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          基于AVR單片機(jī)及MODEM芯片的MTURTU無線電遙測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

          作者: 時(shí)間:2012-06-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          一、引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/171316.htm

          基于及專用的MTU(Master Terminal Unit中心調(diào)度機(jī))、RTU遙測。

          分散地分布在全市的管網(wǎng)監(jiān)測點(diǎn)上的遠(yuǎn)端RTU(可帶256個(gè)RTU)采集數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后通過臺向中心調(diào)度端發(fā)送數(shù)據(jù),中心調(diào)度端接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)存儲,并送給模擬屏顯示。

          二、思想

          原有的使用中,主要存在以下幾個(gè)問題:1. 無線通信波特率低(300bps),誤碼率高,巡測速度慢,最多帶32個(gè)RTU終端;2. 當(dāng)某一遠(yuǎn)程RTU端的臺一直處于長時(shí)間誤發(fā)射狀態(tài)時(shí)(簡稱“長發(fā)” )一直占用系統(tǒng)頻點(diǎn),由于系統(tǒng)共用一組無線電頻點(diǎn),這將使系統(tǒng)其他所有電臺無法通信,整個(gè)系統(tǒng)癱瘓,處于故障的電臺亦無法發(fā)送有效數(shù)據(jù),因而無法確定故障點(diǎn),測壓點(diǎn)分布地域廣且分散,使得故障查找很困難,往往需要數(shù)天時(shí)間;3. RTU板集成度低,故障率較高,元器件難于采購。

          考慮到系統(tǒng)的通用性和公司的實(shí)際情況,要求RTU系統(tǒng)能最大限度地利用原有的無線電臺、天線、電源、模擬屏、檢測儀表等,并能實(shí)現(xiàn)如下功能:8路10位模擬量輸入、8路開關(guān)量輸入及兩路脈沖量輸入,其中8路開關(guān)量輸入可擴(kuò)展為64路開關(guān)量輸入,可在RTU站存儲24小時(shí)歷史數(shù)據(jù)(15分鐘/次),具有掉電保護(hù)功能。

          我們通過軟硬件的有機(jī)配合,經(jīng)濟(jì)有效地解決了原有系統(tǒng)存在的問題及系統(tǒng)功能要求,做到MTU板和RTU板在硬件上的完全一致,并把通常獨(dú)立于RTU板的無線調(diào)制解調(diào)集成在RTU板之上,簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)RTU板具有無線通信波特率1200bps,誤碼率低,最多帶256個(gè)RTU終端,有效解決了因無線電臺“長發(fā)”引起系統(tǒng)癱瘓的問題,數(shù)據(jù)采集精度高,RTU板集成度高,通用性強(qiáng),軟件升級容易等優(yōu)點(diǎn)。

          三、RTU的

          1、元器件的選擇

          CPU選擇ATMEL公司的系列AT90S8535,該是比較新型的,其內(nèi)部資源如下:8K字節(jié)FLASH程序存儲器,512字節(jié)EEPROM數(shù)據(jù)存儲器,8通道10位精度A/D轉(zhuǎn)換器,一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串口,1個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,一個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,1個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘,2個(gè)外部中斷,內(nèi)置看門狗電路等。RTU所需的功能和數(shù)據(jù)采集功能基本上可以在此單片機(jī)上實(shí)現(xiàn);與無線電臺的連接選用OKI公司的MSM7512B 進(jìn)行調(diào)制解調(diào),與計(jì)算機(jī)的通信選用MAX232芯片進(jìn)行,歷史數(shù)據(jù)存儲選用8K字節(jié)串行EEPROM存儲芯片AT24C64,電臺的供電由CPU控制,通過繼電器提供。

          2、數(shù)據(jù)通信

          (1)RS-232串口與PC機(jī)的通信

          由于單片機(jī)的唯一的串口應(yīng)用于無線電臺的通信,首先保證無線通信的精確。與PC機(jī)的通信通過MAX232芯片把單片機(jī)的TTL電平轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的RS-232電平,使用單片機(jī)的外部中斷INT0、INT1口和I/O口,應(yīng)用軟件模擬,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)波特率為9600Bps半雙工三線制串口通信,其接收數(shù)據(jù)采用中斷方式。

          (2)無線電臺之間的無線通信

          我們把通常獨(dú)立于RTU板的無線調(diào)制解調(diào)MODEM集成在RTU板之上,如此簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),降低了成本,并且提高了通信的可靠性,實(shí)現(xiàn)了RTU與MODEM的緊密結(jié)合。MODEM芯片選用OKI公司的MSM7512B調(diào)制解調(diào)芯片,MSM7512B是一塊比較成熟的芯片,通信波特率為1200Bps,工作方式為半雙工模式。在實(shí)踐中,我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)電臺從接收狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)射狀態(tài)或從發(fā)射狀態(tài)轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)的瞬間有一段不穩(wěn)定狀態(tài),此時(shí)的數(shù)據(jù)容易產(chǎn)生誤碼,根據(jù)實(shí)驗(yàn),得出一個(gè)比較合適的延時(shí)時(shí)間,我們在控制無線電臺收發(fā)轉(zhuǎn)化后延遲適當(dāng)?shù)臅r(shí)間,使數(shù)據(jù)傳送的可靠性和準(zhǔn)確性得到了很大的提高。在數(shù)據(jù)傳送過程中,加入系統(tǒng)碼、RTU站碼,求和值低字節(jié)等校驗(yàn),保證了系統(tǒng)通信的可靠,正確。


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