基于單片機的低成本遠程監控系統

3　有線(xiàn)／無(wú)線(xiàn)數據通信的軟硬件設計

單片機串行口，只能解決近距離的通信，對中、遠距離通訊則無(wú)能為力。當各點(diǎn)之間距離超過(guò)1 km或更遠時(shí)，就需要采用調制解調技術(shù)來(lái)解決，參見(jiàn)圖2。

3．1　有線(xiàn)數據通信

采用電話(huà)線(xiàn)作通信介質(zhì)在主、從站都經(jīng)過(guò)有線(xiàn)數字調制解調器（簡(jiǎn)稱(chēng)Modem）形成FSK調制信號。

在本方案中采用TCM3105，它是TI公司生產(chǎn)的單片CMOS工藝的Modem，符合CCITT V．23建議和BELL202標準，內含基本的調制解調、定時(shí)、載波檢測，以及群延時(shí)均衡等，可工作于全雙工或半雙工方式。其RD及TD腳可以和單片機的串行口RXD、TXD直接相接，RDR1、RDR2外接至8031的P1口以設定波特率（1200、600bps）。RXB腳用于接受信號偏壓調整，在片內調整最后一級比較器的門(mén)限電平。CDL腳作載波檢測電平設定，所以應精確調整電位器W1、W2以保證良好的收發(fā)性能。這里的CLK腳僅作觀(guān)測用，一般不接。

調制信號輸入RC、輸出腳TC經(jīng)過(guò)兩級運放及1:1變壓線(xiàn)圈隔離后至外部電纜接插件。

3．2　無(wú)線(xiàn)數、話(huà)一體通信

無(wú)線(xiàn)數據傳輸的傳播介質(zhì)是電磁波，很適合復雜地形或機動(dòng)設備等應用場(chǎng)合，并且能和話(huà)音分時(shí)復用一部電臺，其優(yōu)點(diǎn)不言而喻。無(wú)論是數據還是話(huà)音，V／UHF電臺本質(zhì)上傳輸的都是低頻基帶信號。MSM6927是日本OKI公司生產(chǎn)的一種單片集成、采用FSK調制的Modem，符合ITU－T V．23通信協(xié)議，與8031微處理器以及射頻電路一起可以進(jìn)行無(wú)線(xiàn)鏈路數據報的雙向可靠傳輸。

圖2中的發(fā)送RD和XD是收發(fā)數據腳，為了與有線(xiàn)Modem復用8031的串行口，還應將這二者和TCM3105的RD、TD腳通過(guò)多路開(kāi)關(guān)54LS157轉接至8031的RXD、TXD，這一點(diǎn)圖中沒(méi)有繪出。／CD2腳表示是否接收到載波信號，低電平有效，可接至指示燈。調制信號輸入AIN、輸出腳AO經(jīng)過(guò)運放處理及低通濾波后饋送到電臺。

3．3　通信軟件設計

通信采取由主機首先發(fā)起廣播呼叫，檢查各從機是否就緒，再將缺席者從以后的輪詢(xún)隊列中刪除的方法。由于未采用復雜的TCP協(xié)議，所以主呼與應答必須事先確定好規則，這樣可以避免多個(gè)現場(chǎng)節點(diǎn)同時(shí)呼叫而出現通信阻塞。數據幀定義為：

主呼方呼叫后無(wú)應答，給出超時(shí)標志后即脫離。分機收到數據包后如發(fā)現地址與本機符合則接受，有錯則視信息的重要與否，要求重發(fā)或干脆丟棄。調試時(shí)可與微機進(jìn)行仿真通信，評估控制關(guān)系及數據響應率，以減小研發(fā)工作量。

4　改善可靠性的措施

·適當的冗余設計有助于軍用系統的可靠性。如本系統的有線(xiàn)／無(wú)線(xiàn)通信，CRT與LET復合顯示，以及備用通道的控制等，都起到了良好的效果。

·抗雷擊措施在野外作業(yè)時(shí)應當加強。本系統曾遭雷擊而重度受損，后追加了防雷保護器，包括有線(xiàn)數據通信電纜串接的防雷保護器、電源防雷保護器等，系統經(jīng)受住了惡劣氣候的考驗。

·防止鍵盤(pán)死鎖的一種特殊辦法。鍵盤(pán)死鎖是工業(yè)控制系統甚至家用電腦的常見(jiàn)故障，但對于實(shí)時(shí)性要求比較高的軍用系統，則要堅決杜絕這一現象。本系統曾遇到由于8279的RST上出現小毛刺，而使8279異常復位，從而導致鍵盤(pán)死鎖的現象。因此，在定時(shí)器子程序內追加了8279初始化代碼，即，每隔 10ms定時(shí)給8279初始化一次，以后再未出現鍵盤(pán)死鎖現象。

·算法設計優(yōu)化也可提高系統的可使用性。如AD采樣后的“野值”剔除處理、Karlman濾波，以及數據通信的糾錯編碼等，本系統采用了海明（Hamming）編碼校驗與代碼和相結合的方法進(jìn)行檢錯與糾錯。

5　結束語(yǔ)

采用上述思路設計的遠程監控系統，已批量生產(chǎn)并裝備部隊。經(jīng)使用證明其啟動(dòng)快捷、組網(wǎng)靈活、運行可靠，取得了良好的效益。

參考文獻
1　呂建平．企業(yè)數據通信．北京：清華大學(xué)出版社，1997，2
2　何立民．單片機應用文集．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993，7