基于單片機(jī)8251和MODEM設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)

1 前言

我國(guó)中大型石油化工企業(yè)大都采用小電流接地系統(tǒng)來(lái)供電，電力系統(tǒng)較為龐大。這類(lèi)系統(tǒng)一般擁有幾座乃至十幾座35kV級(jí)的總降壓站，幾十座6～10kV級(jí)的高壓配電室，分布范圍較廣，有的變電站離開(kāi)總調(diào)有十幾km之遠(yuǎn)。因此，各變電站的電量參數(shù)（電壓、電流、相位、功率因數(shù)等）的準(zhǔn)確、可靠傳送，對(duì)總調(diào)及時(shí)決策、對(duì)提高供電質(zhì)量和確保電力運(yùn)行安全尤為重要。這里，我們采用單片微型計(jì)算機(jī)控制調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送，獲得了滿(mǎn)意的效果。

2　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示。本系統(tǒng)的上位機(jī)采用PII微機(jī)，通過(guò)MODEM←→交換網(wǎng)←→MODEM與作為下位機(jī)的單片機(jī)系統(tǒng)相連接。電力傳感器采集的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入單片機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)軟件程序處理后由異步收發(fā)器8251控制MODEM自動(dòng)撥號(hào)，待上位機(jī)響應(yīng)后發(fā)出數(shù)據(jù)，上位機(jī)通過(guò)MODEM收到數(shù)據(jù)后即可進(jìn)行數(shù)據(jù)表格或圖形處理，這就完成了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集全過(guò)程。上位機(jī)可通過(guò)MODEM分時(shí)對(duì)多個(gè)下位單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行巡回控制檢測(cè)。
                   
   單片機(jī)系統(tǒng)硬件電路見(jiàn)圖2。它主要由單片機(jī)89C51和異步／同步收發(fā)控制器芯片組成，在此，8251作為異步收發(fā)器使用。其中，COM8046為可程控專(zhuān)用時(shí)鐘發(fā)生器，可同時(shí)為89C51提供時(shí)鐘信號(hào)。8251所需的接收時(shí)鐘RXC和發(fā)送時(shí)鐘TXC的信號(hào)也由其提供。
                 
   由于8251的輸入輸出為T(mén)TL電平，故需采用串行收發(fā)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)，本系統(tǒng)采用較常用的MC1488和MC1489芯片。RS－232為標(biāo)準(zhǔn)的9針接口，可與任一標(biāo)準(zhǔn)外置式MODEM接口相連。
　 對(duì)MODEM的性能要求為：有電話(huà)號(hào)碼參數(shù)存儲(chǔ)器；有自動(dòng)撥號(hào)功能、自動(dòng)應(yīng)答功能；可進(jìn)行速度緩沖和流量控制；采用MNP5／V．42bis數(shù)據(jù)壓縮方式；采用V4．2差錯(cuò)控制協(xié)議／MNP 2－4糾錯(cuò)協(xié)議；速率大于14．4kbps；選擇可與美國(guó)Hayes系列兼容的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。
　 由于作為交換網(wǎng)媒介的電話(huà)線(xiàn)不可避免的會(huì)有線(xiàn)路干擾，故作為兩端點(diǎn)的MODEM須采用相應(yīng)的抗干擾及差錯(cuò)控制技術(shù)，同時(shí)線(xiàn)路傳輸速率不宜太高，本系統(tǒng)采用1200dps的波特率。
3　軟件設(shè)計(jì)
　 單片機(jī)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由8251初始化和數(shù)據(jù)傳輸兩部分組成。其程序流程圖分別見(jiàn)圖3和圖4。
                            

                             
   8251初始化設(shè)定為：工作于異步工作方式；波特率為1200dps；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8位，一個(gè)停止位；采用偶校驗(yàn)；DTR和RTS信號(hào)有效。
　 對(duì)MODEM的控制由DSR確定，當(dāng)DSR有效時(shí)，先復(fù)位MODEM，再發(fā)指令使MODEM自動(dòng)撥號(hào)，在DSR信號(hào)保持有效的狀態(tài)下與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
   數(shù)據(jù)傳輸程序中一組存儲(chǔ)單元存放待發(fā)送數(shù)據(jù)（即傳感器輸入轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，也可以是擴(kuò)展了鍵盤(pán)系統(tǒng)的手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)），發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)也將校驗(yàn)和數(shù)據(jù)發(fā)出。發(fā)送數(shù)據(jù)后檢測(cè)發(fā)送寄存器是否為零，若為零則說(shuō)明數(shù)據(jù)發(fā)送出去了。每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)后延時(shí)等待上位機(jī)返回信號(hào)，若不正確，則需重發(fā)；若正確，再續(xù)發(fā)下一數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)完為止。
4　結(jié)束語(yǔ)
　 用單片機(jī)控制MODEM進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，獲得了良好效果，解決了局域網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)不能達(dá)到的遠(yuǎn)地點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換難題，特別適于偏遠(yuǎn)地區(qū)，如企業(yè)遠(yuǎn)地點(diǎn)的碼頭、倉(cāng)庫(kù)、高塔的巡檢巡測(cè)。
　 該系統(tǒng)可在此硬件原理基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，即可增加顯示、鍵輸入和單片機(jī)的輸出控制、報(bào)警等功能，并可通過(guò)鍵功能轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程鍵輸入數(shù)據(jù)和參數(shù)設(shè)置等功能，以滿(mǎn)足一些特殊需求。
　 若改變不同的傳感方式，即可廣泛應(yīng)用于工、農(nóng)業(yè)及社會(huì)上的其它各類(lèi)場(chǎng)合，因此，本系統(tǒng)有著廣闊的市場(chǎng)前景。