基于单片机8251和MODEM设计的远程通信系统[图]

1 前言
   我国中大型石油化工企业大都采用小电流接地系统来供电，电力系统较为庞大。这类系统一般拥有几座乃至十几座35kV级的总降压站，几十座6～10kV级的高压配电室，分布范围较广，有的变电站离开总调有十几km之远。因此，各变电站的电量参数（电压、电流、相位、功率因数等）的准确、可靠传送，对总调及时决策、对提高供电质量和确保电力运行安全尤为重要。这里，我们采用单片微型计算机控制调制解调器进行远程实时数据传送，获得了满意的效果。
   2 硬件系统设计
   系统网络图如图1所示。本系统的上位机采用PII微机，通过MODEM←→交换网←→MODEM与作为下位机的单片机系统相连接。电力传感器采集的数据信号输入单片机系统，经软件程序处理后由异步收发器8251控制MODEM自动拨号，待上位机响应后发出数据，上位机通过MODEM收到数据后即可进行数据表格或图形处理，这就完成了远程数据采集全过程。上位机可通过MODEM分时对多个下位单片机系统进行巡回控制检测。
   
   单片机系统硬件电路见图2。它主要由单片机89C51和异步/同步收发控制器芯片组成，在此，8251作为异步收发器使用。其中，COM8046为可程控专用时钟发生器，可同时为89C51提供时钟信号。8251所需的接收时钟RXC和发送时钟TXC的信号也由其提供。
   
   由于8251的输入输出为TTL电平，故需采用串行收发驱动器进行电平转换和驱动，本系统采用较常用的MC1488和MC1489芯片。RS－232为标准的9针接口，可与任一标准外置式MODEM接口相连。
   对MODEM的性能要求为：有电话号码参数存储器；有自动拨号功能、自动应答功能；可进行速度缓冲和流量控制；采用MNP5/V.42bis数据压缩方式；采用V4.2差错控制协议/MNP 2－4纠错协议；速率大于14.4kbps；选择可与美国Hayes系列兼容的标准产品。
   由于作为交换网媒介的电话线不可避免的会有线路干扰，故作为两端点的MODEM须采用相应的抗干扰及差错控制技术，同时线路传输速率不宜太高，本系统采用1200dps的波特率。
   3 软件设计
   单片机系统的软件设计主要由8251初始化和数据传输两部分组成。其程序流程图分别见图3和图4。
   
   
   8251初始化设定为：工作于异步工作方式；波特率为1200dps；数据长度为8位，一个停止位；采用偶校验；DTR和RTS信号有效。
   对MODEM的控制由DSR确定，当DSR有效时，先复位MODEM，再发指令使MODEM自动拨号，在DSR信号保持有效的状态下与上位机进行数据传输。
   数据传输程序中一组存储单元存放待发送数据（即传感器输入转换后的数据，也可以是扩展了键盘系统的手动输入数据），发送数据的同时也将校验和数据发出。发送数据后检测发送寄存器是否为零，若为零则说明数据发送出去了。每发送一个数据后延时等待上位机返回信号，若不正确，则需重发；若正确，再续发下一数据，直到数据发完为止。
   4 结束语
   用单片机控制MODEM进行远程数据传输，获得了良好效果，解决了局域网专线不能达到的远地点的数据交换难题，特别适于偏远地区，如企业远地点的码头、仓库、高塔的巡检巡测。
   该系统可在此硬件原理基础上进行扩展，即可增加显示、键输入和单片机的输出控制、报警等功能，并可通过键功能转换，实现远程键输入数据和参数设置等功能，以满足一些特殊需求。
   若改变不同的传感方式，即可广泛应用于工、农业及社会上的其它各类场合，因此，本系统有着广阔的市场前景。