航天器温度数字测量系统的多机通信

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1、第28卷第5期航天器环境工程2011年10门SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING477航天器温度数字测量系统的多机通信朱熙，郭赣(北京卫星环境工程研究所，北京100094)摘要：温度测量是真空热试验中一个重要的测量项目，数字测量技术是适应真空热试验温度测量需求多样性的一项新的应用技术，而实现多机通信则是数字测量系统的关键技术之一。文章建立了具有多种多机通信模式的真空热试验航天器温度数字测量系统，阐述了不同多机通信模式的通信原理与协议，介绍了利用上位机管理软件VB6．0实现串行通信以及对温度数据进行管理的方法。关键词：温

2、度测量；数字测量系统；多机通信；RS485总线；单总线；通信协议中图分类号：TP206+．1文献标识码：B文章编号：1673-1379(2011)05-0477-05Dol：lO．39698．issn．1673—1379．2011．05．015O引言航天器真空热试验时，需要测量的重要参数是航天器和试验设备上有关部位的温度。航天器温度测量是指被选择的航天器内部和表面部位的温度测量，是真空热试验的核心监测工作¨1。目前，航天器真空热试验一般选用热电偶温度测量系统，而数字测量技术的发展为温度数字测量系统提供了条件。与热电偶测量系统相比，温度数字测量系统

3、具有测量引线少、测量准确度高、测量成本低等优点。多机通信技术是真空热试验航天器温度数字测量系统的关键技术。该系统既有RS485总线组成的多机通信结构，又有由单总线组成的多机通信结构。本文主要阐述由这两种总线构成多机通信系统的通信原理及协议，并通过VB6．0实现上位机管理。l多机通信系统结构多机通信系统主要由测温单元、远程通信模块、上位机管理模块三部分组成，如图1所示。测温单元的主要功能是采集温度数据、暂存温度数据以及与上位机进行通信：远程通信模块的主要功能是实现下位机(单片机)与上位机(PC机)之间的通信；上位机管理模块的主要功能是实时显示温度并

4、保存温度数据、统计温度信息、超限报警、绘制温度历史曲线等。信模式l⋯一一⋯一t一一：一一一一’⋯一一一一下一1_一一1叫苎竺墨h_IJ总线信号l远稃通信总铡·l转换接JjJI●—j垦魈墼Lj一—恒丑图l多机通信系统结构图Fig．1Configurationofthemulti-computercommunicationsystem图l所示系统存在两种多机通信模式：模式l为一台上位机与多台单片机组成的多机通信结构；模式2为一台单片机与多个温度传感器组成的多机通信结构。两者之间的联系是模式l中作为下位机的单片机在模式2中为主机，而模式2中的温度传感器

5、为从机。2上位机与单片机的通信原理与协议2．1上位机通信系统的硬件设计RS232串行接口在工业应用中非常广泛，但是由于RS232允许的通信距离短，而且只能进行点对点通信，所以不适用于真空热试验温度测量的远程通信中，也不适合组成多机通信系统。而RS485总线允许一对双绞线上一个发送器驱动多个负载收稿日期：201l-03．14：修回日期：201I-06．20基金项目：北京卫星环境工程研究所自主研发项目“真空热试验测控系统集中控制技术”作者简介：朱熙(1985一)，男，硕士研究生。研究方向为真空热环境试验测控技术。E-mail：zhuxil98533@

6、126．com。郭赣(1962一)，男，高级工程师，硕士生导师，主要从事航天器环境试验测控技术研究工作。联系电话：(010)68746649．478航天器环境工程第28卷设备，因此通过RS485总线构成分多点数据采集系统是可行的121。上位机通信系统主要包括两部分：作为上位机的PC机和作为下位机的单片机。由于PC机的串行通信接口通常使用RS232协议，为此可以选用RS232／RS485转换器，实现RS485电平与RS232电平的转换。系统硬件结构如图2所示。在传输线末端各安装一个120Q匹配电阻，目的是消除传输线上信号的反射。丑lPc机譬———j

7、Rs232爪s4115转换器一t一一：，掣I蚺南。。弼1lI赫I鬲一。l‰II单片机lII单片机2Il单，；‘机一I图2上何机与多台单片机硬件结构图Fig．2Thehostcomputerandthemulti—MCUhardware2．2上位机与多个单片机的通信原理上位机通信系统采用主从结构：单片机不主动发送命令或数据，一切都听从于上位机的命令，各台单片机之间也不能相互通信。为了实现上位机与多台单片机之间的通信，首先必须为每台单片机设定地址【3】，例如第一台单片机地址设定为0x01，第二台单片机地址设定为0x02，依次类推。本系统下位机采用了A

8、TMEGAl28单片机，其具有两个通用同步和异步串行接收器和转发器(uSART0和USARTl)。ATMEGAl28单片机对串口的控制通