由于中央空調(diào)分布區(qū)域廣，且都可裝有電話機(jī)，通過以上比較，此系統(tǒng)采用RS232+MODEM的通信方式較為合適，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成原理圖如圖所示圖1所示：

圖1  遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成原理圖

3  通信原理及硬件設(shè)計(jì)

（1）  MCS-51單片機(jī)通信功能簡介

    MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)功能很強(qiáng)的全雙工串行口，物理上有兩個(gè)獨(dú)立的發(fā)送回接受緩沖器SUBF對外有兩條收發(fā)信號線TXD (P3.1)和RXD (P3.0)，可以同時(shí)接受和發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙全工傳送。串行口有四種工作方式，其中方式2和方式3為多機(jī)通信方式，由串行口控制器SCON控制：
SCON

SM0、SM1：控制串行口的工作方式；
SM2：在方式2、3時(shí)作為主從式通信的控制位；
REN：允許串行接收，由軟件控制，當(dāng)REN=1時(shí)，允許接收；
TB8：在方式2、3時(shí)，發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)由軟件置位或復(fù)位，TB8=1，后跟地址幀，TB8=0，后跟信息幀；
RB8：在方式2、3時(shí)接收第9位數(shù)據(jù)；
TI/RI：發(fā)送/接收中斷標(biāo)志位，必須由軟件清0。
串行口工作方式如表2所示。

表2  串行口工作方式

(2)  主從式多機(jī)通信原理

PC機(jī)為主機(jī)，MCS-51為從機(jī)。

    主機(jī)發(fā)送信息可被各從機(jī)接收，而從機(jī)只能對主機(jī)發(fā)送信息，從機(jī)之間不能互相通信。各從機(jī)工作在方式2、3時(shí)，SM2=1、REN=1則可實(shí)現(xiàn)主從通信。而上位PC機(jī)通過對異步通信適配器UATR8250的運(yùn)行方式的編程，使之與單片機(jī)的通信方式相一致，即可通信，具體參見文獻(xiàn)[2]，不再贅述。

(3)  單片機(jī)與MODEM的硬件接口電路設(shè)計(jì)

接口電路圖如圖2所示，電平轉(zhuǎn)換采用MAX3232芯片。

圖2  串行通信的硬件連接圖

    用一片8155H的I/O口來與MODEM的2根控制線DTR、DCD相連，完成狀態(tài)控制和檢測。而MODEM振鈴信號RI與外中斷INTO相連。8051單片機(jī)的串行輸入口P3.0與MAX3232 的一個(gè)TTL接收器輸入端相連，而串行輸出口P3.1與MAX3232 的一個(gè)TTL發(fā)送器輸入端相連，從而構(gòu)成了單片機(jī)與MODEM間的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)上位機(jī)呼叫下位機(jī)時(shí)，由振鈴信號RI向單片機(jī)發(fā)出一個(gè)中斷請求信號，當(dāng)中斷允許時(shí)，將數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)。而當(dāng)下位機(jī)呼叫上位機(jī)時(shí)，由擴(kuò)展并行口8155H中的PC口的一個(gè)輸入端PC3發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)終端就緒信號DTR，而當(dāng)MODEM檢測到載波信號（CD）并送入PA0時(shí)，下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機(jī)。

(4)  MODEM的硬件接口電路設(shè)計(jì)

    在計(jì)算機(jī)通信中，Hayes公司的Smartmodem系列產(chǎn)品已成為調(diào)制解調(diào)器的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。這說明了使用Hayes Smartmodem具有其顯著優(yōu)勢。

表3  Hayes Smartmodem所用的RS-232-C信號線及功能說明

4  軟件設(shè)計(jì)

(1)  初始化

首先應(yīng)對單片機(jī)及MODEM進(jìn)行狀態(tài)初始化，如圖3所示。

    從機(jī)發(fā)送子程序采用查詢方式，單片機(jī)發(fā)往MODEM的命令字符傳送給上位機(jī)的數(shù)據(jù)都ASCⅡ碼，初始化MODEM的命令字符串為ATE0S0=1/r。E0表示MODEM不回傳指示狀態(tài)符，S0=1表示下一次振鈴有效，即主機(jī)呼叫從機(jī)MODEM一次振鈴，MODEM 即提機(jī)，AT命令以回車符作為結(jié)束。

 

圖3  初始化程序框圖        圖4  從機(jī)呼叫主機(jī)程序框圖

圖5  應(yīng)答遠(yuǎn)端機(jī)呼叫流程

 

(2)  從機(jī)呼叫遠(yuǎn)程主機(jī)

    程序框圖如圖4所示，一旦從機(jī)檢測到中央空調(diào)故障，即呼叫主機(jī)，直接向MODEM發(fā)送主機(jī)端電話號碼，如ATDT3013588（ATDT后面為電話號碼），撥號完畢，線路交換網(wǎng)絡(luò)主機(jī)側(cè)MODEM，兩MODEM連通完畢，建立載波信號CD有效（讀8155H的PA0）后，則主從機(jī)建立起完全聯(lián)系，即可進(jìn)行主從機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，載波建立約需5s時(shí)間，主從機(jī)數(shù)據(jù)傳送在1min內(nèi)完畢，雙方應(yīng)關(guān)機(jī)，從機(jī)置DTR為低電平（8155H的PC3=1）至少50ms，至此通信完畢。

(3)  應(yīng)答遠(yuǎn)端主機(jī)呼叫

    遠(yuǎn)端主機(jī)選通從機(jī)側(cè)MODEM（撥相應(yīng)的電話號碼），使振鈴信號RI有效觸發(fā)從機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)，程序框圖如圖5所示。 

5  結(jié)語

    本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了簡單經(jīng)濟(jì)可靠的遠(yuǎn)程通信已成功地應(yīng)用于中央空調(diào)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，并取得了滿意的效果。為了減少對電話機(jī)的占用時(shí)間，采用下位機(jī)有故障時(shí)發(fā)送，無故障時(shí)不發(fā)送的方式，另外每次發(fā)送時(shí)間控制在1min以內(nèi)。但為了檢查是中央空調(diào)系統(tǒng)確實(shí)無運(yùn)行故障還是通信系統(tǒng)的問題而未能傳送數(shù)據(jù)，要每隔一段時(shí)間（比如24小時(shí)）必須向上位機(jī)發(fā)送一組數(shù)據(jù)，以確保系統(tǒng)運(yùn)行正常。為了保證系統(tǒng)的高可靠性，在軟件設(shè)計(jì)上采取了一些相應(yīng)的抗干擾措施，在此不一一述及。進(jìn)一步的工作是對故障進(jìn)行分級，分別進(jìn)行處理，比如可根據(jù)故障類型分輕重緩急分別呼叫值班人員，維修人員，甚至維修公司負(fù)責(zé)人的電話機(jī)等，由其來采取措施并回復(fù)。