1硬件实现
1.1通信的硬件实现
本文采用低功耗电平转换芯片MAX485作为收发器，该芯片的接收器输入具有失效保护特性，当输入开路时，可以确保逻辑高电平输出，因此具有较高的抗干扰性能。通信的接口电路如图2所示。RO，RE，DE，DI分别连接到单片机的相应管脚，R1，R2，R3为上拉电阻，用于确保单片机在输出高电平时MAX485芯片能接收到正确的高电平。R4为线路的匹配电阻，用于消除线路中的传输信号的反射。为了保证总线上的其他分站的通信不受本分站硬件故障的影响，在485信号的输出端串接了两个电阻R5和R6。采用稳压管D1和D2组成吸收电路，可以避免总线中的瞬时高压，从而对MAX485芯片进行保护，保障了通信的可靠性。
1.2照明灯板的硬件实现
本文采用高亮度LED灯珠5630来制作照明灯板。由于照明灯板挂接在子站上，而子站是由12V供电的，所以采用3路4个LED灯珠的串并联来实现。照明灯板的电路如图3所示。
2系统软件实现
2.1程序流程
主站根据上位机下发的命令对其下面的各个子站进行相应的管理，读取各个子站的实时数据和对各个子站进行配置。主站的程序流程如图4所示。子站的作用主要是响应主站的命令，发送实时数据和配置其自身的状态。子站的程序流程如图5所示。
2.2通信协议
整个系统采用统一的Modbus通信格式（RTU）来实现，这种通信格式有确定的数据长度，从站可以从接收的数据长度来分析主站是否发送数据完毕，从而不会造成总线时序上的混乱，保证了通信的可靠性。同时采用CRC16的校验方式，可以使通信错误位数在1bit以内，校验准确率较高，从而保证了通信的可靠性[12-13]。Modbus（RTU）数据帧基本格式如表1，2，3，4所示。
2.3通信过程
由于RS-485是主从方式通信的，所以在通信的设计时要充分考虑接收和发送的时序，否则会造成总线上通信的混乱。主机发送命令后延时一段时间T，若从机没有响应，则主机重发命令；若收到从机响应，校验正确则返回确认包，一次通信完成。根据主机发送命令的时间，从机响应命令的时间并留有充分余量的基础上来确定延时时间T。上位机发命令时，上位机作为主机，主站作为从机；主站发命令时，主站作为主机，从站作为从机。通信的过程如图6所示。
3系统实现
实际系统采用每个主站挂接7个子站的监测方式，为实验方便以一个主站挂接3个子站为例。实验时的实际系统如图7所示。经试验系统完全能满足相应的功能要求，同时通信比较稳定，可靠性较强。本系统上位机采用MicrosoftVisualBasic6.0编程，实验时的上位机界面如图8所示。5结束语本文介绍了一种基于RS-485总线的分布式环境监测与照明一体化系统。该系统能较好的监测整个大环境中各个局部环境的温湿度值，并且具有照明功能。整个系统成本低，可靠性强，便于实现，易于推广，具有较强的实用性。
作者：陈薇 张教 余玲 单位：合肥工业大学 电气与自动化工程学院 合肥蓝鸥自控科技有限公司
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