基于单片机与电话网的远程测控研究

朱千锋

（九州职业技术学院，江苏 徐州 221116）

从微电子学上来看，单片机是单片微型计算机的简称。单片机是一种典型的使用嵌入式的微控制器 （英文名是Microcontroller Unit），普遍使用缩写的英文字母MCU来表示单片微型计算机，也就是单片机。单片机诞生之初最早是被使用在工业控制领域。单片机的发展起步于芯片内仅有的CPU专用处理器。最早设计单片机的理念是想通过把大量的外围设备以及中央处理器集成在同一个芯片当中，让计算机的体积更加微型，能够更加容易的将单片机放入对体积和系统有着严格要求的控制设备中进行组合运用。英特尔公司生产的型号为Z80是目前最早按照以上这种思想进行设计研发的单片机处理器。从那时起，专用处理器和单片机的发展便成为了两条平行线。

有效的利用单片在实际操作和性能上的优势，再同时机借助当前具有广阔覆盖面的电话网络系统，高质量的完成远程测控，其中还包括控制、检测和管理。这项技术对国土实施的精密测绘以及建立我国西部广大边远地区远程控制系统有着重要的意义。单片机可以作为下位机，能够负责检测控制点实时数据的采集和及时进行数据的实时处理；使用电话网络为传送通道，将PC机作为上位机，这样可以对各检测控制点下位机（单片机）采集到的实时数据进行信息汇总、信息分析、信息处理，并且向各个下位机发出控制命令，就能够实现对边远地区的远程控制。

1 远程测控系统的结构示意

如图1 所示，远程测控系统可以针对安装现场的实际安装温度、水位、压力、湿度及电位等采样传感器来进行合理的控制，我们先以性价比较高的单片机8031为下位机。用来实现现场数据的快速采集和大量存储，按照串行的通信标准，经过Modem来连接电话网，下位机可以将采取的样本数据快速的通过电话网传递到位于管理中心的上位PC机上，PC机将控制信号再返回采样现场的测控端口。这样便能实现整个远程测控系统集齐系统检测、信息处理和回程控制于一体。

图1 远程测控系统

2 远程测控装置及测控单元

以下位机8031为中心的现场测控单元。根据检测点需求扩展CMOSEPROM27128、RAM 6116为存储设备，扩展可编程输入输出芯片以8155为外界输入／输出接口。将模／数转换器TLC1543进行扩展。进一步完成对外界远程的温度、电位、水位等信息的大量采集和稳定控制的任务8031单片机所采用的系统是8位中央处理器，使用128BvteRAM的内存储器，拥有21个专用的寄存储器，定时／计数器使用的是2个十六位计算量的计算器，有五个中断电源和32条输入输出口线，可以对64 KByte外部的数据存储器地址和64 KB的外部数据存储器进行寻找，具有强大的位寻址能力。型号8155的单片机是具有可编程输入、输出以及计数功能的(PIO)接口。此单片机具有256个单元内存储器和一个14位的定时／计数器，3个8位输入输出端口，其拥有的端口A以及端口B均为8位双向输入输出接口。主要用于数据的输入输出的传送，其具有的端口C具有6位双向输入输出端口。数据除了使用的特定的输入输出端口（I/O）进行传送外，还能够将其作为为控制口，用于稳定快速的传送控制信号以及状态信号。在对端口A和B的输入输出口进行控制时，单片机8155的能力扩展了单片机8031在数据接口能力上的不足。这样便能实现单片机8031与远程测控现场意外的信息数据进行的交换的能力。型号为TLCl543的单片机，拥有10位的开关电容，并能够逐次以AD逼近模／数转换器，单片机内部有一个十四个通道的多路选择器进行路径的选择，这个选择器能够选择十一路模拟输入通道以及3路用于内部自测，电压通道中的任意一路进行实际的远程测试，单片机内并设有采样来保持电路，同样具有高速的(10μs的转换时间)、极高的分辨率(拥有10位分辨率，其最大的±1 LSB为不可调整误差，单位LSB是数据转换器的最小分辨率‘比特’)和噪声低不影响外界工作、具有较高的性价比、更加容易的和单片机接口相对接的特点。如图2 所示。

图2 测控单元

3 远程访问技术的工作原理

远程访问服务用英文进行表达就是 ‘Remote Access Server’。远程访问服务是Windows提供的操作系统中主要的服务系统之一，远程访问服务可以通过电话线将单独的计算机连接进入网络。用户在建立远程通信的连接时，通常是采用的,‘猫’来进行拨号的方法，就是我们所熟知的调制解调器英文名称是‘Modem’。远程访问服务将远端的Modem设置为自动应答的方式，再经由本地的Modem通过呼叫公用电话网来建立其信息的连接通信。由于Windows的操作系统被广泛的群体和用户大量使用，使得包含在Windows系统中的远程访问服务功能也被在各个领域和空间广泛的应用开来。通过远程访问服务在许多具体的应用程序中切实的实现了对远程资源进行共享等服务功能。只要用户拨通拨号网络就可以直接连接远程访问服务了，想要结束远程服务连接只需要执行挂断指令就可以了。在远程服务的操作系统中，使用的拨号网络完全可以使用直接拨通和挂断来进行可靠、稳定的两方操作，但是拨通拨号网络之后的具体操作工作，仍然需要相对应的各种程序控制来实现数据的远程传输和测控。

4 通信设置以及测控对话的系统

这项系统不但引入了MFC中的ras.h作为其静态链接，还引入了MFC中的控件 （英文名称为‘Microsolf Comunications Control’），直接翻译的意思是‘微型电子的信息控制器’，便是串口通信控件。因为使用中所有的都需要一起使用串口，但是同时使用又必将引发设备之间的信号冲突，因此设备没有将程序调节为RAS的函数拨号，仅仅是将RAS的拨号网络进行了调用，并且由MSComm来对引入的串口控制器进行技术处理。

此类系统中有25个函数成员，主要能够完成以下的操作功能：①对调制解调器的启动进行初始化；②对调制解调器的正常运行及串口使用的正常化进行检验；③在系统使用当中对调制解调器是否处于连接状态进行检查；④对串口通信控件的应用参数进行设置；⑤正确的将事件线程予以启动；⑥向正在工作的调制解调器发送执行命令；⑦将接收到的命令字符串在文件中进行保存；⑧使用‘冒泡排序法’按时间顺序对接收到数据组进行排序；⑨对电话接入口是否处在正常联通状态下进行测试；⑩串口通信控件对其收到的信息进行接收；輥輯訛用户执行挂断命令后对电话接口及串口执行挂断命令；輥輰訛对单片机（即下位机）发送来的数据组进行接收；輥輱訛在通信过程中对通信控件的事件进行判别和执行；輥輲訛操作时对用户所使用的对话框进行管理。

5 单片机中上位机的实际控制

单片机的远程的测控系统采用上、下位机的远程通信结构进行建立。单片机的远程测控系统上位机系统程序执行运行后，信息的管理人员可以通过对单片机的操作程序来选择串口与检测点的电话号码等这些初始化的技术操作。主要的控制程序是从数据库中正确的取出检测点电话，再通过对主机有实际控制连接的调制解调器来依次对远端的各个检测站点进行呼叫。在对各个检测点的呼叫成功后，就能够实时的对各个监测点进行远程的监控操作。系统将存储与下位机的各项采集数据不断的发送到上位机上或者不断的接收通过上位机发送过来的数据指令。如果有哪个监测站点的链接失败，系统则会直接设置出第二次呼叫的时间以及次数，用以保障在最短的时间内建立信息通道。这样的程序也能由系统管理员通过对单片机以及各个软件体统的操作控制提前设置出正确的应用程序。

6 结语

单片机在与公共电话网相连接后，有效的借助PC及的管理控制系统，能够发挥出计算机所无法达到的远距离检测控制功能。这样的技术系统不但解决了那些边远地区难以实施检测覆盖的严重问题，并且填补了国内自动化测控领域的空白。