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基于Modem的單片機(jī)與PC機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計

(發(fā)布日期：2008-4-9 11:30:25) 來源：http://www.szmodem.com/news-id-65.asp

1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及原理
　　本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用中央控制型星型結(jié)構(gòu)及自動撥號連接方式，中央管理PC機(jī)通過公共電話網(wǎng)絡(luò)或程控交換機(jī)與多個現(xiàn)場單片機(jī)連通。現(xiàn)場單片機(jī)完成對各物理參量的數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)處理、比值告警、現(xiàn)場顯示及對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制等，并定時或隨機(jī)地向中央管理PC機(jī)報告過程情況。中央管理PC機(jī)定時或隨機(jī)地匯集各測試點的信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示打印、聲光報警，并負(fù)責(zé)全局的綜合控制、管理調(diào)度和策劃指揮等任務(wù)。中央PC機(jī)可通過電話網(wǎng)依次自動撥號呼叫下屬各現(xiàn)場單片機(jī)，單片機(jī)收到呼叫并建立聯(lián)接后發(fā)送數(shù)據(jù)到中央管理PC機(jī)，各現(xiàn)場單片機(jī)之間則不能進(jìn)行呼叫聯(lián)絡(luò)。由于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的安裝數(shù)量和分布范圍不同，與中心站的距離一般為幾公里到幾十公里，在單片機(jī)與PC機(jī)之間需要傳送的數(shù)據(jù)量不是很大的情況下，采用調(diào)制解調(diào)器通過電話線路進(jìn)行通信較為適用。下位單片機(jī)以其所在單位的電話號碼作為其唯一的地址，并由單片機(jī)控制電話的使用，可以實現(xiàn)無人值守自動通信。每當(dāng)電話響鈴一定次數(shù)后仍無人接聽，則單片機(jī)自動接入線路，通過不同標(biāo)志來判斷是主機(jī)呼叫還是人打電話。若是主機(jī)呼叫，表示中心站要求通信，單片機(jī)將保持與上位PC機(jī)連接，將各種測量數(shù)據(jù)發(fā)送出去并接收主機(jī)發(fā)來的命令；若是人打電話，則斷開連接繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并接通模擬響鈴電路，提醒人們接聽。
　　2、Modem通信接口硬件設(shè)計
　　由于89C51單片機(jī)串口的電平為TTL電平，必須先轉(zhuǎn)換為RS－232電平才能與Modem通信。一般采用MAX232芯片實現(xiàn)單片機(jī)和Modem的連接，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。　　
　　單片機(jī)雖然有串行輸入、輸出口，但不具有RTS、CTS、DTR、DSR等標(biāo)準(zhǔn)接口握手信號線。考慮到單片機(jī)與上位機(jī)的通信量并不大，所以在連接時采用簡單的“三線式”，即只通過TXD、RXD和地線GND進(jìn)行連接，其他信號在對Modem初始化時發(fā)送AT命令將其忽略。如果單片機(jī)和上位機(jī)之間的通信量很大，并且需要精確、可靠的控制時，可以在89C51與MAX232之間再擴(kuò)展一個8250。
　　 3、關(guān)鍵技術(shù)及實現(xiàn)
　　3．1、對Modem控制及初始化
　　要使Modem正常通信，必須對Modem進(jìn)行初始化，必須用到HAYES－AT命令集。AT命令是一套控制Modem撥號、應(yīng)答、鏈接等操作的約定。對Modem(包括上、下位機(jī))的初始化，可以寫在主程序里，這樣每次啟動應(yīng)用程序時都會重新對Modem進(jìn)行初始化，也可以把初始化程序?qū)戇M(jìn)Modem非易失存儲器里，這樣就不用每次都對Modem進(jìn)行初始化。在這里，利用上位機(jī)VB程序?qū)Υ诓僮鞯姆奖阈裕殉跏蓟钆渲霉袒組odem里面。利用VB的MSComm控件的OUTPUT屬性發(fā)送AT命令到Modem對其進(jìn)行初始化。若對與單片機(jī)相連的Modem進(jìn)行初始化，可以先后發(fā)送以下命令：
　　(1)發(fā)送“AT&D0&S0&R1”，設(shè)置為忽略DTR，DSR，CTS信號。
　　(2)發(fā)送“ATE0X0S0＝2”，將Modem設(shè)置為不回應(yīng)所收到的指令以及返回結(jié)果碼的類型，S0＝2表示在響鈴2次之后Modem自動摘機(jī)并試圖連接。
　　(3)發(fā)送“AT&C1”，設(shè)置載波偵測信號隨線上實際狀態(tài)變化。
　　(4)發(fā)送“ATV0”，設(shè)置以數(shù)字方式返回結(jié)果碼。
　　(5)最后發(fā)送“AT&W”，將以上配置存放到非易失存儲器中。
　　以上每個AT命令之后必須加上CR(也就是鍵盤上的ENTER鍵)字符，否則Modem將不認(rèn)識此命令。與PC機(jī)相連接的Modem初始化與上面大致一樣，區(qū)別在于不用忽略DTR、DSR、CTS和設(shè)置成字符串返回結(jié)果碼，這樣對調(diào)試程序比較方便。
　　3．2、下位機(jī)的通信實現(xiàn)
　　上位機(jī)Modem(與PC機(jī)相連)撥號后，等待下位機(jī)Modem(與單片機(jī)相連)送來的載波信號；下位機(jī)Modem檢測到鈴聲(響了預(yù)定的次數(shù))后便自動摘機(jī)，然后與上位機(jī)進(jìn)行載波連接。雙方如果在預(yù)定時間沒有檢測到載波信號，Modem則自動釋放線路，同時返回NOCARRIER結(jié)果碼；一旦載波建立成功，Modem返回CONNECT結(jié)果碼，表明雙方連接成功，可進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。下位機(jī)通信程序必須對串行口進(jìn)行正確的設(shè)置，使跟上位機(jī)的通信方式和波特率保持一致；通過測試單片機(jī)串行口的RI標(biāo)志位，判斷是否有串口數(shù)據(jù)的有效輸入來完成檢測PC機(jī)的呼叫任務(wù)。如果串口接收到數(shù)據(jù)“32H”(結(jié)果代碼2)則開始計時，并繼續(xù)查詢串口，若15秒內(nèi)串口接收到數(shù)據(jù)“31H”(結(jié)果代碼1)，表示載波建立成功，保持單片機(jī)與PC機(jī)連接，開始與PC機(jī)進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)傳送完成后，再發(fā)送“＋＋＋”序列，使調(diào)制解調(diào)器從聯(lián)機(jī)狀態(tài)返回到命令狀態(tài)，延時一段時間后發(fā)送“ATH0”命令掛機(jī)，一次數(shù)據(jù)通信結(jié)束。若第一次響鈴15秒后還未接收到結(jié)果代碼1，則表示載波無效，上次響鈴為人打電話或者是聯(lián)接出現(xiàn)錯誤，單片機(jī)不與PC機(jī)連接而繼續(xù)運(yùn)行現(xiàn)場檢測程序。
　　3．3、基于VB的調(diào)制解調(diào)器編程
　　VB6．0的MSComm通信控件提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通信命令的接口，它允許建立串口連接，可以連接到其他通信設(shè)備(如Modem)、還可以發(fā)送命令、進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以及監(jiān)視和響應(yīng)在通信過程中可能發(fā)生的各種錯誤和事件，從而可以用它創(chuàng)建全雙工的、事件驅(qū)動的、高效實用的通信程序。對MSComm通信控件屬性了解后，就可以進(jìn)行通信軟件的編制。首先要在程序的初始化階段對通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要是初始化串口和Modem(前面已經(jīng)介紹)，包括選擇通信端口、設(shè)置串口波特率、打開串口等。在主控PC機(jī)中建立一個電話號碼集，按照N個下屬下位機(jī)的采集序號依次將它們的電話號碼編號。在定時通訊時按照軟件記錄器記錄的采集序號，通過查表指令獲得相應(yīng)的電話號碼，再調(diào)用自動撥號程序進(jìn)行呼叫聯(lián)絡(luò)；若呼叫成功，則通信鏈路建立，可以與現(xiàn)場下位機(jī)進(jìn)行通信。
　　鑒于傳輸過程中會產(chǎn)生數(shù)據(jù)的丟失，可采用求和校驗法保證串行通訊數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。發(fā)送方將所傳數(shù)據(jù)累加求和，僅保留和的最低位字節(jié)作為校驗字符放在傳送數(shù)據(jù)串的末尾，發(fā)往對方。對方將接收到的數(shù)據(jù)累加，取和的最低位字節(jié)與校驗字符相比較，若相等，則向發(fā)送方送正確通知碼，否則發(fā)錯誤通知碼，通知發(fā)送方重傳數(shù)據(jù)，直至接收正確為止。由于分布式遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)有大量的采集及控制數(shù)據(jù)要進(jìn)行傳遞，因此可在中央PC中利用VB6．0建立動態(tài)數(shù)據(jù)庫，用以存放現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，上/下限報警值等，該數(shù)據(jù)庫按照N個下屬現(xiàn)場單片機(jī)的約定序號，依次分區(qū)，在各種通訊處理中根據(jù)不同序號分別從相應(yīng)數(shù)據(jù)庫區(qū)中讀/寫數(shù)據(jù)。
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