基于固定电话网短消息的远程抄表系统设计

基于固定电话网短消息的远程抄系统 3 基于固定电话网短消息的远程抄表系统设计 21 1 1 田 ,景占荣 ,羊彦 ,王琪 高 ( ) 1. 西北工业大学 ,西安 710072; 2. 西安工业学院 ,西安 710032 ))(( 摘 要 :系统以 A T89 S52单片机为控制核心 ,利用 PSTN 固定电话网 的 SM S 短消息业务 作 为信息传输帄台 ,完成对数字电度表的远程抄表工作 。给出了具体的实现过程和方法 。实验结果 表明 ,该系统设计合理 、可行 。 关键词 :短消息 ;终端设备提示信号 ;频移键控 ;双音多频 ( ) 中图分类号 : TM 933文献标识码 : B文章编号 : 1002 - 2279 2007 02 - 0042 - 02 D e s ign o f the R em o te M e te r R e a d ing S y s tem B a se d o n the P S TN SM S 1 1 1 2GAO Tian, J IN G Zhan - rong, YAN G Yan, WAN G Q i ( )1. N orthw estern Poly techn ica l U n iversity, X i’an 710072, Ch ina; 2. X i’an Institu te of technology, X i’an 710032, C h ina A b stra c t:U tilizing SM S of PSTN a s its tran spo rta tion p la tfo rm and A T89 S52 singlech ip a s its con tro l co re, The system succeed s in fin ish ing the func tion of remo te read ing - m e te r, and th is p ap e r give s the rea liza tion p rocedu re in de ta il. The re su lt show s tha t the system a re va lid ity and fea sib ility. ( ) Key word s: Sho rt M e ssage; CA S SM TE A le rt Signa l; FSK; D TM F 1 引 言 2001 年 11 月 ,中国电信在全国推出“家家 E ” 固话短消息业务 。短消息通过电话线发送到短消息 中心 ,再通过互联网进行传送 。目前 ,固话短消息已 经开始进入百姓生活 ,利用其开发增值业务将会有 很大的市场 。 本抄表终端是在开通了“家家 e”短消息服务的 基础上实现的 ,可取代现有的人工抄表系统 。 2 系统原理与结构 图 1 系统框图 () 中国电信对下行 短消息中心至短消息终端 下面介绍各部分电路功能 :( )短消息数据采用半双工频移键控 FSK调制方式传 2. 1 控制电路() 送 , 上 行 信 号 短 消 息 终 端 到 短 消 息 中 心 采 用 D TM F信号模式或 FSK信号调制方式 , 具体由当地 系统 以 A T89 S52 为 控 制 核 心 , 完 成 短 信 的 接 服务器决定 。本设计采用 D TM F信号模式 。当系统 收 、发 送 , 以 及 对 数 字 电 表 的 抄 表 操 作 。系 统 中 接收到远端发来的 FSK信号后 ,对该 FSK信号进行 X5045除了作为看门狗 、电源监测芯片使用外 ,还利 解调 ,解调后的信号由中央处理单元处理 ,解析出短 用其内部 4 K位的 EEPROM ,存储一些重要的参数 , 消息中的命令 , 通过 该命 令 对电 表进 行 读表 操作 。 如固话短消息服务中心号码 、系统密码等 。 操作完成后 ,系统以 D TM F 信号模式向远端用户发 2. 2 振铃检测电路送包含电量信息的短消息 。该系统的结构如图 1 所 振铃检 测电 路 由光 耦 4N 25 和 74L S123 构 成 ,示 。 当振铃信号输入时 , 电话 线 路上 的 75 ?15V , 25H z 交流电压经过一个桥式整流及滤波后 ,振铃信号进 3 ( ) 基金项目 :西北工业大学研究生创业种子基金项目 Z20040026 。( ) 作者简介 :高田 1974 - ,男 ,陕西西安人 ,博士研究生 ,讲师 ,主研方向 :电路与系统方面的研究工作 。 收稿日期 : 2005 - 04 - 07 ( ) () 入光电 耦 合 器 4N 25 输 出 脉 冲 信 号 , 脉 冲 输 入 到R E、3 D E脚产生高电帄 ,然后 ,单片机经过光 () 74L S123中 , 74L S123将小脉冲转换成方波信号并送 把控制指令由 TXD 脚送入 SN75176 的 4 脚 D , 入到 89 S52 单片机进行计数 ,当计数达到设定次数 变成差分信号送入数字电表中 。当单片机读取数 时 , 89 S52发出摘机信号 ,控制模拟摘机电路完成模 电表的数据时 ,首先 ,单片机置 I/O _CTRL 端为低 ( ) () 拟摘机动作 。 帄 ,使得 SN 75176 的 2 R E、3 D E脚产生低电帄 然后 数 字 电 表 中 的 数 据 通 过 485 接 口 电 路 送2. 3 FSK信号解码电路 () ()( ) 3 SN 75176的 6 A 、7 B 脚 ,由 1 R 脚输出 ,经光 M T88 E39是解调 FSK信号的芯片 ,以双模式 线方式串行输出 数据 。系 统使 用了 模式 1 工作 方耦合送入单片机的 RXD 脚 ,等待单片机处理 ,如 式 ,与 89 S52 的 P1. 2 相 连 , DA TA , DCL K 分 别 与3所示 。 P1. 3和 P1. 4 连接 。如图 2 所示 , 当短信以 FSK信 号形式传来时 , M T88 E39 对 FSK 信号进行解调 ,在 89 S52的控制下 ,其解调出的数据由 DA TA 脚输出 , 送到单片机进行处理 。 图 3 数字电表通讯电路 3 软件设计 为保证系统能够可靠工作 ,软件编制时应对 图 2 FSK信号解码电路 话网短消息的通信有深入的了解 。其中短消 2. 4 CA S音检测电路的发送和接收为设计难点 ,下面给出短消息发送 CA S音为 D TM F信号 ,频率为 2130 /2750H z,本 序和接收程序的流程框图如图 4、5所示 。 设计利用 LM 567对 CA S音进行解调 , LM 567的中心 频率分别设定为 2130H z和 2750H z。当 CA S音进来 后 , LM 567对 CA S音解调 ,并分别输出低电帄 ,送入 单片机的 I/O 口中 。 2. 5 D TM F信号发送电路 D TM F发送电路的主要作用是把输入的双音多 频信号转换成二 进 制编 码 , 然后 发送 至 电话 线上 。 采用的 芯 片是 H T9200A , H T9200A 是串 行 传输 的 D TM F信号发生器 ,发送 D TM F信号时 ,单片机把要 发送的信号以二进制编码形 式 串行 送进 H T9200A () 的 6 脚 DA TA ,经 H T9200A 编码后 ,以 D TM F 的形 () 式通过 7 脚 D TM F 送出 , 经变压器耦合送入电话 线传送 。 2. 6 数字电表通讯电路 ( 数字电 表 遵 循 电 能 表 通 讯 规 约 DL / T 645 - ) 1997 ,提供 R S - 485 接口 , 采用半双工工作方式 。 电路使用总线驱动 芯片 SN75176 对 电表 传 送来 的 差分信号进行电帄转换后与单片机接口连接 。当单 数目明显减少 。当转向代理处的缓存达到 21 时 ,原,移动节点接收到的乱序转向代理处缓存越大 方案的乱序包为 172 个 ,而本文为 23 个 ,乱序包减 包及通信对端的重传包就会越少 。但是 ,当转向代 ( ) 少了 172 - 23 /172 = 86. 6 % 。 理处的缓存足够大时 ,乱序及重传包的数目就几乎 不再减少 。从图 3 可以看出 ,对于仿真环境 ,缓存的 大小为 21个数据包时就可以达到较好的效果 。 6 结 论 分布式路由的改进方案 ,通过改变转向代理处 缓存的存储方式及重传机制 ,不仅继承了远程注册 、 管理信令少的优点 ,而且乱序包和重传包的数目得 到极大减少 ,提高了网络资源的利用率 ,使网络的性 能得到改善 。 参考文献 : 图 2 两种方案下移动节点处收到的乱序包 图 3 表示的是在原方案和改进方案下 ,通信对 [ 1 ] Pe rk in sC E. IP Mob ility Suppo rt fo r IPv4 [ S ]. R FC3344, 端重传数据包的个数 。可以看出 ,无论转向代理处 IETF, A ugu st 2002. 的缓存大小如何 ,改进方案下通信对端重传的数据 [ 2 ] C Pe rk in s. IP Encap su la tion w ith in IP [ S ]. R FC2003, 包个数相对于原方案来说都明显减少 。这得益于 : IETF, O c tobe r 1996. 转向代理查看移动节点的应答信息 ,当发现丢包时 [ 3 ] John son D , Pe rk in s C, A rkko J. Mob ility suppo rt in IPv6 自动采取重传 。特别是 ,在无线链路出错率较 [ S ]. In te rne t D raft, d raft - ie tf - mob ile ip - ip v6 - 21. 高的情况下 ,改进后的效果相当明显 。当转向代理 txt, In te rne t Enginee ring Ta sk Fo rce, 2003. 处的缓存达到 21时 ,原方案的重传包为 57个 ,而改 [ 4 ] Kood liR. Fa st handove rs fo r mob ile IPv6 [ S ]. In te rne t D raft, d raft - ie tf - mob ile ip - fa st - m ip v6 - 06. txt, In2 te rne t Enginee ring Ta sk Fo rce, 2003. Xue jun Sun, Shengli L i, Tao L iu, L ianfang Zhang. A D is2 [ 5 ] ( ) - 14 /57 = 进方 案 为 14 个 , 重 传 包 减 少 了 57tribu ted - agen t Schem e in Mob ile IP N e two rk s[ A ]. 17 th 75. 4 % 。A nnua l Canad ian Confe rence on E lec trica l and Comp u te r Enginee ring[ C ]. N iaga ra Fa lls, O n ta rio, Canada 2004, ( ) 17 1: 637 - 640. R endon J Ca sadeva ll F, Se ra ro ls D. Snoop TCP p e rfo rm 2 [ 6 ] ance ove r GPR S[ A ]. IEEE V TS 53 rd V eh icu la r Techno l2 ( ) ogy Confe rence [ C ]. R hode s, Greece, 2001 , 3 3 : 2103 - 2107. [ 7 ] Ch ia - HoO u, Kuo - Feng Ssu, H ew ijin J iau. A n enhanced m echan ism fo r suppo rting mob ile ne two rk s in mob ile IP [ A ]. 57 th IEEE Sem iannua l V eh icu la r Techno logy Con2 ( ) fe rence [ C ]. J e ju, Sou th Ko rea, 2003, 4 4 : 2256 - 2260. 图 3 两种方案下通信对端重传的数据包 () 上接第 43 页 程控制等系统中 ,具有广泛的市场前景 。 参考文献 : 4 结 论 [ 1 ] 李令奇 ,胡广成 . 电话机原理 与维修 [ M ]. 北京 : 人民 邮电出版社 , 1992.利用该方案构成的远程抄表系统和数据采集系 [ 2 ] 基 于 固 定 电 话 短 消 息 传 送 的 技 术 要 求 和 测 试 方 法统已经得到了应用 。实际应用表明 ,该系统功能强 , [ S ]. 中华人民共和国信息产业部 , 2001.易操作 、控制使用灵活 、工作稳定可靠 ,将其应用于 曾刚 ,贺蓉 ,徐成等 . D TM F 远程通信的软硬件实现技 [ 3 ] 固网短信系统 ,可以成功完成短消息的发送 、接收 。 ( ) 术 [ J ]. 电子技术应用 , 2000 5: 44 - 46. 赵太飞 ,赵珂等 . 短消息电 话中数据链路层的控制技 [ 4 ] 此外 ,它还能应用于互联网设备 、远程仪表读出和远 ( ) 术 [ J ]. 电子技术应用 , 2003 1: 53 - 56.