基于RS 485的大气数据前端传输系统设计与实现

在数据采集系统中，集散采集是最常用的数据采集方式。集散数据采集系统由主控计算机和一系列前端智能仪器(前端机)构成，他们通过一定的物理媒介连接在一起，并以一定的方式和控制中心连接进行通信，从而完成信息交换功能。目前，有RS 232，RS 422，RS 423和RS485接口总线标准可用于串行通信。其中RS 485串行总线具有很强的抗共模干扰的能力，允许一对双绞线上一个发送器驱动多个负载设备，适合远距离的数字通信，结构简单、组网容易。基于此，本文采用RS 485总线实现多点大气数据采集和控制，为工农业的生产提供必要的大气数据服务。

　　1硬件设计

大气数据前端传输系统包括中心站、子站、前端机三大部分。前端机用于采集和控制大气数据，他们通过RS 485总线与各自子站连接，最多可有256个前端机，可完成256个不同地点的大气数据采集。子站与中心站之间有调制解调器通过PSTN公众电话网连接实现通信。系统结构如图1所示。

　　2软件设计

总线网络可以认为是一个独立的系统，只需要应用层，因为应用层是OSI参考模型的最上层，直接面向用户，为用户访问提供手段和服务。基于此，本文的RS 485总线协议方案就被简化成为三层的形式。具体如图2所示。按中心站和子站互相通信的要求，设计的帧格式如图3所示。具体使用时，制定了命令帧、复位帧和数据帧三种具体形式，他们类型字标志分别为00，10，01。按设计的图1系统完成数据采集与通信。

分别对下位机和上位机流程实现进行设计，具体流程如图4、图5所示。下位机等待地址呼叫，收到地址后检查是否本机地址，若是则发送应答帧并等待，同时在规定时间内检查收到命令帧，否则发送复位帧继续等待地址呼叫；若收到命令帧检查是否是复位帧，不是则看是否发送存储数据的命令，是就立即发送数据直到发送完毕。上位机对应下位机协调工作，协同完成数据的传输。

　　3系统测试与结论

在WindowsXP环境下，使用Visual Basic 6.0开发工具开发实现此系统，并进行测试如下。

　　3.1接收端主界面

开发的接收端主界面如图6所示。

　　3.2子站、RS 485总线、采集部分测试

在测试这个部分的时候采用的是每秒读一次数据，然后将数据保存在数据库中，每一小时调用数据库中的数据制作成数据图看一切是否正常。测试结果如表1所示。

　　3.3 总体测试

测试结果如表2所示。

基于RS 485总线设计结构，增强了分布式数据采集和通信系统的可靠性和可维护性，并可实现多点的实时数据采集与传输。通过测试可见，本文设计的大气数据前端传输系统能够稳定可靠地工作，满足工农业生产中大气数据采集与传输的要求。