基于RS485的遠程控制系統設計

0 引 言
某型防空指揮系統是一個(gè)以微型計算機為核心的模塊化和節點(diǎn)化設計的網(wǎng)絡(luò )系統。全系統由6種基本工作站組成，組成了比較完整的防空作戰情報指揮系統，主要用于空中目標情報的快速采集、處理和傳遞，實(shí)現實(shí)時(shí)有效的射擊指揮及辦公自動(dòng)化。由于各工作站所要完成的工作都較復雜，安裝、搭載的軟件和設備也都很多，因此工作站的計算機上普遍裝有多個(gè)硬盤(pán)，并按照功能的分類(lèi)裝有不同的系統，在使用時(shí)，根據需要對系統進(jìn)行選擇和系統間的切換。隨著(zhù)現代科技的發(fā)展和軍事變革的不斷推進(jìn)，在應用時(shí)對系統選控的實(shí)時(shí)性、可靠性和操控性都提出了更高的要求，傳統的控制手段已不能滿(mǎn)足新的需要。基于此該文設計了一種由固態(tài)繼電器和單片機構成的控制單元。該控制單元能夠利用固態(tài)繼電器的斷開(kāi)和導通控制計算機中硬盤(pán)的斷電和上電。固態(tài)繼電器功耗較小，且多使用直流電源，是一種性能優(yōu)良、通用性強、體積小、工作可靠的元器件。利用這種元器件設計的控制單元有著(zhù)廣泛的應用范圍和良好的使用前景。
目前，單片機以其成本低、使用靈活、實(shí)時(shí)性強、具有一定的智能性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于國防工業(yè)的控制領(lǐng)域和數據采集系統中。但對于某些復雜任務(wù)的實(shí)現，如大數據量的計算、人機對話(huà)等，單片機卻無(wú)法勝任。相反，PC機在這方面卻有著(zhù)較強的優(yōu)勢。因此，將它們進(jìn)行有機的結合，組成一個(gè)完善的系統就顯得非常有必要了。在系統中，單片機負責對數據的采集和執行單元的控制，PC機負責實(shí)現數據處理的功能，這時(shí)就涉及到了一個(gè)單片機與PC機之間通信的問(wèn)題。在單片機和PC機之間進(jìn)行高速、可靠的通信，目前較為流行的方式是采用串行通信方式。根據某型防空指揮系統通信距離遠的特點(diǎn)，本系統選用RS 485標準作為主要的通信方式。
在遠距離控制系統中，控制指令一般通過(guò)數據總線(xiàn)進(jìn)行傳輸，而通信距離在幾十米到上千米的遠距離控制系統現在通常采用RS 485總線(xiàn)標準。RS 485標準定義了一個(gè)基于單對平衡線(xiàn)的多點(diǎn)、雙向(半雙工)通信鏈路，提供了高噪聲抑制、高傳輸速率、長(cháng)傳輸距離、寬共模范圍和低成本的通信平臺。

1 系統的組成及戰技指標
作為某型防空指揮系統的子系統，本遠距離控制系統由一臺PC機，若干個(gè)控制單元，以及連接PC機和控制單元的數據線(xiàn)組成，每個(gè)控制單元又分別對應三個(gè)受控對象，即三個(gè)硬盤(pán)。其中控制單元主要由單片機和繼電器兩部分構成，完成對主控機發(fā)出指令的接收、分析、處理，和對硬盤(pán)的控制等功能。工作原理如下：本系統采用半雙工主從通信方式，有一臺主機和多臺從機，主從機之間通過(guò)RS 485總線(xiàn)進(jìn)行由主機到從機的單向通信，且各從機之間互不通信。從機在讀取信息后，對其進(jìn)行分析、判斷，繼而完成相應的控制功能。其結構圖如圖1所示。

本文所提出的控制系統方案是基于RS 485的有線(xiàn)傳輸，最大傳輸距離可達1．2 km，數據速率為1 200／2 400 b／s，誤碼率小于等于1×10-6，系統反應時(shí)間小于等于2 s。某型防空指揮系統中，各站間的距離最大可達50 km，當傳輸距離超過(guò)了有線(xiàn)通信的最大值時(shí)，可采用數傳電臺等無(wú)線(xiàn)通信的方法代替。當傳輸距離在有線(xiàn)傳輸的范圍內時(shí)，宜采用有線(xiàn)傳輸，以降低誤碼率。

2 系統主要芯片。
2．1 C8051F020的性能特點(diǎn)
CYGNAL的C8051F020是集成模擬、數字信號于一體的混合信號系統級SoC單片機。與目前常用的51系列單片機指令集完全兼容具有64個(gè)數字I／O引腳。它采用Cygnal公司的專(zhuān)利CIP-51微處理器內核，完全能夠滿(mǎn)足使用需要。