基于单片机红外无线通信的抄表系统.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：基于单片机红外无线通信的抄表系统多台单片机的通信系统,已有很多资料做了介绍,在这些系统中的数据通讯一般采用的是串行通信方式。串行通信可采用有线与无线两种方式,作者根据单片机串行通信原理、脉冲编码调制(PCM)技术和红外无线通信技术,开发设计了单片机编解码红外无线通信接口。用该接口构成的新型无线抄表系统,利用红外线这种非电信号作为传输介质,来传送数据信息,可以在那些不适合或不方便架设电缆线及电磁干扰较强的工作环境,来实现单相电度表的抄表系统,完成电度表用电量的抄录、设置表底数、电度表校准等工作。本文就利用单片机红外通信技术实现无线抄表系统做一介绍。1．红外线通信原理在抄表机数据通信系统中,单片机之间的数据通信采用一对多的主从模式,利用波长为940μm的远红外波通信。其原理示意图如图1。主机（即抄表机单片机）负责发送从机（即电度表单片机）地址、控制命令及调度,从机则负责收集现场信息,进行一定的数据处理,根据主机的要求返回数据,并执行主机发出的命令。抄表机单片机与电度表单片机之间的信息交换是通过串行通信来实现。在采用主从式多机串行通信系统中,从机不主动发送命令或数据,一切都由主机控制。由于发送和接收共用同一物理信道因此在任意时刻只允许一台从机处于发送状态,其余的从机不能发送。只有被主机呼叫的从机才能占用总线,对主机做出应答。每台从机均分配有一个唯一的从机地址,主机与从机通信时,主机先呼叫某从机地址,唤醒被叫从机后,主、从两机之间进行数据交换,而未被呼叫的从机则继续处于等待状态。主机发送的信息可以传到多个从机或指定的从机,各从机发送的信息只能被主机接收。为了完成上述功能需通过设置单片机的串口控制寄存器SCON来实现,在此将单片机设置在工作方式3,即SM0=1、SM1=1。通信的数据格式为每帧11位,包括1位起始位、8位数据位、1位奇偶校验位和1位停止位;片内定时器T1作为波特率发生器,选择传送的波特率为1200bps,则定时器T1的初值应设置为TL1=TH1=E8H,另外应禁止定时器T1中断,以免因定时器T1溢出而产生不必要的中断错误。当主机发送一帧地址信息时,应保持这帧数据的第9位TB8为“1”;发送一帧数据信息时,应保持这帧数据的第9位TB8为“0”,所有从机最初均处于接收状态,即SM2=1状态,当接收的一帧数据的9位为1,所有从机均产生中断,接收这一帧地址数据并与各自的从机地址进行比较,以判断主机是否要与本机通讯。接收到的地址数据与从机地址相等的为被呼叫从机,该从机将串行口控制寄存器SCON中的控制位SM2清0,去接收主机发来的数据帧（数据帧的第9位为0）,此时不管接收到的第9位数据是否为1,都要产生串口中断,保证了主机与被叫从机间的正常数据通讯。通讯结束后,该从机又重新将串行口控制寄存器SCON中的控制位SM置为1,为下一次与主机进行通讯做好准备。其它从机则一直在SM2=1下继续自己的等待,不会受到其它从机与主机通讯的干扰。在通信协议中规定：（1）单片机以方式3进行通信,一帧数据的第9位为“1”代表地址帧,为“0”代表数据帧。（2）设定通信波特率为1200bps。迎访问无由电子开发网（技术文章在线阅读在线商城（3）00H是以地址帧形式发送的一条对所有从机起作用的控制命令,命令各从机恢复SM2=1,等待接收状态。（4）主机与从机的联络过程为;主机下发地址帧,被呼叫从机向主机返回地址帧,以便主机确定与从机联络上了。主机下发控制命令,从机根据命令或接收主机的数据块,或向主机发送数据块。（5）主机发送的控制命令代码为：AAH：设置表底数;BBH：读取表数;CCH：开表设置;DDH：关表设置EEH：校验出错;EDH：传送结束符。（6）数据块组成格式为：数据块最后一帧为结束符EDH,结束符之前本数据块内容可以是操作码帧、地址码帧和数据帧。为了实现多机通信,所有发射电路的振荡频率和所有的接收电路的振荡频率都必须调整一致,为保证正常通信,防止自己发自己接,数据传送方向必须为半双工传送,收发器在发射时,必须屏蔽自己的接收中断,发射结束后再开放中断。多机通信过程为：（1）所有从机的SM2=1,处于地址帧接收状态。（2）主机发送一帧地址信息,其中包含8位地址,第9位为“1”,与所需的从机进行联络。（3）从机接收到地址信息后,各自将其与自己的地址相比较;对于地址相符的从机使RI=0,TB8=1,发送自身地址,并使SM2=0,TI=1,以等待接收主机随后发来的所有信息;对于地址不相符的从机仍保持SM2=1状态,对主机随后发来的数据不理睬直至发送新的一帧地址信息。（4）主机接收到地址后将SCON第9位TB8清“0”,然后进行地址校对,若地址校对通过,说明从机已经联络