基于RS 485的大氣數據前端傳輸系統設計與實現

　　在數據采集系統中，集散采集是最常用的數據采集方式。集散數據采集系統由主控計算機和一系列前端智能儀器(前端機)構成，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RS485接口總線標準可用于串行通信。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送器驅動多個負載設備，適合遠距離的數字通信，結構簡單、組網容易。基于此，本文采用RS 485總線實現多點大氣數據采集和控制，為工農業的生產提供必要的大氣數據服務。

　　1硬件設計

　　大氣數據前端傳輸系統包括中心站、子站、前端機三大部分。前端機用于采集和控制大氣數據，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據采集。子站與中心站之間有調制解調器通過PSTN公眾電話網連接實現通信。系統結構如圖1所示。

　　2軟件設計

　　總線網絡可以認為是一個獨立的系統，只需要應用層，因為應用層是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。基于此，本文的RS 485總線協議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，設計的幀格式如圖3所示。具體使用時，制定了命令幀、復位幀和數據幀三種具體形式，他們類型字標志分別為00，10，01。按設計的圖1系統完成數據采集與通信。

分別對下位機和上位機流程實現進行設計，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，若是則發送應答幀并等待，同時在規定時間內檢查收到命令幀，否則發送復位幀繼續等待地址呼叫；若收到命令幀檢查是否是復位幀，不是則看是否發送存儲數據的命令，是就立即發送數據直到發送完畢。上位機對應下位機協調工作，協同完成數據的傳輸。

　　3系統測試與結論

　　在WindowsXP環境下，使用Visual Basic 6.0開發工具開發實現此系統，并進行測試如下。

　　3.1接收端主界面

　　開發的接收端主界面如圖6所示。

　　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據，然后將數據保存在數據庫中，每一小時調用數據庫中的數據制作成數據圖看一切是否正常。測試結果如表1所示。

　　3.3 總體測試

　　測試結果如表2所示。

　　基于RS 485總線設計結構，增強了分布式數據采集和通信系統的可靠性和可維護性，并可實現多點的實時數據采集與傳輸。通過測試可見，本文設計的大氣數據前端傳輸系統能夠穩定可靠地工作，滿足工農業生產中大氣數據采集與傳輸的要求。