基于MODEM實現單片機和PC及的一對多點通信系統的設計

1、引言

隨著通信技術的不斷發展，計算機網絡系統通信是當今技術發展的一個重要的方向，然而在網絡系統中利用現有電話網作為通信信道則是最經濟、最方便和最可靠的方法。當前現代電話通信網已經進入程控交換時代，技術比較先進，速度快，容量大，因此采用電話通信網建立數據通信系統確實具有其獨特的優越性。

利用單片機系統采集灌區水位、水流量，實現無人職守和科學的管理水資源具有實際意義，特別對少雨缺水地區更具有應用價值。

2、系統硬件設計

本系統采用了MODEM將前端單片機采集的數據通過電話網遠程傳輸到中心站PC機，并實現一對多點通信（站點數、通信距離均不限），后臺PC機通過撥號的方式對各站點進行數據接收并實時存儲記錄、查詢、打印。系統框圖如圖1所示。

基于MODEM實現單片機和PC及的一對多點通信系統的設計

圖1　系統框圖

單片機系統從傳感器（含數字編碼器）直接采集數字信號，通過RS232 接口送給本端的MODEM，MODEM將數字信號調制成音頻模擬信號在電話線上傳輸，再經中心站MODEM調制成數字信號送往PC機。系統中MODEM采用外置式Hayes144型，用戶使用賀氏標準AT命令呼叫和應答，實現與遠程系統的通信。

上述單片機系統的硬件設計關鍵在于：（1）單片機89C51與異步收發器8250的接口，8250具有與MODEM接口和控制串行通信的能力。8250輸入輸出均為TTL電平，按EIA（國際電子工業合作會）RS232標準，采用串行收發驅動器芯片ICL232或MAX232進行電平轉換和驅動。（2） SRAM的選擇與連接，靜態RAM保存加有時標的數據，選擇DALLAS公司生產的DS1216D，內帶有電池和實時日歷時鐘功能，內含RAM為 628128，容量為128K，該芯片掉電自動保存數據和時鐘運行。（3）MODEM的連接，采用9芯接口插座完成各信號的連接。具體電路原理如圖2所示。

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圖2　單片機系統原理圖

3、系統軟件設計

該系統前臺機軟件由MCS51匯編程序設計，后臺機軟件由VB5.0程序設計（略述），前臺單片機系統通信軟件主程序框圖如圖3所示。

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圖3　單片機系統程序流程圖

3.1　MODEM通信中的AT命令

MODEM使用AT命令可以分三個階段：初始化、呼叫與應答、拆鏈掛機。

MODEM初始化主要包括：設定振鈴次數、設定返回結果碼形式和復位MODEM ，

例如：

ATS0=3V0　　　‘3次響鈴，結果碼為數值型；

ATZ　　　　　　‘復位MODEM ；

上述命令的第一句可以采用WINDOWS 95超級終端編程固化在MODEM內非易失性RAM中，也可以同ATZ一起放在8250初始化程序中。

MODEM 具有自動呼叫與應答功能，在電話交換網中，MODEM之間如同普通電話機相互通信，只要呼叫方發出撥號命令：ATDT6688787（數字表示電話號），便可形成通信鏈路，該命令用在PC機通信軟件的編程中。

通信完成后，雙方MODEM要拆鏈掛機，在PC機通信軟件的編程中采用如下AT命令完成掛機：

+ + +　　　　‘轉義序列

延遲1秒　　　　 ‘1s靜寂

ATH0　　　　　 ‘掛機

3.2　8250初始化

8250初始化主要包括四項內容：（1）波特率的設置，向地址為3F8H和3F9H兩個寄存器置數，本系統采用2400bps；（2）對線控制寄存器設置字符代碼傳送格式參數，即：數據位、奇偶校驗位、停止位；（3）對MODEM控制寄存器初始化，即控制發出發向對方的信號及管理中斷；（4）對中斷允許寄存器的初始化，用于決定在接收的數據準備好時，在發送保持寄存器空時、在接收字符出錯及MODEM 狀態改變時是否發中斷。

3.3　數據通信

當某一方單片機接收到呼叫振鈴后，RI信號有效，8250的INTRPT引腳高電平中斷，系統便進入數據通信狀態，為了使數據傳送準確無誤，編程采用XMODEM協議對數據打包處理，單片機數據通信程序流程圖如圖4。

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