摘 ?要：介紹了一種基于RS-485總線，采用智能化傳感適配器組成的多點" title="多點">多點式空氣潔凈度監測系統" title="監測系統">監測系統。這種監測系統具有監測功能強、測量數據準確、系統擴展性強、控制簡單、維護方便等特點。

關鍵詞：RS-485總線? 空氣潔凈度? 監測

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??? 隨著我國電子技術、藥品制造、食品工業和科學研究的快速發展，對空氣潔凈度（即空氣中單位體積內所含塵埃顆粒數）的要求不斷提高，需要潔凈環境的場所也急速增加。采用傳統的人工方法，用儀器進行定點、定時巡回測量已不能適應監測要求。而采用多點巡回監測系統，可以很好地解決上述問題。目前使用的多點監測系統常采用管道切換方式。用這種方式組成的巡回監測系統，由于管道過長，容易引起塵埃粒子在管道中沉降，而管道過長時，相鄰兩個測量點的氣體會混淆，因為前一個測量點的殘流氣體不會全部排空，這樣殘流氣體會影響下一個測量點的數據。另外電磁閥經過長時間使用后有可能漏氣，這些因素均會影響測量數據的準確性。更重要的是采用管道切換方式組成的多點巡回監測系統不能同時對多個測量點進行采樣測量，因此采用管道切換方式組成的多點巡回監測系統，其監測效果并不理想。本文介紹一種基于RS-485總線，采用智能化程度較高的傳感適配器組成的多點式監測系統，這種監測系統具有測量功能強、測量數據準確、系統擴展性強、控制簡單、維護方便等特點。

1 系統總體

??? 圖1是監測系統的硬件總體結構圖。系統由PC機進行總控制管理，通過RS-485總線連接32個傳感適配器，由傳感適配器對監測區域的空氣潔凈度、溫濕度進行測量。由于RS-485總線具有較好的可擴展性^[1][2]，所以可以十分方便地連接多于32個傳感適配器。通過控制軟件可以對各個傳感適配器進行編程，啟動、停止傳感適配器的工作，校正傳感適配器的時鐘電路，或清除傳感適配器存儲器中的數據。傳感適配器既可以連續測量，也可以完成按每十分鐘至每天測量一次的功能。通過網絡PC機可以隨時監視每個傳感適配器的工作狀態，接收從傳感適配器傳送來的測量數據。這樣PC機在對每一個傳感適配器完成編程后，可以脫離網絡去完成其他任務，甚至關機，而系統中各個傳感適配器卻均在正常工作，完成采集、處理和存儲數據。

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2 傳感適配器

??? 傳感適配器負責各個測量區域的測量工作。它由傳感器（光學塵埃粒子傳感器和溫濕度傳感器）、氣泵、測量電路" title="測量電路">測量電路、時鐘電路和地址設備碼等組成^[3]，由一片AT89C55單片微機進行控制[4]，其工作狀態受PC機控制。傳感適配器的組成框圖如圖2所示。

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??? 傳感適配器工作時氣泵抽氣，空氣中的塵埃粒子隨著采樣氣流通過光學傳感器。根據光散射原理，此時塵埃粒子將產生與其粒徑成一定比例關系的散射光，光電二極管將光脈沖信號轉換成相應的電脈沖信號[5]。通過放大、甄別后分別送入各個計數通道進行計數。單片微機完成數據的采集、處理、存儲，每1分鐘為一個測量周期。在完成測量塵埃粒子的同時，單片微機還完成該監測區域溫、濕度的測量。每個傳感適配器的存儲器可以存儲2000個測量周期的數據。當數據大于2000個時，自動刪去最先前的數據。由于采用了E2PROM存儲器，可以實現掉電保護數據。

??? 由于傳感適配器可以工作在按每10分鐘至每天測量一次的工作模式，所以傳感適配器在不測量時關閉測量電路及氣泵的電源，這不僅降低了系統的功耗，而且延長了各種器件的使用壽命。

??? 傳感適配器還設計了鍵盤接口、顯示接口和打印接口，接上系統配置的鍵盤、LCD顯示屏和打印機，就可以脫離系統，獨立工作，完成測量、顯示和打印，通過這些操作可以定期對傳感器進行定標和維護。

3 系統軟件

??? 系統軟件分成PC機和單片微機兩部分。

3.1?PC機控制模塊" title="控制模塊">控制模塊程序設計

??? PC機控制模塊實現對各個傳感適配器的控制。為了操作方便，PC機控制軟件設計了一個虛擬鍵盤，所有操作均通過點擊鼠標實現。PC機與單片微機的握手協議也較為簡單，8位數據中位7為“1”時表示傳送的是地址信息，為“0”時表示傳送的是數據信息，各個傳感適配器通過讀取各自的地址設備碼來確定PC機是否要求與其通信。圖3為PC機的主程序流程框圖。

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??? 各個鍵的功能分述如下，點擊地址選擇鍵將彈出一個窗口，供用戶輸入1～32的地址，以選擇需要通信的傳感適配器。周期設置鍵可以設置連續測量，或每10分鐘至每天測量一次。通過時鐘設置鍵可以設置傳感適配器的時鐘信息。通過點擊測量/停止鍵，可以啟動或停止傳感適配器的工作。點擊接收數據鍵可以接收當前被選中的傳感適配器的所有測量數據，并生成一個由用戶定義文件名的數據文件。如果要查看接收到的數據，可以點擊顯示數據鍵。在顯示數據的窗口內還可以完成打印功能。3.2 單片微機控制模塊程序設計

??? 單片微機的軟件主要完成數據采集、處理、存儲以及和PC機通信的任務，分為如下幾個模塊：數據采集、數據通信、數據顯示、數據打印以及鍵掃描。圖4所示的是單片微機與PC機的通信軟件流程圖，單片微機采用的是中斷處理方式。當單片微機響應中斷時，首先判斷PC機送來的是否為地址信息（即位“7”是否為“1”），如果是地址，則單片微機讀取本機的地址設備碼進行判斷。若地址相符，就接收PC機以后發來的數據，并根據送來的數據，進行各種處理。

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??? 為便于對傳感適配器中的各類傳感器進行定標和維護，硬件上設計了顯示接口、鍵盤接口和打印接口，軟件模塊中包含了顯示、打印以及鍵掃描程序模塊，這樣在需要對傳感器進行定標和維護時，接上系統配置的硬件，傳感適配器就可以脫離系統獨立工作。

??? 由于這種多點式空氣潔凈度監測系統采用了智能化程度較高的傳感適配器，在一些惡劣環境中，尤其在監測范圍較廣、區域較多的場合，實現了不間斷定時監測。該監測系統經實際應用證明，運行正常，數據測量準確。

參考文獻

1 朱桂榮，鄒麗新. 基于RS-485總線的可擴展局域網的研究[J]. 微型機與應用,2004；（6）

2 陳 曦，曾 禮. 基于智能模塊的RS-485通信協議轉換路由器[J].自動化儀表,2002；（3）

3 黃惠杰，趙永凱.塵埃粒子計數器的半導體激光散射測量[J].中國激光, 2002；（12）

4 鄒麗新，翁桂榮. 單片微型計算機遠離[M].蘇州：蘇州大學出版社，2001;（12）

5 高永鋒. 塵埃粒子計數器中光源對傳感器光通量的影響分析[J]. 應用光學;2005；（5）