单片机与PC电话远程通信系统设计

  1、  引言
 
    随着通信技术的不断发展，计算机网络系统通信是当今技术发展的一个重要的方向，然而在网络系统中利用现有电话网作为通信信道则是最经济、最方便和最可靠的方法。当前现代电话通信网已经进入程控交换时代，技术比较先进，速度快，容量大，因此采用电话通信网建立数据通信系统确实具有其独特的优越性。
　
    利用单片机系统采集灌区水位、水流量，实现无人职守和科学的管理水资源具有实际意义，特别对少雨缺水地区更具有应用价值。

    2、  系统硬件设计
　　
    本系统采用了MODEM将前端单片机采集的数据通过电话网远程传输到中心站PC机，并实现一对多点通信（站点数、通信距离均不限），后台PC机通过拨号的方式对各站点进行数据接收并实时存储记录、查询、打印。系统框图如图1所示。

图1　系统框图

    单片机系统从传感器（含数字编码器）直接采集数字信号，通过RS232接口送给本端的MODEM，MODEM将数字信号调制成音频模拟信号在电话线上传输，再经中心站MODEM调制成数字信号送往PC机。系统中MODEM采用外置式Hayes144型，用户使用贺氏标准AT命令呼叫和应答，实现与远程系统的通信。

    上述单片机系统的硬件设计关键在于：（1）单片机89C51与异步收发器8250的接口，8250具有与MODEM接口和控制串行通信的能力。8250输入输出均为TTL电平，按EIA（国际电子工业合作会）RS232标准，采用串行收发驱动器芯片ICL232或MAX232进行电平转换和驱动。（2）SRAM的选择与连接，静态RAM保存加有时标的数据，选择DALLAS公司生产的DS1216D，内带有电池和实时日历时钟功能，内含RAM为628128，容量为128K，该芯片掉电自动保存数据和时钟运行。（3）MODEM的连接，采用9芯接口插座完成各信号的连接。具体电路原理如图2所示。

图2　单片机系统原理图

    3、  系统软件设计
　　
    该系统前台机软件由MCS51汇编程序设计,后台机软件由VB5.0程序设计(略述),前台单片机系统通信软件主程序框图如图3所示。

图3　单片机系统程序流程图[page]

    3、1  MODEM通信中的AT命令
　　
    MODEM使用AT命令可以分三个阶段：初始化、呼叫与应答、拆链挂机。
    MODEM初始化主要包括：设定振铃次数、设定返回结果码形式和复位MODEM ，例如：
    ATS0=3V0　　　‘3次响铃，结果码为数值型；
    ATZ　　　　　　‘复位MODEM ；
    上述命令的第一句可以采用WINDOWS 95超级终端编程固化在MODEM内非易失性RAM中，也可以同ATZ一起放在8250初始化程序中。

    MODEM 具有自动呼叫与应答功能，在电话交换网中，MODEM之间如同普通电话机相互通信，只要呼叫方发出拨号命令：ATDT6688787（数字表示电话号），便可形成通信链路，该命令用在PC机通信软件的编程中。

    通信完成后，双方MODEM要拆链挂机，在PC机通信软件的编程中采用如下AT命令完成挂机：
    + + +　　 　　‘转义序列
    延迟1秒　　　　 ‘1s静寂
    ATH0　　　　　 ‘挂机

    3、2  8250初始化
    8250初始化主要包括四项内容：（1）波特率的设置，向地址为3F8H和3F9H两个寄存器置数，本系统采用2400bps；（2）对线控制寄存器设置字符代码传送格式参数，即：数据位、奇偶校验位、停止位；（3）对MODEM控制寄存器初始化，即控制发出发向对方的信号及管理中断；（4）对中断允许寄存器的初始化，用于决定在接收的数据准备好时，在发送保持寄存器空时、在接收字符出错及MODEM 状态改变时是否发中断。

    3、3  数据通信
    当某一方单片机接收到呼叫振铃后，RI信号有效，8250的INTRPT引脚高电平中断，系统便进入数据通信状态，为了使数据传送准确无误，编程采用XMODEM协议对数据打包处理，单片机数据通信程序流程图如图4。

数据发送流程图　　　

数据接受流程图

图4　单片机数据通信程序流程图

    4、  结束语
　　
    本文就多点单片机与PC机的电话远程通信，比较详细地介绍了软、硬件设计思想，该系统由于采用普通电话网作为通信信道，实现一网多用，十分经济。而且后台PC机用VB5.0开发通信和数据管理系统软件既方便、可视又易操作、可靠。