基于单片机和串口服务器的远程数据采集系统

　　0 引言

　　随着工业控制网络化的发展，要求现场终端设备的实时数据资料能够通过已经存在的局域网甚至广域网传输成为工业自动化的普遍需要。串口服务器是一种协议转换模块，它通过提供1、2、4、8或16口的RS-232或RS-422/485串口界面，以及1个10/100M的以太网接口，可以将RS-232或RS-422/485串行设备接入TCP/IP网络中而不需要更改控制程序，主计算机使用TCP/IP协议通过以太网访问被接入的终端设备。上位机采用Socket编程。

　　1 系统总体设计

　　1.1 设计思路

　　将经过传感器或变压器转变的标准电压或电流信号，进行A/D转换，变成数字化的数据，把这些数据通过单片机串口传送到串口服务器上，串口服务器将单片机发出来的数据包转换为以太网数据报文格式，转发到Internet上，从而实现数据网上传输，可以方便地通过网络从上层PC机进行实时监控。

　　1.2 系统总体结构

　　该系统硬件采用模块化结构，其系统总体结构如图1所示。该存储转发上网系统采集终端主要是由传感器，放大电路，光电隔离电路，采集电路，近端LED显示电路，串口服务器等模块组成。

　　其中，该系统数据采集终端为一单片机控制系统，通信口为RS232/485可选接口。

　　本系统中采用的串口服务器是嵌入式串口服务器DNE-18。DNE-18用TCP server方式来实现串口数据到网络口的转换。给DNE-18配置了唯一的IP地址和相应的端口号后，DNE-18开始侦听，若网络中有主机发起联接DNE-18会接受联接请求，并将网络口收到的从串口发出并将串口收到的数据从网络口以TCP/IP协议包送出。DNE-18不对用户数据包做任何解析或更改，提供完全透明的数据通道。

　　2 系统的软硬件构成

　　2.1 系统硬件框图

　　本系统的硬件设计核心部分是远程数据采集、存储转发的终端。其硬件框图如图2所示。其工作原理是：对温度传感器得到的信号进行处理，即信号放大、滤波、量化等处理过程。在此过程中需要考虑干扰信号的抑制、转换精度及线性等诸多因素。为了对模拟量输入通道消除干扰，加入隔离放大器ISO100。单片机AT89C52控制ADC0809进行数据采集。将采集到的信号分为两路进行处理。一路进行LED显示：即当A/D转换完毕后，单片机内存中保存有A/D转换的通道数，以及A/D转换后的数据。当一路转换完毕后，单片机读到模数转换数据后，从8255A中读通道路数，完成通道路数的显示过程。同理，当显示通道路数完毕后，然后显示A/D转换数据。另一路用MAX232芯片实现TTL与RS232电平之间的转换，将转换的数据送给串口服务器DNE-18。串口服务器就是把单片机发出来的数据包转换为以太网数据报文格式，然后转发到Internet上，实现数据网上传输。本文，重点介绍光电隔离模块以及串口服务器的应用模块。