhǔn)備就緒，可以傳輸數(shù)據(jù)過來。（）：此引腳由計算機控制，用以通知調(diào)制解調(diào)器馬上發(fā)送數(shù)據(jù)至計算機。麗第二章一串行通信控制當(dāng)調(diào)制解調(diào)器收到此信號后，便會將它由電話線上收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機；在此之前若有數(shù)據(jù)傳送至調(diào)制解調(diào)器則會暫存在緩沖區(qū)中。（）：此引腳由調(diào)制解調(diào)器控制，用以通知計算機將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)送至調(diào)制解調(diào)器。當(dāng)計算機收到此引腳的信號，即將準(zhǔn)備送出的數(shù)據(jù)送至調(diào)制解調(diào)器，而調(diào)制解調(diào)器則將計算機送過來的數(shù)據(jù)由電話線路送出。表一引腳方向及意義引腳方向說明調(diào)制解調(diào)器通知計算機有載波被檢測計算機調(diào)制解調(diào)器到計算機調(diào)制解調(diào)器接收數(shù)據(jù)計算機調(diào)制解調(diào)器傳送數(shù)據(jù)計算機調(diào)制解調(diào)器計算機告計算機調(diào)制解調(diào)器地線計算機調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器告訴計算機；一切準(zhǔn)備就緒計算機調(diào)制解調(diào)器計算機要求調(diào)制解調(diào)器將數(shù)據(jù)送出調(diào)制解調(diào)器通知計算機可發(fā)送數(shù)據(jù)過計算機調(diào)制解調(diào)器來計算機調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器通知計算機有電話進來通信參數(shù)就串行通信來看，交換數(shù)據(jù)的雙方利用傳輸線上電壓改變來達到數(shù)據(jù)交換的目的，但是如何從不斷改變的電壓狀態(tài)中解讀出其中的信息就需要雙方有共同約定才行。既然是通信，雙方就需要有一套共同的譯碼方式，不然無法了解對方所傳過來電壓中所代表的數(shù)據(jù)意義。因此，雙方為了可以通信起見，在物理參數(shù)上必須先遵守一定的規(guī)則，這個共同的規(guī)則就是通信端口的設(shè)置參數(shù)，也就是通信端口的初始化數(shù)據(jù)。通信端口的初始化有以下幾項必須設(shè)置：數(shù)據(jù)的傳送速度傳輸雙方通過傳輸線上的電壓改變來交換數(shù)據(jù)，但傳輸線上電壓改變的速度卻是必須和接收端的接收速度要一致。通常用來進行異步傳輸，既然是異步傳輸，雙方并沒有一個參考的同步時鐘可以當(dāng)作基準(zhǔn)；要使得雙方的數(shù)據(jù)讀取正常，就要考慮到傳輸速度一波特率（），其所代表的意義是每一秒鐘所能產(chǎn)生的最大電壓狀態(tài)改變率（也就是一秒鐘可以振蕩的次數(shù)）。串行通信的傳輸受到通信雙方配備性能及通信線路的特性影響，通常將傳輸速度稱為，指的是每一秒所傳送的位數(shù)（）。異步串行傳輸稱為（，通第二章一串行通信控制用異步收發(fā)器），如果該亦可同時進行同步傳輸，則稱為（。，通用同步異步收發(fā)器）。內(nèi)各有一個數(shù)據(jù)發(fā)送器與接收器，此芯片的類型相當(dāng)多，而隨著科技的進步，所能傳送接收的速度也不斷地增加，亦即在硬件線路上的數(shù)據(jù)流量不斷地增加。在計算機的時代，計算機上所配備的串行通信大部分為，而現(xiàn)在的計算機，其串行通信的基本配備是高速傳輸芯片，此芯片上配備有位的輸入及輸出緩沖區(qū)，更適合做高速的傳輸工作。就儀器或工業(yè)場合來說，是最常見的傳輸速度，現(xiàn)在的個人計算機所提供的串行端口的傳輸速度都可達（甚至）。數(shù)據(jù)的傳送單位一般串行通信端口所傳送的數(shù)據(jù)是字符類型，若用來傳輸文件，則會使用二進制的數(shù)據(jù)類型。當(dāng)使用字符類型時，工業(yè)界使用到的有【字符碼及字符碼；碼使用了個位形成一個字符，而碼則以個位形成一個字符：可以發(fā)現(xiàn)，歐美的設(shè)備多使用個位的數(shù)據(jù)組，而日本的設(shè)備則多使用個位為一個數(shù)據(jù)組。以實際的一傳輸上看來，由于工業(yè)界常使用的大多只是傳送文字碼，因此只要個位就可以將碼的號字符表達出來（，共有種組合方式），所有的可見字符也落在此范圍內(nèi)，所以只要個位就夠了。不同的通訊規(guī)約，會使用到不同的傳送單位。使用多少個位合成一個字節(jié)必須先行確定。在使用儀器聯(lián)機控制的場合中，歐美的儀器就較常用各位表示一個字節(jié)，反之，日本則是使用個位表示一個字節(jié)。起始位及停止位由于異步串行傳輸中并沒有使用同步時鐘作為基準(zhǔn)，故接收端完全不知道發(fā)送端何時將進行數(shù)據(jù)的傳送。而當(dāng)發(fā)送端準(zhǔn)備要開始傳送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端會在所送出的字符前后分別加上高電位的起始位（邏輯）及低電位的停止位（邏輯），它們分別是所謂的起始位和停止位。也就是說，當(dāng)發(fā)送端要開始傳送數(shù)據(jù)時，便將傳輸線上的電壓由低電位提升至高電位，而當(dāng)傳送結(jié)束后，再將電壓降至低電位。接收端會因起始位的觸發(fā)（因電壓由低電位升至高電位）而開始接收數(shù)據(jù)：并因停止位的通知（因電壓維持在低電位）而確切知道數(shù)據(jù)的字符信號已經(jīng)結(jié)束；當(dāng)加入了起始位及停止位也才比較容易達到多字符的接收能力。起始位固定為個位，而停止位則有、個位等多種選擇，如何選擇呢？要參照雙方通信協(xié)議，沒有強制規(guī)定。校驗位的檢查為了預(yù)防錯誤的產(chǎn)生，使用校驗位作為檢查的機制；校驗位是用來檢查所傳送數(shù)據(jù)正確性的一種核對碼，其中又分成奇校驗（）及偶校驗（）兩種，分別是檢查字符碼中的數(shù)目是奇數(shù)或是偶數(shù)。己偶校驗為例，的碼是（十六進制），將它以二進制表示時，是其中的數(shù)目是，因此校驗位便是，使的數(shù)目保持偶數(shù)。同樣的，采用奇校驗時，的校驗位便是，使的數(shù)目保持在第二章串行通信控制奇數(shù)，如圖所示。原狀態(tài)一狀態(tài)的數(shù)目有個若設(shè)偶校驗應(yīng)傳送若設(shè)奇校驗應(yīng)傳送圖校驗位的加入將傳送字符依上述的說明組合起來之后，就形成了傳輸時每個字符（或每個字節(jié)）的數(shù)據(jù)格式，在串行通信上的字符數(shù)據(jù)格式如下所示：起始位傳送字符校驗位停止位因此，假設(shè)在傳輸時用了個起始位、傳送字符為個位、個停止位，不使用校驗位檢查，這時，每次所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位格式為：個起始位個數(shù)據(jù)位十個校驗位個停止位總共有個位，所以此時最小的傳輸單元是以位為單位。如果采用不同的數(shù)據(jù)位數(shù)、校驗位檢查、停止位，則每次傳輸?shù)淖止?jié)中的位數(shù)都不相同。另外，也可以從傳輸速度算出實際上的傳輸字符數(shù)；假設(shè)數(shù)據(jù)格式為以下的格式個起始位個數(shù)據(jù)位個校驗位個停止位總共有個位。若采用的傳輸速度，每一秒便可以傳輸（字節(jié)）的數(shù)據(jù)。當(dāng)下達命令要求設(shè)備傳送數(shù)據(jù)回計算機時，在命令到達設(shè)備后，設(shè)備不可能隨即將數(shù)據(jù)傳送完成，最起碼設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送需依據(jù)速度及傳輸量予以計算；以上面的計算為例，如果以的速度傳送字節(jié)的數(shù)據(jù)，就需要等待秒鐘的時間，在時；未達秒鐘，數(shù)據(jù)是不可能由設(shè)備至計算機間傳送完成的，因此等待時間未達秒前，所讀取的數(shù)據(jù)是不完整的，不可拿來進行處理。模式及流量本節(jié)將討論的是有關(guān)串行通信中的工作模式和數(shù)據(jù)流量的相關(guān)課題。工作模式當(dāng)計算機在進行數(shù)據(jù)的傳送與接收時，傳輸線上的數(shù)據(jù)流動情況（也就是線上硒端的通信）也可以分成種：當(dāng)傳輸線上的數(shù)據(jù)流動只有一個方向時，稱為單工，也就是“單行道”；當(dāng)數(shù)據(jù)的流動是雙向，但同一時闖只能一個方向行進，稱為半雙工（）也就是“優(yōu)先車道”：當(dāng)同時具有兩個方向的傳輸能力時，稱為全雙工（），也就是“雙向車道”。以串行通信來說，一般會使用到的通信方式中，一使用的是全雙工的模式：一則使用半雙工。傳輸方式如圖所示。第二章一串行通信控制田三種不同的工作攮式我們所用到的一屬于半雙工，而一則屬于全雙工，以一來說，達到全雙工的功能是因為其引腳在設(shè)計時就是接收與傳送是分屬兩個不同的引腳與線路。不同的工作模式可以應(yīng)用在不同的地方，也各有其優(yōu)點，不見得一個工作模式就必須用在所有的串行通信的場合。因此，同時可以利用的傳輸線路就決定了工作模式。一上擁有兩條個別的線路，其信號標(biāo)準(zhǔn)電位乃是參考到地線而得，分別作為數(shù)據(jù)的傳送及接收，因此是全雙工的模式。這種參考到地線而得到信號標(biāo)準(zhǔn)電位的傳導(dǎo)方式稱為單接點式（）輸入。一上的數(shù)據(jù)線路雖然也有兩條，不過這兩條線路卻是一個信號標(biāo)準(zhǔn)電位的正負(fù)端，真正的信號必須是兩條線路的相減而得。因此在一個時間點內(nèi)，只可以有一個方向的數(shù)據(jù)在傳送，也就形成半雙工的工作模式。這種不參考地線而由兩條信號標(biāo)準(zhǔn)電位相減，以得到信號標(biāo)準(zhǔn)電位的傳導(dǎo)方式稱為差動式（）輸入。硬件握手當(dāng)數(shù)據(jù)要由設(shè)備傳送到設(shè)備前，數(shù)據(jù)會先被送到設(shè)備的數(shù)據(jù)輸出緩沖區(qū)，接著再由此緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)由一線路傳送到設(shè)備；同樣地，當(dāng)數(shù)據(jù)通過硬件線路傳送到設(shè)備時，數(shù)據(jù)首先會送到接收緩沖區(qū)，而設(shè)備的再到接收緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)讀取薺進行處理，若數(shù)據(jù)流向為設(shè)備到設(shè)備，其硬件部分的處理亦是如此。其數(shù)據(jù)的傳送如圖所示。面所謂的流量控制，是為了保證傳輸雙方都能正確地傳送和接收數(shù)據(jù)而不會漏失，傳輸工作進行時，傳送速度若大于接收速度，而接收端的處理速度不夠快的話，則接收緩沖區(qū)必定會在一定時間后溢出（），因此造成后來傳送過來的數(shù)據(jù)無法進入緩沖區(qū)而漏失；要解決這個問題，接收方必須有一個方法告訴發(fā)送端何時傳送，而又應(yīng)于何時暫停傳送，以便接收端有充裕的時間可以處理數(shù)據(jù)，此即為流量控制，一般被第二章一串行通信控制稱為握手（）。握手分為兩種：硬件握手與軟件握手。啊串行傳輸?shù)倪^程所謂的緩沖區(qū)就是計算機上的一塊內(nèi)存，它用來暫時存放數(shù)據(jù)，等到程序使用后，再清除已被使用的部分。以一來說，硬件握手使用到（第引腳）、（第引腳）、（第引腳）、（第引腳）條硬件線路。其中的、指的是計算機上的端；而、則是被控制的設(shè)備端，此被控端可能是調(diào)制解調(diào)器、智能儀表、數(shù)控設(shè)備等具有一的通信接口的設(shè)備。通過此四條線的交互作用，計算機主控端與被控的設(shè)備端可以進行數(shù)據(jù)的交流，而在數(shù)據(jù)將要無法處理時，可以通過四條握手線的高低電位的變化來控制數(shù)據(jù)是繼續(xù)還是暫停傳送。例如計算機正在傳送數(shù)據(jù)給設(shè)備，設(shè)備的處理速度不夠快，因此其接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)量已達到一定的程度，再傳送下去將會造成緩沖區(qū)溢出，這時就必須暫停數(shù)據(jù)的傳送。而計算機與設(shè)備之間在此種傳送問題發(fā)生時的握手程序進行過程說明如下：（）設(shè)備必須將相對于計算機上的引腳降為低電位。（）計算機檢測到引腳為低電位后，暫停數(shù)據(jù)的傳輸；同時設(shè)備也會繼續(xù)處理位于緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。（）待設(shè)備的接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)量下降到一定程度后，設(shè)備將引腳的標(biāo)準(zhǔn)電位升高。（）計算機一檢測到引腳為高電位后，隨即繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)給設(shè)備。在上面的例子中，僅僅使用一個引腳的信號電壓的標(biāo)準(zhǔn)電位即可達到雙方流量控制通知的作用。在部分的設(shè)備上，傳送操作繼續(xù)之前，必須與兩個線路的標(biāo)準(zhǔn)電位都升商才行，如調(diào)制解調(diào)器即是如此。同樣的，以上面的例子來說，數(shù)據(jù)由設(shè)備傳送至計算機時，若計算機處理速度不夠快，計算機就必須告訴設(shè)備此一情況，使其暫停數(shù)據(jù)的傳送，其握手的步驟進行過第二章一串行通信控制程如下：（）計算機將引腳降為低電位。（）設(shè)備檢測到引腳為低電位后，暫停數(shù)據(jù)的傳輸；同時計算機也會繼續(xù)處理位于緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。（）待計算機的接收緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)量下降到一定程度后，計算機將引腳的標(biāo)準(zhǔn)電位升高。（）設(shè)備一檢測至引腳為高電位后，隨即繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)給計算機。部分情況是與兩條硬件線路必須均回到高電位后，設(shè)備才會繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，這要看兩者間實際協(xié)議而定。軟件握手另一個傳輸流量控制的方法則是使用軟件握手，以數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)信號來代替實際的硬件線路。軟件握手中最常用的就是協(xié)議。在協(xié)議中，若接收端欲使發(fā)送端暫停數(shù)據(jù)的傳送時，它便向發(fā)送端送出一個第號字符（十六進制是】）；而欲恢復(fù)傳送時，便向發(fā)送端送出第號字符（十六進制足），兩個字符的交互使用，便可以控制發(fā)送端的傳送操作了。其操作流程與硬件握手類似。例如，計算機與設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸，計算機不斷將數(shù)據(jù)傳送到設(shè)備，此時的設(shè)備來不及處理，則兩者可以進行的軟件握手程序，說明如下：（）設(shè)備在本身輸入緩沖區(qū)快滿時，送出碼第號字符通知計算機暫停數(shù)據(jù)的傳輸。（）計算機收到該字符后，暫停數(shù)據(jù)的傳輸；同時設(shè)備也會繼續(xù)處理位于緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。（）待設(shè)備的接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)量下降到定程度后，設(shè)備將送碼第號字符至計算機，告訴計算機可以繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)。（）計算機收到該字符后，繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)至設(shè)備。以相反的方向來說，若計算機的速度比設(shè)備慢，就會進行如圖所示的握手。設(shè)備傳數(shù)據(jù)到計算機時說明如下：（）計算機在本身輸入緩沖區(qū)快滿時，送出碼第號字符通知設(shè)備暫停數(shù)據(jù)的傳輸。（）設(shè)備收到該字符后，暫停數(shù)據(jù)的傳輸；同時計算機也會繼續(xù)處理位于緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。（）待計算機的接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)量下降至一定程度后，計算機將送碼第號字符至設(shè)備，告訴設(shè)備可以繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)。（）設(shè)備收到該字符后，繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)至計算機。第二章一串行通信控制接線和錯誤預(yù)防使用一進行數(shù)據(jù)的交換，首先就必須了解傳輸雙方的接線方式，才能使數(shù)據(jù)順利地進行交換；當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)較大時，為了確保數(shù)據(jù)的正確性，必須采用可靠度較高的錯誤預(yù)防措施。本節(jié)將就這兩方面進行討論。接線方法若只是欲將數(shù)據(jù)從一個地方傳送至另一個地方，其實只要使用到第引腳、第引腳與第引腳就可以形成一個最簡單的通信線路了。至于硬件線路是否需要跳線，必須視所使用的硬件中的通信規(guī)定，若硬件已經(jīng)將跳線的部分做好在里面，用戶就不必再進行跳線了。跳線的實際意義就是一個傳送的信號必須到達對方的接收引腳，如此才能形成一個完整的通路。所以通路的形成就是將一方的傳送與接收的引腳進行對調(diào)；如此一來，甲方的傳送數(shù)據(jù)必定到達乙方的接收信道；而乙方的傳送數(shù)據(jù)則會到達甲方的接收信道，雙方的傳送與接收形成一個完整的回路，而這才是進行跳線的實質(zhì)意義所在。錯誤預(yù)防在傳輸?shù)倪^程中，數(shù)據(jù)有可能受到任何干擾而使得原來的數(shù)據(jù)信號發(fā)生扭曲，此時的數(shù)據(jù)當(dāng)然是錯的，為了檢測數(shù)據(jù)在傳送過程中發(fā)生的錯誤，傳送與接收的兩方必須對數(shù)據(jù)做進一步的確認(rèn)工作，最簡單的方式就是使用校驗和（）。校驗和的實現(xiàn)方式有兩種：的方法就是將所有要傳送字符的碼做加法運算，計算其總和后將此數(shù)目與一數(shù)字（通常是）做除法運算，再取其余數(shù)，并將此余數(shù)組合成傳送字符串的一部分而傳送出去；同樣地，接收數(shù)據(jù)的一方也以相同的方式將所傳送過來的字符串做碼的加法運算，其結(jié)果與相除取其余數(shù)，并與傳送方所送過來的值比較，若其值一樣，則代表傳送的字符串是正確的，要求對方重送，以確保數(shù)據(jù)的正確性。例如被傳送的字符串為“”，（以十進制表示）：反之則是錯誤的；檢查錯誤時，接收方可能它們的碼（可參考附錄）相加的結(jié)果是十與相除后取余數(shù)，其余數(shù)為；因此傳送此一字符串時，必須在其字符串的尾端再加上一個碼為的字符（加上月后的字符串成為“”（），加上之后的字符串再傳送出去。對方收到所傳送的字符串后，會再依以上的方式再進行一次計算，如果計算出來也是的話，表示此次傳送的字符串是正確的。另外一種方式就是使用所謂的循環(huán)冗余校驗碼（），第二章一串行通信控制簡稱碼。的計算方式是將欲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊視為一堆連續(xù)位所構(gòu)成的一個整數(shù)值，并將此數(shù)值除一個特定的除數(shù)，通常以二進制表示，此除數(shù)稱為生成多項式（），目前較常使用的位數(shù)有、，位數(shù)越大，則數(shù)據(jù)越不容易受干擾，不過卻必須多花一些時間進行數(shù)據(jù)的運算。如果傳送的數(shù)據(jù)量不大，也許錯誤不多，使用校驗和的方式已經(jīng)足夠；如果數(shù)據(jù)量大的話，僅使用校驗和可以檢查的錯誤就有限了；據(jù)理論統(tǒng)計，使用一時，超過大于個連續(xù)位的錯誤檢測率有，小于此個連續(xù)位的錯誤檢測率則有】。舉例來說：假設(shè)有一個二進制的數(shù)字，