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          基于AVR單片機及MODEM芯片的MTU、RTU無線電遙測系統(tǒng)設(shè)計

          作者: 時間:2012-01-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          一、引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/172221.htm

           及專用(Master Terminal Unit中心調(diào)度機)、遙測

            分散地分布在全市的管網(wǎng)監(jiān)測點上的遠(yuǎn)端(可帶256個)采集數(shù)據(jù),進行數(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RTU終端;2. 當(dāng)某一遠(yuǎn)程RTU端的臺一直處于長時間誤發(fā)射狀態(tài)時(簡稱“長發(fā)” )一直占用系統(tǒng)頻點,由于系統(tǒng)共用一組無線電頻點,這將使系統(tǒng)其他所有電臺無法通信,整個系統(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,測壓點分布地域廣且分散,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)量輸入可擴展為64路開關(guān)量輸入,可在RTU站存儲24小時歷史數(shù)據(jù)(15分鐘/次),具有掉電保護功能。

            我們通過軟硬件的有機配合,經(jīng)濟有效地解決了原有系統(tǒng)存在的問題及系統(tǒng)功能要求,做到板和RTU板在硬件上的完全一致,并把通常獨立于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,軟件升級容易等優(yōu)點。

            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,一個標(biāo)準(zhǔn)串口,1個16位定時/計數(shù)器,一個8位定時/計數(shù)器,1個實時時鐘,2個外部中斷,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上實現(xiàn);與無線電臺的連接選用OKI公司的MSM7512B 進行調(diào)制解調(diào),與計算機的通信選用MAX232芯片進行,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機的通信

            由于單片機的唯一的串口應(yīng)用于無線電臺的通信,首先保證無線通信的精確。與PC機的通信通過MAX232芯片把單片機的TTL電平轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的RS-232電平,使用單片機的外部中斷INT0、INT1口和I/O口,應(yīng)用軟件模擬,實現(xiàn)兩個波特率為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),此時的數(shù)據(jù)容易產(chǎn)生誤碼,根據(jù)實驗,得出一個比較合適的延時時間,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,保證了系統(tǒng)通信的可靠,正確。

            3、無線電臺處于長時間誤發(fā)射狀態(tài)時(“長發(fā)” )系統(tǒng)癱瘓的解決對策

            (1)在RTU板上設(shè)置電臺電源控制端口(無線電臺的電源由單片機通過繼電器控制)

            RTU板可控制電臺電源的通斷;設(shè)置軟件陷阱,RTU在15分鐘內(nèi)若無接收到來自電臺的任何信號,則可能是電臺“長發(fā)” 、電臺接收故障、其它電臺“長發(fā)” 、RTU數(shù)據(jù)端口故障、中轉(zhuǎn)臺故障,此時切斷電臺電源,但15分鐘后再開通電臺電源,繼續(xù)上述檢測過程,這時若是由于中轉(zhuǎn)臺、其它電臺“長發(fā)”等外部引起的故障而接收不到信號的情況,RTU板的工作得于恢復(fù)正常;設(shè)置看門狗復(fù)位系統(tǒng),程序引起的工作故障可以得到復(fù)位。

            (2)中心調(diào)度室判斷

            如果只接收不到某些點信號,其它點一直正常,那么是這些點自己有故障;如果一直接收不到所有點信號,那么是中轉(zhuǎn)臺、調(diào)度機故障或頻點受到連續(xù)干擾;如果15分鐘只接收不到某些點信號,其它點正常,15分鐘接收不到所有點信號,那么是某些點出現(xiàn)“長發(fā)”現(xiàn)象,可以從可接收數(shù)據(jù)的15分鐘里判斷故障點;如果接收到的數(shù)據(jù)時有時無,不是15分鐘間隔的規(guī)律,此時為系統(tǒng)頻點受到干擾或中轉(zhuǎn)臺、調(diào)度機的不規(guī)律故障。

            通過采取以上的各項措施,可以較快的查找故障點、杜絕由于電臺“長發(fā)”引起的系統(tǒng)癱瘓,大大減少了維護工作量和維護成本。


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