0 引言

　　現場測量中，常遇到測點呈線狀分布的情形，例如，輸電線路，輸油管道，河流沿線，城市管網等，這類監測數據有如下特點：

　　（1）間隔距離各不相同。例如：石油輸送管道的流量壓力，監測點可1 km 一個；城市路燈損壞監測25 m一個。

　　（2）對傳輸速率要求不高。例如：路燈是否損壞的監測，煤礦坑道傾斜度監測，可以幾分鐘一次，河流沿線水質，溫度信息甚至可以每小時一次。

　　（3）測點物理順序可以作為監測點的邏輯次序，只要順序檢測各點的數據即可，不要求某個編號的數據單獨傳送。

　　（4）測點數量眾多，例如10 km 長的路燈監測點就有400個。

　　對于這些現場常遇到的線狀分布測點，如果采用總線式的組網結構，可以很好的簡化布線形式，所有測點連接到總線上即可。實際上，已經有很多這類總線可供選擇，例如，CAN 總線，485 總線，IEEE1394 總線，Profi-bus總線，HART 總線，甚至有自成總線的器件，如數字溫度傳感器DS18B20.但是這些方案都不是針對上述數據特點量身定做的，有的追求高可靠性，有的追求網絡速度，還存在成本高、協議復雜、需要逐個測點編址等問題[3].所以，本文提出了一種基于單片機構成的針對線狀測點的三線制組網方案，它具有自帶電源、協議簡單、靈活多變等特點，可以極大簡化電路設計和系統設計。

　　1 系統構成及原理

　　1.1 硬件構成

　　1.1.1 系統總體構成

　　三線制測量系統的構成圖如圖1所示，由一個主機和若干單元構成，三線分別定義為電源、信號、地線。主機能控制單元的供電，由開關J1 完成，它可以是繼電器的硬觸點，也可以是VDMOS管軟觸點。當主機需要采集數據時，首先閉合J1,使所有單元上電，然后通過信號線R/T來控制各個單元依次上傳數據。其中1,2,…，N代表N 個測量單元。

　　如果需要傳送模擬信號，則要另外增加模擬信號總線，單元結構如圖2所示。

　　1.1.2 單元結構

　　單元的內部組成，根據測量參數不同各有所異，這里給出一個傾角測量的例子，使用傾角傳感器，原理圖如圖2所示。上電測量是自動進行的，完成后等待輸入端R接受啟動脈沖，然后進入本單元數據發送，這期間本單元與主機是直通的，當本單元數據傳送完成后，則等待輸入端的結束脈沖，然后本單元向下單元發送啟動脈沖，隨后本單元進入透傳（或稱傳話筒）模式，相當于直通，主機可以跟下個單元進行通信，依次類推。

　　在單元示結構意圖中，還增加了2 條模擬信號線，因為傾角傳感器既有數字量輸出（通過SPI接口）也有模擬量輸出（通過Vf端）。如果想直接采集到單元的模擬量，則增加模擬開關和模擬信號總線，當單元處于工作狀態時，閉合模擬開關，把模擬量送到總線上。