自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种自动识别从机数量及地址的多机通信系统。

背景技术

多机通讯系统中，一般是一个主机，多个从机的模式，在建立通讯的过程中，主机需要识别每个从机的地址才能有效无误通讯，目前从机地址的主流的分配方式有以下两种：一种是通过软件层的一系列握手协议，来识别从机地址及数量。该方案存在软件层握手协议复杂，编写难度大，个别从机断线重连后需要重新握手，响应时间慢等问题。另一种是通过拨码开关来设置每个从机的地址，从机的单片机根据拨码开关状态来判断自己的地址号，该方案需要手动设置地址，且当操作过程中拨码地址有误或者地址有重复时，会导致从机无法被识别。系统运行过程中从机变更(更换、拔插、或增加从机)，主机无法实时检测到，如果一直发送握手信息，又会占用系统资源，且影响效率；而且增加或更换从机，均需要操作人员正确的设置地址，否则可能会识别不到对应从机。

发明内容

本发明提供了一种自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统，用于解决现有的多机通信系统通信效率低、操作复杂、响应时间慢、容易出错等问题。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统，该通信系统包括：主机和至少一个从机，所述主机设有第一单片机及第一电阻R1，所述从机设有第二单片机及第二电阻R2，所述第一单片机分别与至少一个所述从机的第二单片机连接并通信，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2串联后，一端与参考电压V

当第一电阻R1的输入端与参考电压V

所述第二单片机计算从机的总数量N为：

式中，V

所述第二单片机计算从机的位置n为：

式中，V

在一些实施例中，所述主机输出端设有第一连接器，所述从机的输入端设有第二连接器，所述从机的输出端设有第一连接器，所述主机与第一个从机之间及相邻的从机之间通过第一连接器和第二连接器连接并通信，所述第一电阻R1与第一个从机的第二电阻R2及相邻的从机的第二电阻R2之间通过第一连接器和第二连接器连接，第N个从机的第二电阻R2的输出端通过第一连接器与接地端盖连接而接地。

在一些实施例中，所述从机还设有开关电路，所述从机的第二电阻R2通过所述开关电路与下一个从机的第二电阻R2连接，第N个从机的第二电阻R2通过所述开关电路接地。

进一步地，所述主机输出端设有第一连接器，所述从机的输入端设有第二连接器，所述从机的输出端设有第一连接器，所述主机与第一个从机之间及相邻的从机之间通过第一连接器和第二连接器连接并通信，所述第一电阻R1与第一个从机的第二电阻R2及相邻的从机的第二电阻R2之间通过第一连接器和第二连接器连接，相邻的从机之间的开关电路通过第一连接器和第二连接器连接，第N个所述从机的第一连接器悬空。

在一些实施例中，所述开关电路为继电器、光固态继电器、模拟开关、光耦、MOS管中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，所述开关电路为继电器，所述继电器的公共端与第二电阻R2的输出端连接，其常闭触点接地，其常开触点通过第一连接器及第二连接器与下一个从机的第二电阻R2输入端连接，其线圈一端与VBUS连接，其线圈的另一端通过第一连接器及第二连接器与下一个从机连接或悬空，当所述继电器的线圈的另一端与下一个从机连接时，其通过下一个从机接地而使线圈带电，其公共端通过常开触点与下一个从机的第二电阻R2的输入端连接；当所述继电器的线圈的另一端悬空时，所述线圈不带电，所述继电器的公共端通过常闭触点接地。

在一些实施例中，所述开关电路为继电器，所述继电器的公共端与第二电阻R2的输出端连接，其常闭触点接地，其常开触点通过第一连接器及第二连接器与下一个从机的第二电阻R2输入端连接，其线圈一端与VBUS连接，其线圈的另一端与第二单片机的输出口连接，所述第二单片机的输入口通过第一连接器及第二连接器与下一个从机连接或悬空，当第一连接器连接有下一个从机时，所述第二单片机的输入口为低电平，其输出口输出低电平，所述继电器线圈带电，其公共端通过常开触点与下一个从机的第二电阻R2的输入端连接；当第一连接器悬空时，所述第二单片机的输入口为高电平，其输出口输出高电平，所述继电器线圈不带电，其公共端通过常闭触点接地。

在一些实施例中，所述第二单片机的ADC模块与参考电压V

本发明的有益效果为：本发明在主机上设置第一电阻R1，在从机上设置的第二电阻R2，并将第一电阻R1与第二电阻R2串联后一端与参考电压连接，另一端接地，根据电阻分压原理，主机通过获取第一电阻R1两端的电压计算出从机的总数量N，同时，从机也可通过获取第二电阻R2两端的电压计算出从机的总数量N。此外，从机还可通过获取第二电阻R2的两端的电压计算从机的位置n。因此，本发明通过硬件自动检测主机与从机是否连接，并通过主机自动计算系统中从机的总数量，同时，每个从机也可自动计算出从机的总数量，还可计算该从机所处的位置，不仅可减少软件工作量，同时还免去主机和从机握手协议的分发工作量，提高工作效率，且不需要人工操作，从而减少人工操作带来的误操作隐患，可靠性高。另一方面，当系统运行过程中增加或减少从机数量时，无需通过握手协议判断，主机和从机均可自动检测识别，不仅可提高通信效率，还可避免出现人工操作而导致识别不到从机的问题，且结构简单，操作方便快捷。

附图说明

图1是本发明实施例1的系统结构框图。

图2是本发明实施例1的电路图。

图3是本发明实施例2的系统结构框图

图4是本发明实施例2的电路图。

图5是本发明实施例3的系统结构框图。

图6是本发明实施例3的电路图。

图7是本发明实施例4的电路图。

图8是本发明实施例5的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供的一种自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统包括主机10和至少一个从机20，在主机10上设置第一电阻R1，从机20上设置第二电阻R2，第一电阻R1和至少一个第二电阻R2之间串联后，一端与参考电压连接，另一端接地。根据电阻分压原理，主机10通过获取第一电阻R1两端的电压可自动计算出在线从机20的总数量N，同时，任意一个从机20通过获取第二电阻R2两端的电压也可自动计算出在线从机20的总数量N，此外，任意一个从机20通过获取其第二电阻R2两端的电压，还可自动计算出该从机所在的位置n。本实施例的多机通信系统通过硬件自动检测主机与从机是否连接，并通过主机自动计算在线从机的数量，通过任意一个从机自动计算在线从机的数量及从机所在的位置，与传统的通过握手协议或拨码开关等通信方式相比，不仅可减少软件工作量，同时还免去主机和从机握手协议的分发工作量，提高工作效率，且不需要人工操作，从而减少人工操作带来的误操作隐患，可靠性高。本实施例的多机通信系统可用于自动化设备、自动化测试线、多模块互动电子产品、多机联动设备等。

具体地，如图1、图2所示，主机10设有第一单片机11及第一电阻R1，其中，第一单片机11分别与从机20连接并通信，其向从机20发送控制信号，且第一单片机11通过ADC模块采集第一电阻R1两端电压值V

如图1所示，第一电阻R1的输入端可与参考电压V

如图1、图2所示，第一单片机11是通过电阻分压原理计算在线从机20的总数量N，具体为：

由于

V

得到：

I＝V

V

将式(2)带入式(3)得到：

其中，V

如图1、图2所示，从机20设有至少一个，且每个从机20的结构相同，第一个从机20与主机10连接，相邻的从机20之间首尾相连。该从机20设有第二单片机21及第二电阻R2。其中，每个从机的第二单片机21均与主机10的第一单片机11连接并通信，其接收主机10发送的控制信号，并执行相应的动作，同时向主机10发送反馈信号，且第二单片机21通过ADC模块采集第二电阻R2两端电压值V

如图1、图2所示，第二单片机21是通过电阻分压原理计算在线从机20的总数量N，具体为：

V

将式(2)代入式(4)得到：

V

由(5)式得出：

其中，V

此外，如图2所示，若设定离主机10最近的从机的位置为1，排第2位的从机的位置为2，以此类推，那么，排第n位从机的第二电阻R2输入端与参考电压V

V

V

由式(7)得出：

I＝ V

将式(8)代入式(6)得到：

其中，V

如图1、图2所示，第一个从机10的第二电阻R2的输入端与第一电阻R1的输出端连接，其输出端与第二个从机的第二电阻R2的输入端连接，第二个从机的第二电阻R2的输出端与第三个从机的第二电阻R2的输入端连接，以此类推，最后一个从机的第二电阻R2的输入端与倒数第二个从机的第二电阻R2的输出端连接，其输出端接地或与参考电压V

本实施例的自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统，只要知道V

实施例2

参阅图3，本实施例的自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统与实施例1的自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统的结构相同，所不同的是，本实施例的主机10与第一个从机20及相邻的从机20之间通过第一连接器31及第二连接器32连接，第一电阻R1与第一个从机的第二电阻R2及相邻的从机的第二电阻R2之间通过第一连接器31及第二连接器32连接。通过第一连接器31及第二连接器32实现主机与从机之间的连接，不仅结构简单，且操作方便快捷，连接可靠。

具体地，如图3、图4所示，在主机10的输出端设有第一连接器31，该第一连接器31与第一单片机11通过第一通信模块12连接，并与第一电阻R1的输出端连接。在从机20的输入端设有第二连接器32，其输出端设有第一连接器31，第二单片机21通过第二通信模块22与第一连接器31连接，且第一连接器31与第二连接器32连接，其中，第一连接器31与第二连接器32相匹配，当第一个从机20的第二连接器32与主机10的第一连接器31连接时，主机10与第一个从机20连接并通信，且主机10的第一电阻R1的输出端与第一个从机20的第二电阻R2输入端串联。第一个从机20的第一连接器31与第二个从机20的第二连接器32连接，从而使主机10通过第一个从机与第二个从机连接并通信，且第一个从机20的第二电阻R2的输出端与第二个从机20的第二电阻R2输入端串联。以此类推，最后一个从机的第二连接器32与倒数第二个从机的第一连接器31连接，从而使主机10与最后一个从机连接并通信，且使倒数第二个从机的第二电阻R2的输出端与最后一个从机的第二电阻R2输入端串联。最后一个从机的第一连接器31接地，从而使第一电阻R1和各个从机的第二电阻R2之间形成串联回路。

在一些实施例中，如图3、图4所示，最后一个从机的第一连接器31通过接地端盖40接地。其中，接地端盖40设有第二连接器32。最后一个从机的第一连接器31通过与接地端盖40的第二连接器32连接，而使最后一个从机的第二电阻R2的输出端接地，从而使第一电阻R1和各个从机的第二电阻R2之间形成串联回路。

本实施例通过第一连接器31和第二连接器32将主机10与从机20及相邻的从机之间进行连接，不仅结构简单，成本低，且连接方便快捷，连接可靠。当需要减少从机数量时，只需将需要减少的从机从相邻的从机的第一连接器31和/或第二连接器32分离即可，然后将最后一个从机的第一连接器31与接地端盖40的第二连接器32连接而接地，操作十分方便。当需要增加从机数量时，只需将原来的最后一个从机20与接地端盖40分离，再将新增的从机与原来的最后一个从机连接，然后将新的最后一个从机的第一连接器31与接地端盖40的第二连接器32连接而接地即可，同样操作可靠且方便快捷。当增加或减少从机的数量后，主机10重新获取V

实施例3

如图5所示，本实施例的自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统与实施例2的自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统的结构相同，所不同的是，本实施例的从机通过开关电路23实现第一电阻R1与第一个从机的第二电阻R2及相邻从机的第二电阻R2之间的串联，且最后一个从机的第二电阻R2通过开关电路23接地，而无需通过接地端盖40接地。

如图5、图6所示，从机20的第二电阻R2输出端与第一连接器31之间设有开关电路23，通过开关电路23实现第二电阻R2的输出端与下一从机的第二电阻R2的输入端连接或接地。其中，开关电路23可为继电器、光固态继电器、模拟开关、光耦、MOS管中的一种或多种的组合。如图6所示的实施例中，开关电路23为继电器。具体地，如图6所示，该继电器RY2的公共端COM与第二电阻R2的输出端连接，其常闭触点NC接地，其常开触点NO通过第一连接器31及第二连接器32与下一个从机的第二电阻R2输入端连接，其线圈一端与VBUS连接，其线圈的另一端通过第一连接器31及第二连接器32与下一个从机连接或悬空。当其中一个从机与下一个从机连接时，该从机的继电器线圈的另一端与下一个从机连接，并通过下一个从机接地而使线圈带电，此时，其公共端COM通过常开触点NO与下一个从机的第二电阻R2的输入端连接，从而使该从机的第二电阻R2通过继电器RY2与下一个从机的第二电阻R2串联。当该从机为最后一个从机时，该从机的继电器RY2的线圈的另一端悬空，此时，该继电器RY2的线圈不带电，继电器的公共端COM通过常闭触点NC接地，从而使第一电阻R1和各个从机的第二电阻R2之间形成串联回路。

本实施例的从机20通过继电器RY2判断其是否连接有下一个从机20，当连接有下一个从机时，通过继电器RY2将该从机的第二电阻R2与下一个从机的第二电阻R2串联，当没有连接下一个从机时，通过继电器RY2将该从机的第二电阻R2接地，不仅连接可靠，且无需通过人工判断哪个从机需要接地，提高通信效率的同时，还可减少因人工操作而导致误操作等问题。当需要减少从机数量时，只需直接将对应的从机从相邻的从机的第一连接器31及第二连接器32分离即可，最后一个从机20的第二电阻R2则通过继电器RY2自动接地，操作十分方便且可靠。当需要增加从机数量时，只需将新增的从机与原来的最后一个从机连接，且新增从机的第二电阻R2通过继电器RY2与下一个从机的第二电阻R2串联，更新后的最后一个从机则通过继电器RY2自动接地，同样操作可靠且方便快捷。当增加或减少从机的数量后，主机10重新获取V

实施例4

如图7所示，本实施例的自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统与实施例3的自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统的结构相同，所不同的是，本实施例的任意一个从机的第二单片机21通过输入口IN检测是否连接有下一从机，并通过其输出口OUT控制继电器线圈是否带电。

如图7所示，继电器RY2的公共端COM与第二电阻R2的输出端连接，其常闭触点NC接地，其常开触点NO通过第一连接器31及第二连接器32与下一个从机的第二电阻R2输入端连接，其线圈一端与VBUS连接，其线圈的另一端与第二单片机的输出口OUT连接，第二单片机21的输入口IN通过第一连接器31及第二连接器32与下一个从机连接或悬空。当其中一个从机与下一个从机连接时，该从机的第二单片机21的输入口IN通过第一连接器31及与下一个从机的第二连接器32连接并接地，其输入口IN为低电平，则第二单片机21的输出口OUT输出低电平，此时，该从机的线圈带电，其公共端COM通过常开触点NO与下一个从机的第二电阻R2的输入端连接，从而使该从机的第二电阻R2通过继电器RY2与下一个从机的第二电阻R2串联。当该从机为最后一个从机时，该从机的第二单片机21的输入口IN与第一连接器31连接而处于悬空状态，其输入口IN为高电平，则其输出口OUT输出高电平，此时，该从机的线圈不带电，其公共端COM通过常闭触点NC接地，从而使第一电阻R1和各个从机的第二电阻R2之间形成串联回路。

本实施例的任意一个从机20通过第二单片机21判断其是否连接有下一个从机，当连接有下一个从机时，在第二单片机21的控制下通过继电器RY2将该从机的第二电阻R2与下一个从机的第二电阻R2串联，当没有连接下一个从机时，第二单片机21通过继电器RY2控制该从机的第二电阻R2接地，不仅连接可靠，且无需通过人工判断哪个从机需要接地，提高通信效率的同时，还可减少因人工操作而导致误操作等问题。当需要减少从机数量时，只需直接将对应的从机从相邻的从机的第一连接器31及第二连接器32分离即可，最后一个从机则通过第二单片机21控制继电器RY2自动接地，操作十分方便且可靠。当需要增加从机数量时，只需将新增的从机与原来的最后一个从机连接即可，新增从机的第二电阻R2通过第二单片机21控制继电器RY2与下一个从机的第二电阻R2串联，最后一个从机则通过第二单片机21控制继电器RY2自动接地，同样操作可靠且方便快捷。当增加或减少从机的数量后，主机10重新获取V

实施例5

如图8所示，本实施例的自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统与实施例3的自动识别从机数量及地址的串型多机通信系统的结构相同，所不同的是，本实施例的从机的第二单片机的ADC模块与参考电压V

如图8所示，每个从机20的第二单片机21通过ADC模块分别采集该从机的第二电阻R2的输入端电压值、输出端的电压值及参考电压V

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。