隨著微電子技術和通信技術的發展，遠程監測和遠程控制得到了廣泛應用，工業廢氣的排放是否達到國家環保局的要求，需要實施遠程監測和控制系統，系統采用上、下位拓撲結構，通信采用物理鏈路PSTN形式來實現遠程監測、檢測。

　　1 系統設計方案

　　系統采用上、下位主從結構設計，上位機為主叫方。下位機為被叫方上位機以定時巡檢或隨機抽檢兩種方式遠程獲取各下位機（子站）采集到的空氣質量數據，根據國家環保總局有關空氣質量監測的要求編制周報，日報等。下位機（即子站）分布在城市的各檢測點，負責采集空氣質量數據，主要是二氧化硫（SO2），二氧化氮 （NO2）含量，具有自檢、自動穩零等功能，自動應答上位機呼叫并上傳數據。

　　2 遠程監測系統下位機的硬件設計

　　系統硬件設計的關鍵是基于PSTN通信接口電路，模擬信號采樣電路及滿足無人職守要求的下位機控制電路。

　　2.1 下位機的硬件設計

　　按照功能規劃和系統設計要求，確定本系統的硬件框架，如圖1所示。

　　2.2 CPU模塊設計

　　基于AT89S8252微處理器的CPU模塊電路如圖2所示。

　　為了適應LCD液晶模塊的接口要求，在P0數據地址復用總線口上擴展了U3（74HC373）作為低8位地址鎖存器，產生LCD模塊讀寫所需驅動信號的輸入信號A0，A1。圖2中LCDIN為液晶模塊地址選擇口線。

　　系統采用MAX813L實現復位需要，由S1實現手動復位（主要用于調試期間的復位）。由此實現的復位電路具有電源電壓監視能力，即當電源電壓低于4.65 V時產生高電平復位信號；同時也具有上電復位能力。由于AT89S8252內部含WDT，并且不需要額外的喂狗信號，從減少口線占用考慮，放棄使用 MAX813L內含的WTD。

　　在圖2中，CZ2為四路開關量輸入口，CZ8為功能擴展預留口。從圖中可知，系統的主頻為6 MHz，一方面保證滿足系統對時間的要求，同時也考慮了可靠性的要求，即適當降低速度以提高抗干擾能力。圖中，ADSCK，ADIO及ADRDY為模數轉換接口信號；MODEM作為MODEM電源控制信號；LED為系統指示燈控制信號。

　　2.3 人機界面設計

　　本系統中人機界面主要是顯示界面，因為是遠程控制系統，因此下位機沒有設計按鍵按鈕電路。顯示界面采用HD44780兼容的16×2液晶顯示模塊。具體接口電路如圖3所示。

　　接口設計，由LCDIN，WR和RD組合產生液晶模塊的使能信號E（即圖中的LCD信號），A0為讀寫選擇信號（R／W），A1為寄存器選擇信號（RS）。

　　2.4 MODEM通信接口設計

　　遠程控制系統的關鍵模塊是通信模塊，PSTN遠程系統的關鍵是調制解調器（MODEM）通信接口模塊。本系統的MODEM接口設計如圖4所示。

　　MAX232 作為TTL-RS 232電平轉換芯片，是微處理器與MODEM之間的接口電路，51系列微處理器雖然有串行輸入／輸出口，但不具有RTS，CTS，DTR等標準接口握手信號線，考慮到下位機與上位機的通信量一般并不大，所有在連接時采用了簡單的“三線式”，即只通過TXD，RXD和底線GND進行連接，同時對其他信號做以下處理：

　　（1）7（RTS），8（CTS），1（CD）等三信號短接；

　　（2）6（DSR）、4（DTR）等兩信號短接。

　　從圖中可知，RS 232的接線端與連MODEM的DB9（即圖中CZ2）的第二腳（接收端）相連，發送端與DB9的第三腳（發送腳）相連，通過軟件的設置與處理，實現“三線式”遠程通信。

　　在接口電路設計中，引入了MODEM電源控制電路，即下位機每次響應呼叫并正確發送數據后，由看門狗自動實施下位機系統整體復位，對MODEM的復位命令是通過電源的上電來實現的，因為MODEM可能無法響應微處理器傳來的復位命令。對應電源的開、關控制，可以采用對陰、陽極同時實施開關控制。前提是必須選用雙刀雙擲繼電器，由于調整解調器的供電功率一般在9 W以下，因此采用OMRON G5V-2小型繼電器。該繼電器可靠性高，負載能力為2 A／30 V （DC），工作電壓為5 V，與5 V微處理器系統接口簡單。