引言

在下業生產中，需要將環境和狀態的變化由傳感器轉換為電壓信號，再由監控設備完成對電壓信號的數據采集和監控。傳感器的信號處理在監測點完成，處理后的結果經RS485網絡傳送到監控計算機。這樣把監控工作分散到各地，而對監控結果集中管理，所形成的分布式監控系統可有效減少因工業強噪聲干擾和傳輸距離的增加所帶來的信號失真。

1 系統構成

本監控系統下位機的核心部分為MEGA8單片機。MEGA8單片機內置lO位的A/D轉換器。

故可不用外接A/D轉換器。當多路電壓信號由多路轉換器（CIM051）進入單片機后，即可對多路電壓信號進行A/D轉換和數據處理，完成數據采集。

可根據處理的結果進行報警操作，也可通過RS485網絡同監控計算機進行通信，以實現分布式監控。

系統結構如圖1所示。此系統的監控計算機程序使用VB開發，單片機程序使用c語言開發。本文主要討論單片機如何對多路電壓信號進行采集，以及采集的數據如何由單片機經RS485網絡傳送給監控計算機，以及如何編制CheckSum效驗碼以實現錯誤檢查。

2 數據采集

數據采集工作完全是在下位機進行的，可通過對單片機編寫控制程序已完成信號的采集和處理任務，主程序流程如圖2所示。

除主程序外，程序中還設置了實現多路信號巡檢的1 s中斷程序模塊；將A/D轉換結果送人單片機進行處理的A/D轉換完成中斷程序模塊；實現數據串行傳輸的USART中斷程序模塊；以及實現按鍵報警，數據處理等功能的子程序模塊。

A/D轉換結束后，在ADC數據寄存器中可以取得轉換的結果，對于單端輸入的A/D轉換，其轉換結果為：

其中，Vin表示選定的輸入引腳上的電壓，Vref表示選定的參考電源的電壓。0x000表示輸入引腳的電壓為模擬地，Ox3FF表示輸入引腳的電壓為參考電壓值減去一個LSB。

3 串行通信協議

監控計算機與單片機的數據交換包括如下3個步驟。

（1）單片機要發送數據時，計算機會發送一組字符串過去。該字符串的第一個字符是前導碼，單片機根據前導碼辨認是否應該讀取該字符串，該字符串屬于哪一個命令集。

在前導碼之后是站號，通常以兩個字符代表，以RS-485進行網絡連接，需要用站號來辨別命令是屬于哪一個設備。站號之后是要解讀的命令或數據。

（2）當單片機收到要求字符串，并經過辨讀確定后，便會送出計算機所要求的數據。同樣，數據被送出時會在數據之前加上前導碼與站號，計算機也有由此辨別數據來自何處。

（3）計算機端收到單片機發送回來的字符串，即進行解讀檢查的操作。當檢查完成后，再送一個確定的字符串給單片機，用以說明計算機端已成功收到字符串；而若發送失敗，計算機也在該回送的字符串中要求單片機重新發送數據。

另外數據發送時，一般會加上錯誤檢查機制，最常用的方法是將字符進行運算，而在字符串的最后加上CheckSum字符，收發雙方利用Check-Sum字符的檢查判斷字符串的正確性。

本系統設計的數據格式為：

其中，前導碼為一個字節；站號為一個字節；命令/數據為一個字節；數據長度為一個字節；數據內容為幾個字節；CheckSum校驗為兩個字節；結束標志位為一個字節。

4 通信軟件的實現

4.1 監控計算機通信軟件的實現

利用VB提供的具有強大功能的通信控件MsComm，可設置串行通信的數據發送和接收，串口狀態及串口通信的數據發送和接收，以及串口狀態和串口通信的信息，格式和協議。監控計算機的通信流程如圖3所示。

4.2 單片機通信部分的軟件實現

ATMEGA8單片機帶有一個全雙工通用同步/異步串行收發模塊USART，該接1：3是一個高度靈活的串行通信設備。單片機的通信流程如圖4所示。

4.3 CheckSum的使用

使用了outCheckSum和inCheckSum子函數以實現CheckSum計算。第1個函數（outCheckSum）用于處理所要發送的字符串，只要將所要發送的字符串傳人，返回的結果的結果字符串即是作完CheckSum處理。第2個函數（inCheckSum）用于處理接收到的返回字符串，只要將所收到的字符串傳人，返回的結果字符串即是做完CheckSum檢查，并去除校驗和與結尾字符。

5 結語

以上提出的單片機和監控計算機的軟硬件設計已在實際中得以應用。數據的采集及單片機和監控計算機之間的通信快速準確，效果良好。可見上述多路電壓信號的采集和分布式監控系統的設計方案是可行和可靠的。