第一章基于485总线灌溉系统的简介
这个设计运用到了上位机即PC机，下位机即单片机，RS-232，RS-485总线，电磁阀，湿度传感器等。

利用RS-485总线的可远距离传输特性对各个灌溉区进行监控并分析，接着发出相应的指令，是否需要开启电磁阀进行灌溉。

总的结构框如下：
系统框图
1.1 上位机（PC机）
上位机，一般是指集中控制系统中的PC机。

上位机（PC机）主要用来发出操作指令和显示结果数据，除了这些之外，它还可以用来浏览、删除、存储数据并分析数据。

上位机一般分为通讯模块、存储模块、数据模块。

通讯模块一般用于PC机的接受数据与给下位机传递指令；
存储模块用于对一些数据的存储，便于对以后的浏览、删除、总结画曲线图；
数据模块一般用于对下位机传上来的数据与标准数据进行对比，并作出判断，进一步地把指令传给下位机，接着下位机执行该指令。

1.2 电平转换电路
单片机与微机之间以RS-232通讯最为常见，微机对外的两个串口COM1、COM2都是专门为RS-232通信设置的。

虽然RS-232的通信方式比较方便，但它也有一些缺点。

例如，RS-232只能进行短距离的通信，推出为10米左右。

并且抗干扰能力不是很理想。

而RS-485与RS-232相比有很多优点，首先，它的通信距离比前者远得多，通常可以达到数百米甚至千米以上，而且还可以实现多点通信方式，从而建立一个小范围的局域网，因而更有使用价值。

并且它采用差模信号传输方式，与地电平关系不大，因而它的抗干扰能力远比前者强多了。

所以需要满足各方面的需要，我们就设计一个RS-232转RS-485的电平转化电路。

1.3 下位机
下位机，一般用来监测考察对象和执行上位机的操作指令。

在这里我们用8051单片机作为该设计题目的下位机。

考察对象即为土壤的湿度；下位机控制的设备为电磁阀。

下位机一般分为通讯模块、执行模块。

通讯模块一般用于传递给上位机数据并接收上位机的操作指令；
执行模块则用于对电磁阀的关与开进行控制，或者开的程度的大小的控制。

1.4 电磁阀简介
电磁阀是用来控制水的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压，气动。

电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会吸引到哪边，通过控制阀体的移动来挡住或漏出不同的排油的孔，而进孔油是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸放入活塞，活塞又带动活塞杆带动机械装置动。

这样通过腔制电磁铁的电流就控制机械运动。

第二章 硬件介绍 1.1 PC 机的串行口
RS-232是PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。

上位机通常需要同时对多个检测监控设备进行指令下发，并及时搜集下位机传送来的数据，进行通信的前提是要保证串口连接正确并且工作正常。

RS-232C 标准规定通信双方采用有25个引脚的DB-25连接器，并对连接器的每个引脚的信号内容和各种信号的电平加以规定。

后来IBM 的PC 机将RS-232C 简化成了DB-9 连接器，从而成为事实标准。

下图是DB-9的连接器的引脚分布：
PC 机串口DB-9引脚
DSR RTS CTS RI
CD RXD TXD DTR SG
DB-9连接器的引脚意义
1.2 RS-232转RS-485
由于需要满足各方面的需要，我们就设计一个RS-232转RS-485的电平转化电路。

下图为转换电路：
RS-232转RS-485电平转换电路图
1.2.1 RS-232串口
在数据通信，计算机网络以及分布式工业控制系统当中，经常需要使用串行通信来实现数据交换。

目前，有RS-232,RS-485,RS-422几种接口标准用于串行通信。

RS-232是最早的串行接口标准，在短距离（<15M），较低波特率串行通信当中得到了广泛应用。

RS-232是美国电子工业协会（895）正式公布的串行总线标准，用来实现计算机与计算机、计算机与外设之间的数据通讯，在异步串行通讯中得到了广泛的应用，它适合于距离不太远或者带调制解调器的场合。

其后针对RS-232接口标准的通信距离短，波特率比较低的状况，在RS-232接口标准的基础上又提出了RS-422接口标准，RS-485接口标准来克服这些缺陷。

RS-232串口标准是种在低速率串行通讯种增加通讯距离的单端标准。

RS-232采取不平衡传输方式，即单端通讯。

其收发端的数据信号都是相对于地信号的。

所以其共模抑制能力差，再加上双绞线的分布电容，其传输距离最大约为15M，最高速率为20KBPS，且其只能支持点对点通信。

该设计的RS-232串口需要与PC机的串口相符合。

RS-232串口图如下:
(DB-25)
引脚定义如下表格：
DB-25连接器引脚定义
1.2.2 MAX232
从RS-232转RS-485电平转换电路图中，我们可以看见与PC机接口的芯片为MAX232. MAX232的结构图如下：
MAX232结构图
MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路,使用+ 5v单电源供电。

MAX232是一种双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单5 V电源供电时提供EIA/TIA-232-E电平。

每个接收器将EIA/TIA-232-E电平输入转换为5V TTL/CMOS电平。

这些接收器具有1.3V的典型门限值及0.5V的典型迟滞，而且可以接收±30V的输入。

每个驱动器将TTL/CMOS输入电平转换为EIA/TIA-23 2-E电平。

所有的驱动器、接收器及电压发生器都可以在德州仪器公司的LinASICT M元件库中得到标准单元。

MAX232的工作温度范围为0℃至70℃，MAX232I的工作温度范围为-40℃至85℃。

内部结构基本可分三个部分：
第一部分：是电荷泵电路。

由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。

功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。

第二部分：是数据转换通道。

由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。

其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。

8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。

TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OU T、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。

第三部分：是供电，15脚GND、16脚VCC（+5v）。

该电路中还要注意电容的接法，接法如下：
这里的电容值需要根据不同的232芯片所决定，可以参见下表：
1.2.3 MAX485
MAX485是用于RS-485和RS-422通信的低功率收发器，芯片中包含有1个驱动器和1个接收器，它的电气特性如下表所示：
MAX485芯片由8个管脚组成，其功能如下：
1）RO脚（接收器输出端）：若A比B大200m V ,RO为高；若A比B小200m V，则RO为低。

2）/RE脚（接收器输出使能端）：/RE为低时，RO有效; /RE为高时，RO成高阻状态。