电力电缆火灾在线监测系统的设计

机。主机负责管理全部子站，接收各个子站传来的数据，并在Windows环境下以良好的用户界面管理和显示现场数据。

3 子站的硬件设计

考虑到现场电缆走向复杂、分布范围大，如果所有温度传感器均直接通过接口电路与主机相连，势必造成系统连接与管理复杂化，同时也加大了维护方面的难度。该系统设计为分层分布式结构，由子站实时采集与其相连的一系列温度传感器的数据，经过各个子站的处理后，通过远程通信接口电路，把代表电缆位置信息的传感器编号以及相应的温度数据传送给主机。该设计简化了系统结构，便于管理和维护。

子站的结构如图2所示，其核心是Intel公司的8位单片机89C51。Intel 89C51具有4列化KBEEPROM作为程序存储器，128 BRAM作为数据存储器[2]。复位电路采用上电自动复位、按钮手动复位和定时器(看门狗)自动复位多重复位设计，以保证子站工作的可靠性。时钟电路由外接石英晶体振荡器和电容构成的三点式振荡电路及内部反向放大器构成，时钟频率为12 MHz.

Intel 89C51的16位内部定时/计数器以中断方式工作，控制子站定时扫描与之相连的传感器，内部并行口线则用于子站与温度传感器之间的单总线数据传输。考虑到一台子站要连接多个温度传感器，且距离较远，因此增加了驱动接口电路，由光电耦合连接传感器，从而提高子站的抗干扰能力和可靠性。

4 接口设计

子站负责采集温度数据并对数据进行简单的处理，通过接口电路把传感器编号以及相应的温度数据传送给主机。Intel 89C51具有片内串行接口，在串行口控制寄存器SCON的控制下，可以方便地工作在移位寄存器方式、波特率可变的8位异步通信方式、波特率固定的9位异步通信方式和波特率可变的9位异步通信方式中。由于Intel 89C51的串行口为TTL电平，而上位机(主机)的串行口为RS-232电平，因此通常的设计是采用MC1488/MC1489电平转换接口电路。

RS-232串行通信标准规定，驱动器允许有2 500 pF的电容负载，因此通信距离受到很大限制，一般通信距离不超过15 m。此外，RS-232串行接口采用单端信号传输方式，其抗干扰能力 较差。考虑到RS-232串行接口的固有缺点以及子站数量多、分布范围大、距离主机较远等实际情况，本设计采用RS-485串行总线构成子站与主机的接口。

RS-485串行数据发送接收器采用平衡发送和差分接收，具有很强的抑制共模干扰能力，而且接受器具有较高的灵敏度，因此通信距离可达到1 000 m以上。在通信线路安装方面，RS-485总线比RS-232总线具有很多优势：RS-232总线采用三线共地传输，而RS-485总线采用两线差分传输，也就是说，采用RS