基于单片机的低成本远程监控系统
发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:536
简述了基于单片机的远程监控系统的设计思想，重点介绍了有线／无线数据通信的电路设计，最后就如何提高系统可靠性等技术问题进行了说明。
1 引 言
随着信息技术的不断发展，对特定分散测控对象实现远程监控的应用需求正日益广泛。以单片机为核心设计的低成本远程监控系统可广泛应用于野外作业、企业生产及军事装备的指挥控制中，能够充分体现出组网灵活、高可靠性与可维护性以及令人满意的性能价格比。
2 系统总体方案简介
系统由一个主站、若干个机动从站构成。主站负责自动化转台及传感器的数据采集、控制命令及状态信息的上传下达。从站位于固定机房、无人值守间及野外作业站等地方，负责接收检测传感器的指示数据、进行karlman滤波后的生产工艺方程解算、相关显控处理等。主站与从站之间实现点与点之间的码分多址通信，可以实现有线数据通信（15km），以及在v／uhf电台支持下的无线分时复用数／话一体通信（25km）。
系统工作原理简图如图1所示，电路功能主要有：
·主站、从站均采用双cpu（80c196、8031）扩展std总线结构，即除std的56芯标准插件之外，自定义了60芯的专用系统信号。0c000h－0c3ffh分配给双口ram（idt7130），以便与数据通信板的8031进行透明的数据交换。非全地址译码i／o空间，采用了在线可编程芯片isp2031，便于调试。
·付站显控电路。以mc6847作为显控主芯片，显存占用80c196地址空间的0a000－0c000h，外接工业级crt，显示分辨率为256×192。根据在微机上获取的汉字字模，自建专用12×12非标准汉字库。键盘控制的主芯片为8279，在应用软件的支持下，可以获得类似于工控机的表页或图示式监控效果。
·各类i／o板，接收来自扩展std总线的信号，完成数据、地址与控制信号的隔离驱动，为了防止设备间的互相干扰，在这类电路板上，广泛采用了mc1413支持下的继电器隔离、光电隔离，以及变压线圈隔离等措施，以保证系统工作的可靠性。
·智能接口板，主要以3片mc6821控制芯片为核心，形成48路可以任意位定义的信号（如瞬时io方向，信号持续时间等），与模拟器进行数据通信，该电路板可以模拟给出展宽后的复杂总线时序驱动信号。
·转台方位转换电路。以分立元器件电路得出同步传输机的模拟方位信号，经过粗、精信号的分化，形成直流电平，再由cpu控制多路开关切换，以后由80c196内置的ad变换电路求出方位数据。其他传感器转换电路，在识别同步脉冲后，直接由高性能计数器计数，并产生外部中断信号，交cpu处理。
3 有线／无线数据通信的软硬件设计
单片机串行口，只能解决近距离的通信，对中、远距离通讯则无能为力。当各点之间距离超过1 km或更远时，就需要采用调制解调技术来解决，参见图2。
3．1 有线数据通信
采用电话线作通信介质在主、从站都经过有线数字调制解调器（简称modem）形成fsk调制信号。
在本方案中采用tcm3105，它是ti公司生产的单片cmos工艺的modem，符合ccitt v．23建议和bell202标准，内含基本的调制解调、定时、载波检测，以及群延时均衡等，可工作于全双工或半双工方式。其rd及td脚可以和单片机的串行口rxd、txd直接相接，rdr1、rdr2外接至8031的p1口以设定波特率（1200、600bps）。rxb脚用于接受信号偏压调整，在片内调整最后一级比较器的门限电平。cdl脚作载波检测电平设定，所以应精确调整电位器w1、w2以保证良好
简述了基于单片机的远程监控系统的设计思想，重点介绍了有线／无线数据通信的电路设计，最后就如何提高系统可靠性等技术问题进行了说明。
1 引 言
随着信息技术的不断发展，对特定分散测控对象实现远程监控的应用需求正日益广泛。以单片机为核心设计的低成本远程监控系统可广泛应用于野外作业、企业生产及军事装备的指挥控制中，能够充分体现出组网灵活、高可靠性与可维护性以及令人满意的性能价格比。
2 系统总体方案简介
系统由一个主站、若干个机动从站构成。主站负责自动化转台及传感器的数据采集、控制命令及状态信息的上传下达。从站位于固定机房、无人值守间及野外作业站等地方，负责接收检测传感器的指示数据、进行karlman滤波后的生产工艺方程解算、相关显控处理等。主站与从站之间实现点与点之间的码分多址通信，可以实现有线数据通信（15km），以及在v／uhf电台支持下的无线分时复用数／话一体通信（25km）。
系统工作原理简图如图1所示，电路功能主要有：
·主站、从站均采用双cpu（80c196、8031）扩展std总线结构，即除std的56芯标准插件之外，自定义了60芯的专用系统信号。0c000h－0c3ffh分配给双口ram（idt7130），以便与数据通信板的8031进行透明的数据交换。非全地址译码i／o空间，采用了在线可编程芯片isp2031，便于调试。
·付站显控电路。以mc6847作为显控主芯片，显存占用80c196地址空间的0a000－0c000h，外接工业级crt，显示分辨率为256×192。根据在微机上获取的汉字字模，自建专用12×12非标准汉字库。键盘控制的主芯片为8279，在应用软件的支持下，可以获得类似于工控机的表页或图示式监控效果。
·各类i／o板，接收来自扩展std总线的信号，完成数据、地址与控制信号的隔离驱动，为了防止设备间的互相干扰，在这类电路板上，广泛采用了mc1413支持下的继电器隔离、光电隔离，以及变压线圈隔离等措施，以保证系统工作的可靠性。
·智能接口板，主要以3片mc6821控制芯片为核心，形成48路可以任意位定义的信号（如瞬时io方向，信号持续时间等），与模拟器进行数据通信，该电路板可以模拟给出展宽后的复杂总线时序驱动信号。
·转台方位转换电路。以分立元器件电路得出同步传输机的模拟方位信号，经过粗、精信号的分化，形成直流电平，再由cpu控制多路开关切换，以后由80c196内置的ad变换电路求出方位数据。其他传感器转换电路，在识别同步脉冲后，直接由高性能计数器计数，并产生外部中断信号，交cpu处理。
3 有线／无线数据通信的软硬件设计
单片机串行口，只能解决近距离的通信，对中、远距离通讯则无能为力。当各点之间距离超过1 km或更远时，就需要采用调制解调技术来解决，参见图2。
3．1 有线数据通信
采用电话线作通信介质在主、从站都经过有线数字调制解调器（简称modem）形成fsk调制信号。
在本方案中采用tcm3105，它是ti公司生产的单片cmos工艺的modem，符合ccitt v．23建议和bell202标准，内含基本的调制解调、定时、载波检测，以及群延时均衡等，可工作于全双工或半双工方式。其rd及td脚可以和单片机的串行口rxd、txd直接相接，rdr1、rdr2外接至8031的p1口以设定波特率（1200、600bps）。rxb脚用于接受信号偏压调整，在片内调整最后一级比较器的门限电平。cdl脚作载波检测电平设定，所以应精确调整电位器w1、w2以保证良好
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