由于中央空调分布区域广，且都可装有电话机，通过以上比较，此系统采用RS232+MODEM的通信方式较为合适，远程监控系统构成原理图如图所示图1所示：

图1  远程监控系统构成原理图

3  通信原理及硬件设计

（1）  MCS-51单片机通信功能简介

    MCS-51单片机内部有一个功能很强的全双工串行口，物理上有两个独立的发送回接受缓冲器SUBF对外有两条收发信号线TXD (P3.1)和RXD (P3.0)，可以同时接受和发送数据，实现双全工传送。串行口有四种工作方式，其中方式2和方式3为多机通信方式，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时作为主从式通信的控制位；
REN：允许串行接收，由软件控制，当REN=1时，允许接收；
TB8：在方式2、3时，发送的第9位数据由软件置位或复位，TB8=1，后跟地址帧，TB8=0，后跟信息帧；
RB8：在方式2、3时接收第9位数据；
TI/RI：发送/接收中断标志位，必须由软件清0。
串行口工作方式如表2所示。

表2  串行口工作方式

(2)  主从式多机通信原理

PC机为主机，MCS-51为从机。

    主机发送信息可被各从机接收，而从机只能对主机发送信息，从机之间不能互相通信。各从机工作在方式2、3时，SM2=1、REN=1则可实现主从通信。而上位PC机通过对异步通信适配器UATR8250的运行方式的编程，使之与单片机的通信方式相一致，即可通信，具体参见文献[2]，不再赘述。

(3)  单片机与MODEM的硬件接口电路设计

接口电路图如图2所示，电平转换采用MAX3232芯片。

图2  串行通信的硬件连接图

    用一片8155H的I/O口来与MODEM的2根控制线DTR、DCD相连，完成状态控制和检测。而MODEM振铃信号RI与外中断INTO相连。8051单片机的串行输入口P3.0与MAX3232 的一个TTL接收器输入端相连，而串行输出口P3.1与MAX3232 的一个TTL发送器输入端相连，从而构成了单片机与MODEM间的数据传送。当上位机呼叫下位机时，由振铃信号RI向单片机发出一个中断请求信号，当中断允许时，将数据传送给上位机。而当下位机呼叫上位机时，由扩展并行口8155H中的PC口的一个输入端PC3发出一个数据终端就绪信号DTR，而当MODEM检测到载波信号（CD）并送入PA0时，下位机发送数据给上位机。

(4)  MODEM的硬件接口电路设计

    在计算机通信中，Hayes公司的Smartmodem系列产品已成为调制解调器的事实上的标准。这说明了使用Hayes Smartmodem具有其显著优势。

表3  Hayes Smartmodem所用的RS-232-C信号线及功能说明

4  软件设计

(1)  初始化

首先应对单片机及MODEM进行状态初始化，如图3所示。

    从机发送子程序采用查询方式，单片机发往MODEM的命令字符传送给上位机的数据都ASCⅡ码，初始化MODEM的命令字符串为ATE0S0=1/r。E0表示MODEM不回传指示状态符，S0=1表示下一次振铃有效，即主机呼叫从机MODEM一次振铃，MODEM 即提机，AT命令以回车符作为结束。

 

图3  初始化程序框图        图4  从机呼叫主机程序框图

图5  应答远端机呼叫流程

 

(2)  从机呼叫远程主机

    程序框图如图4所示，一旦从机检测到中央空调故障，即呼叫主机，直接向MODEM发送主机端电话号码，如ATDT3013588（ATDT后面为电话号码），拨号完毕，线路交换网络主机侧MODEM，两MODEM连通完毕，建立载波信号CD有效（读8155H的PA0）后，则主从机建立起完全联系，即可进行主从机之间的数据通信，载波建立约需5s时间，主从机数据传送在1min内完毕，双方应关机，从机置DTR为低电平（8155H的PC3=1）至少50ms，至此通信完毕。

(3)  应答远端主机呼叫

    远端主机选通从机侧MODEM（拨相应的电话号码），使振铃信号RI有效触发从机进入中断服务程序，向上位机传送数据，程序框图如图5所示。 

5  结语

    本系统实现了简单经济可靠的远程通信已成功地应用于中央空调的远程监控系统中，并取得了满意的效果。为了减少对电话机的占用时间，采用下位机有故障时发送，无故障时不发送的方式，另外每次发送时间控制在1min以内。但为了检查是中央空调系统确实无运行故障还是通信系统的问题而未能传送数据，要每隔一段时间（比如24小时）必须向上位机发送一组数据，以确保系统运行正常。为了保证系统的高可靠性，在软件设计上采取了一些相应的抗干扰措施，在此不一一述及。进一步的工作是对故障进行分级，分别进行处理，比如可根据故障类型分轻重缓急分别呼叫值班人员，维修人员，甚至维修公司负责人的电话机等，由其来采取措施并回复。