[发明专利]一种应用于地面直流电源的智能测控模块

说明书

技术领域

本发明属于智能测控模块，具体涉及一种应用于地面直流电源的智能测控模块。

背景技术

根据要求，智能测控模块设计能实现再入遥测地面系统地面直流电源智能化、模块化、网络化和好移植要求，能在满足地面系统供电要求的同时，还能通过上位机对地面电源进行测控，对地面电源的异常情况报警和处理，对单台地面电源实现近台键盘控制和液晶显示，并能实现地面系统的远、近距离测控要求。

地面直流电源主要为弹上遥测系统供电，根据系统要求，需要新设计的地面电源具有智能化、模块化、网络化和好移植的特点，智能模块设计要实现地面电源的这些要求。智能化要求地面电源具有对过压、过流、短路等异常情况进行处理的能力，具有记忆功能，能实现多组输出数据设定的功能。模块化要求将具有不同功能的模块搭建出智能直流电源系统，具有好更换、好维护的特点，同时功能特点明确，接口定义清楚，能实现上位机对地面电源的测控、对单片机的通信和对地面电源异常处理这部分功能。网络化要求地面电源能实现远、近距离的通信功能，通过单片机编程，实现RS-422和Modbus模块的通信，通过以太网接入，实现远近程网络控制功能，解决环境恶劣、无人值守下的远程测控。好移植要求测控模块能较容易兼容到各种直流电源中，并完成用户要求。选用Silicon公司C8051F124单片机，具有64个数字I/O引脚（100脚TQFP封装），能完成片内JTAG调试，允许在线编程和调试。对于Modbus/TCP协议，采用RTU帧模式，实现单片机对串口和Modbus模块的通讯编程，并通过以太网接入地面系统，通过IP地址访问Modbus模块（研华），实现和上位机的通讯，此外，可采用键盘和液晶结合方式来对地面直流电源进行设置。

对地面直流电源智能测控模块所采用的单片机技术和Modbus/TCP协议及其功能特点进行了资料检索，主要结果如下：

西北工业大学自动化学院王新民、赵凯瑞等“一种新型智能化模拟信号采集板卡的设计”《测控技术》第29卷第2期（2010年）。厦门大学信息科学与技术学院罗湘、余臻“基于Modbus协议的单片机数据采集”《工业控制计算机》第22卷第6期（2009）。郑州大学物理工程学院汪献忠、刘巍等“基于MODBUS协议的工业智能通讯模块的设计”《仪表技术与传感器》2006年第6期。这些文献介绍了以单片机为控制核心的智能化模拟信号采集板卡，计算机与各板卡之间通过Modbus协议实现数据传输，区别是以太网方式还是以RS-485串口的方式来和上位机通信；计算机只采集，不控制，不支持近距离调试，模块或板卡无液晶显示、无键盘控制。

上海交通大学电气工程系桂蔓村、陈德荣等“DSP与单片机基于ModBus协议的通信”《电工技术》2003年10期。该文献仅介绍了通过DSP与单片机实现Modbus协议的通信，只有软硬件设计方案，无具体应用。

江苏大学薛海涛、和卫星“数据采集系统中Modbus协议的实现”《微计算机信息》(测控自动化)第23卷第10-1期（2007）。南昌大学理学院朱小超、徐雪春“基于Modbus协议的上位机与单片机通信的实现与仿真”《仪表技术与传感器》2011年第6期。这些文献仅介绍了Modbus协议的实现，下位机采用Modbus/RTU协议，通过RS-485串口和上位机通信。

哈尔滨工业大学潘悦、佟为明等“基于C8051F02x单片机的Modbus实验系统”《仪器仪表学报》第28卷第4期增刊（2007）。解放军理工大学工程兵工程学院邵志学等“Modbus通讯协议在阀门电动装置测试系统中的应用”《仪表技术与传感器》2007年第4期。东南大学动力工程系朱宏超、于向军等“Modbus协议在智能数据采集系统中的应用”《测控技术》第25卷第2期（2006年）。这些文献介绍了基于Modbus协议的测试系统，以单片机为控制核心，扩展对外围器件的I/O口，上位机与下位机通过Modbus通讯协议实现远程实时通讯，通讯协议只完成读取功能，不控制，仅支持RS-485协议，实现和上位机的通讯。

清华大学深圳研究生院程杨、刘学平等“一种基于MODBUS协议的工业控制系统设计”《机械设计与制造》2011年第1期。该文献介绍了应用Modbus协议在PLC通信中，实现人工通过键盘输入对PLC设备的操作，不和上位机通信。