摘 要：為了在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中獲取大氣數(shù)據(jù)的詳細信息，設(shè)計了一種利用RS 485總線把數(shù)據(jù)采集前端機、子站與中心站互連構(gòu)成的數(shù)據(jù)前端傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)的前端機對現(xiàn)場大氣數(shù)據(jù)的采集與處理，并通過串口實現(xiàn)與子站、中心站的信息傳輸，有效完成大氣數(shù)據(jù)的獲取與傳輸。實際測試可見，系統(tǒng)實現(xiàn)了大氣數(shù)據(jù)的采集與傳輸，可以滿足實際工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中獲取大氣數(shù)據(jù)的需要。



關(guān)鍵詞：RS 485總線；數(shù)據(jù)采集；串行通信；大氣數(shù)據(jù)

中圖分類號：TP392文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)07-120-02

Design and Implement of Atmosphere Data Former Transmission System Based on RS 485



YANG Shubin，LIU Mingzhong

(School of Electrical and Information Science Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan，430073，China)



Abstract：In order to acquire atmosphere data in industry and agriculture，data acquisition and communication system composed by former acquisition part，sub-stations and center station using RS 485 bus is designed.The former part acquires and processes the local atmosphere data and transmites data to sub-stations and center station through serial communication.Tests prove that the system can reliably acquire and communicate the atmosphere data and be applied in industry and agriculture production.



Keywords：RS 485 bus;data acquisition;serial communication;atmosphere data

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，集散采集是最常用的數(shù)據(jù)采集方式。集散數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由主控計算機和一系列前端智能儀器(前端機)構(gòu)成，他們通過一定的物理媒介連接在一起，并以一定的方式和控制中心連接進行通信，從而完成信息交換功能。目前，有RS 232，RS 422，RS 423和RS 485^[1]接口總線標(biāo)準(zhǔn)可用于串行通信。其中RS 485串行總線具有很強的抗共模干擾的能力，允許一對雙絞線上一個發(fā)送器驅(qū)動多個負載設(shè)備，適合遠距離的數(shù)字通信，結(jié)構(gòu)簡單、組網(wǎng)容易?；诖?，本文采用RS 485總線實現(xiàn)多點大氣數(shù)據(jù)采集和控制，為工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)提供必要的大氣數(shù)據(jù)服務(wù)。

1 硬件設(shè)計

大氣數(shù)據(jù)前端傳輸系統(tǒng)包括中心站、子站、前端機三大部分。前端機用于采集和控制大氣數(shù)據(jù)，他們通過RS 485總線與各自子站連接，最多可有256個前端機，可完成256個不同地點的大氣數(shù)據(jù)采集。子站與中心站之間有調(diào)制解調(diào)器通過PSTN公眾電話網(wǎng)連接實現(xiàn)通信。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 軟件設(shè)計

總線網(wǎng)絡(luò)可以認為是一個獨立的系統(tǒng)，只需要應(yīng)用層，因為應(yīng)用層是OSI參考模型的最上層，直接面向用戶，為用戶訪問提供手段和服務(wù)。基于此，本文的RS 485總線協(xié)議^[2，3]方案就被簡化成為三層的形式。具體如圖2所示。按中心站和子站互相通信的要求，設(shè)計的幀格式如圖3所示。具體使用時，制定了命令幀、復(fù)位幀和數(shù)據(jù)幀三種具體形式，他們類型字標(biāo)志分別為00，10，01。按設(shè)計的圖1系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集與通信。

圖2 RS 485總線協(xié)議設(shè)計模型

圖3 幀格式

分別對下位機和上位機流程實現(xiàn)進行設(shè)計，具體流程如圖4、圖5所示。下位機等待地址呼叫，收到地址后檢查是否本機地址，若是則發(fā)送應(yīng)答幀并等待，同時在規(guī)定時間內(nèi)檢查收到命令幀，否則發(fā)送復(fù)位幀繼續(xù)等待地址呼叫；若收到命令幀檢查是否是復(fù)位幀，不是則看是否發(fā)送存儲數(shù)據(jù)的命令，是就立即發(fā)送數(shù)據(jù)直到發(fā)送完畢。上位機對應(yīng)下位機協(xié)調(diào)工作，協(xié)同完成數(shù)據(jù)的傳輸。

圖4 下位機協(xié)議實現(xiàn)流程圖

3 系統(tǒng)測試與結(jié)論

在WindowsXP環(huán)境下，使用Visual Basic 6.0^[4，5]開發(fā)工具開發(fā)實現(xiàn)此系統(tǒng)，并進行測試如下。

3.1 接收端主界面

開發(fā)的接收端主界面如圖6所示。

圖5 上位機協(xié)議實現(xiàn)流程圖

圖6 接收端主界面

3.2 子站、RS 485總線、采集部分測試

在測試這個部分的時候采用的是每秒讀一次數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，每一小時調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)制作成數(shù)據(jù)圖看一切是否正常。測試結(jié)果如表1所示。

3.3 總體測試

測試結(jié)果如表2所示。



表1 子站、RS 485總線、采集部分測試

表2 系統(tǒng)總體測試

基于RS 485總線設(shè)計結(jié)構(gòu)，增強了分布式數(shù)據(jù)采集和通信系統(tǒng)的可靠性和可維護性，并可實現(xiàn)多點的實時數(shù)據(jù)采集與傳輸。通過測試可見，本文設(shè)計的大氣數(shù)據(jù)前端傳輸系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地工作，滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大氣數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)囊蟆＊?/p>

參 考 文 獻

［1］王常力，羅安.集散型控制系統(tǒng)選型與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，1992.

［2］高傳善，錢松榮，毛迪林.數(shù)據(jù)通信和計算機網(wǎng)絡(luò)[M].北京:高等教育出版社，2001.

［3］孫劍湘.測控系統(tǒng)串行接口與通信協(xié)議[J].長沙電力學(xué)院學(xué)報，1998，13(2):201-204.

［4］范逸之，陳立元.Visual Basic與RS 232串行通信控制[M].北京:清華大學(xué)出版社，2002.

［5］溫渤嬰，楊建華.Visual Basic在測控系統(tǒng)RS 485通信中的應(yīng)用[J].測控技術(shù)，1997，16(2):145-147.



作者簡介 楊述斌 男，1971年出生，副教授，碩士，湖北襄樊人。主要從事信號、圖像處理與多媒體通信和自動化控制的教學(xué)與研究，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上公開發(fā)表論文20余篇。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。