正文描述:《基于89c51和modem的远程通信系统设计new》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、摘要:介绍了一种以89C51单片机为基础的二次仪表远程通讯方案,利用MODEM和E2PROM实现了低成本的远距离数据传输。该系统可随时上传下位机采集到的历史数据,同时还可以通过上位机对下位机进行简单的控制。关键词:通信;调制解调器;单片机 远程数据采集和下位机系统控制是工业测控系统的主要任务。在这些系统中由单片机或PLC完成现场数据的采集与预处理,由系统机完成数据的汇总、查询、统计、报表等综合处理。上位机和下位机之间通常采用RS232或RS485协议进行通讯[1]。但这种方法仅适用于通讯距离较近的场合,许多情况下要求通信距离在几公里甚至十几公里以上,这时采用RS232或RS485协议
2、就难以满足要求。实践表明,在此情况下,如果对系统的通信速度要求不高,则理想的通讯方案是利用调制解调器(MODEM)。1MODEM通信的特点利用MODEM进行上位机与下位机之间的远程低速通讯具有很多优点:首先,通信距离可以扩展到几十甚至上百公里,只要电话线路质量较好通信距离基本不受限制;其次,MODEM通信利用电信部门的电话线路和交换网络,不需要单独布线,不需亲自维护,尽管需交纳一定的月租费用,但仍节省了大量的精力和资金;再者,在不需要进行数据传输时,线路可以作为普通的电话线路用于语音通信或收发传真等,一线多用;最后,利用MODEM通信速率最高可达50?kbps左右(取决于线路质量),可
3、以满足大多数设计要求,而且MODEM本身技术成熟、性能可靠、价格也不高。使用成品的调制解调器还可以避免通信接口的设计调试过程,缩短了开发周期,降低了开发成本,同时提高了系统的可靠性。MODEM通信也有一定的不足:一是不适合对实时性要求严格的场合,因为MODEM拨号、应答需要一定时间,还有可能出现占线等问题;二是传输速率不是很快,MODEM使用串行通信,理论上MODEM的最高通信速率时56?kbps,实际的单片机系统一般采用9?600?bps以下的速率。此外,普通的调制解调器还存在掉线等问题,在系统设计过程中要认真考虑解决。2系统的结构框图整个系统由上位机、MODEM、下位机、二次仪表
4、组成,如图1。图中给出的是我们为某热电厂设计的远程抄表系统。其中下位机与二次仪表和MODEM之间,以及上位机与MODEM之间都使用RS232接口联系。实际系统中,上位机位于热电厂的中心控制室,图1系统结构框图下位机位于各用气单位的入口,上位机和下位机之间用MODEM通过电信的电话网联系。在系统中,下位机负责从仪表中采集数据,并将其存放于E2PROM之中。同时,下位机还负责MODEM的初始化工作。上位机主要任务是通过电话网拨通下位机,建立起联系后,从下位机接收存储的历史数据和当前数据,如有必要,发出指令控制下位机(如同步系统时间等)。 3系统硬件原理下位机硬件系统的原理框图如图2。由于
5、采用ATMEL公司的AT89C51单片机,单片机内部集成了程序存储器,图2系统原理框图所以只需扩展数据存储器即可。系统中采用E2PROM存储器X28C256作为数据存储器,这是因为本系统要求的通信数据量不大且实时性不强,这时每次采集结束后就向上位机传送一次数据是不合适的。而如果将采集到的数据暂存在RAM中,到一定数量后集中发送又必须考虑掉电保护问题。因为下位机工作在现场,掉电事故是可能发生的。为此,我们在设计中采用了E2PROM作为数据存储器,一方面保证掉电后数据不致丢失,另一方面允许单片机系统随时对数据进行更新。MAX232是232接口电路,完成单片机与二次仪表或MODEM之间的电平转
6、换,其特点是仅使用单+5V电源,故简化了电源电路。模拟开关采用的是CD4066,其功能是根据需要切换二次仪表和MODEM的数据线,这样,使用一个MAX232就可以分别完成与二次仪表及MODEM的通信。我们使用的二次表本身具有串行通讯功能,MODEM是市面上常见的普通外置式MODEM。3.1AT89C51的结构特点AT89C51是ATMEL公司生产的电可擦除8位单片机[2],其指令系统和管脚均与MCS-51系列完全兼容,有超强的加密功能,数据可保持十年,价格便宜。其内含4?kB的闪速存储器,128字节的RAM,可在线编程。3.2E2PROM简介设计中我们使用CMOS型微功耗高速并行E2
7、PROM芯片X28C256[3],此芯片在参考文献[3]中介绍较详细,此处仅强调使用过程中需要注意的两个问题:(1)尽管E2PROM的读出速度很快,与普通RAM相当。但写入速度相对而言要慢得多。X28C256的写入可分为字节写入和页写入两种。前者每次只写入一个字节,后者每次写入不超过一页(64个)的数据。无论那种写入方式,在写入后都需要等待一段时间twc后才能进行下一次读写操作,在此期间读写数据无效;(2)每次写入
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