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表系统设计 基于固定电话网短消息的远程抄表系统设 计 No.2 Apr.,2007 微处理机 MICROROCESSORS 第2期 2007年4月 基于固定电话网短消息的远程抄表系统设计崇 高田,景占荣,羊彦,王琪 (1.西北/-业大学,西安710072;2.西安工业学院,西安710032) 摘要:系统以AT89S52单片机为控制核心,利用PSTN(固定电话网)的SMS(短消息业务)作 为信息传输平台,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:TM933文献标识码:B文章编号:1002—2279(2007)02—0042—02 DesignoftheRemoteMeterReadingSystemBasedonthePSTNSMS GAOTian,JINGZhan—rong,YANGYah,WANGQi (1.NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’aT/,710072,China;2.Xi’口nInstituteoftechnology,Xi’aT/,710032,China) Abstract:UtilizingSMSofPSTNasitstransportationplatformandAT89S52singlechipasitscontrol core,Thesystemsucceedsinfinishingthefunctionofremotereading—meter,andthispapergivesthe realizationprocedureindetail.Theresultshows山atthesystemarevalidityandfeasibility. Keywords:ShortMessage;CAS(SMTEAlertSigna1);FSK;DTMF l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 中国电信对下行(短消息中心至短消息终端) 短消息数据采用半双工频移键控(FSK)调制方式传 送,上行信号(短消息终端到短消息中心)采用 DTMF信号模式或FSK信号调制方式,具体由当地 服务器决定.本设计采用DTMF信号模式.当系统 接收到远端发来的FSK信号后,对该FSK信号进行 解调,解调后的信号由中央处理单元处理,解析出短 消息中的命令,通过该命令对电表进行读表操作. 操作完成后,系统以DTMF信号模式向远端用户发 送包含电量信息的短消息.该系统的结构如图1所 示. 电话线 图 I墼羔里茎l 图1系统框图 下面介绍各部分电路功能: 2.1控制电路 系统以AT89S52为控制核心,完成短信的接 收,发送,以及对数字电表的抄表操作.系统中 X5045除了作为看门狗,电源监测芯片使用外,还利 用其内部4K位的EEPROM,存储一些重要的参数, 如固话短消息服务中心号码,系统密码等. 2.2振铃检测电路 振铃检测电路由光耦4N25和74LS123构成, 当振铃信号输入时,电话线路上的75?15V,25Hz 交流电压经过一个桥式整流及滤波后,振铃信号进 爿}基金项目:西北工业大学研究生创业种子基金项目(7220040026). 作者简介:高田(1974一).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 2期高田等:基于固定电话网短消息的远程抄表系统设计-43? 人光电耦合器4N25输出脉冲信号,脉冲输人到 74LS123中,74LS123将小脉冲转换成方波信号并送 人到89S52单片机进行计数,当计数达到设定次数 时,89S52发出摘机信号,控制模拟摘机电路完成模 拟摘机动作. 2.3FSK信号解码电路 MT88E39是解调FSK信号的芯片,以双模式3 线方式串行输出数据.系统使用了模式1工作方 式,与89S52的P1.2相连,DATA,DCLK分别与 P1.3和P1.4连接.如图2所示,当短信以FSK信 号形式传来时,MT88E39对FSK信号进行解调,在 89S52的控制下,其解调出的数据由DATA脚输出, 送到单片机进行处理. D13D15 D『4o07IN4007 图2FSK信号解码电路 2.4CAS音检测电路 CAS音为DTMF信号,频率为2130/2750Hz,本 设计利用LM567对CAS音进行解调,LM567的中心 频率分别设定为2130Hz和2750Hz.当CAS音进来 后,LM567对CAS音解调,并分别输出低电平,送人 单片机的If/O口中. 2.5DTMF信号发送电路 DTMF发送电路的主要作用是把输人的双音多 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HT9200A,HT9200A是串行传输的 DTMF信号发生器,发送DTMF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HT9200A 的6脚(DATA),经HT9200A编码后,以DTMF的形 式通过7脚(DTMF)送出,经变压器耦合送人电话 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/T645— 1997),提供RS一485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 差分信号进行电平转换后与单片机接口连接.当单 片机向数字电表发送指令时,首先,单片机置 I/O— CTRL端为高电平,经光耦耦合在SN75176的2 (RE),3(DE)脚产生高电平,然后,单片机经过光耦 把控制指令由TXD脚送人SN75176的4脚(D),转 变成差分信号送人数字电表中.当单片机读取数字 电表的数据时,首先,单片机置I/O—CTRL端为低电 平,使得SN75176的2(RE),3(DE)脚产生低电平, 然后数字电表中的数据通过485接口电路送人 SN75176的6(A),7(B)脚,由1(R)脚输出,经光耦 耦合送人单片机的RXD脚,等待单片机处理,如图 3所示. 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,软件编制时应对固 话网短消息的通信标准有深人的了解.其中短消息 的发送和接收为设计难点,下面给出短消息发送程 序和接收程序的框图如图4,5所示. (下转第46页) ? 46?微处理机2007正 数目明显减少.当转向代理处的缓存达到21时,原 方案的乱序包为172个,而本文为23个,乱序包减 少了(172—23)/172=86.6%. 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 端重传数据包的个数.可以看出,无论转向代理处 的缓存大小如何,改进方案下通信对端重传的数据 包个数相对于原方案来说都明显减少.这得益于: 转向代理查看移动节点的应答信息,当发现丢包时 自动采取重传措施.特别是,在无线链路出错率较 高的情况下,改进后的效果相当明显.当转向代理 处的缓存达到21时,原方案的重传包为57个,而改 进方案为14个,重传包减少了(57—14)/57= 75.4% : 茹50 l:20 图3两种方案下通信对端重传的数据包 转向代理处缓存越大,移动节点接收到的乱序 包及通信对端的重传包就会越少.但是,当转向代 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: [1]PerkinsCE.IPMobilitySupportforIPv4[S].RFC3344, IE-’TF,August2002. [2]CPerkins.IPEncapsulationwithinIP[S].RFC2003, IETF,October1996. [3]JohnsonD,PerkinsC,ArkkoJ.MobilitysupportinIPv6 [S].IntemetDraR,draft—ieff—mobileip—ipv6—21. txt,IntemetEngineeringTaskForce,2003. [4]KoodliR.FasthandovemformobileIPv6[S].Intemet Draft,draft—ieff—mobileip—fast—mip~6—06.txt,In? temetEngineeringTaskForce,2003. [5]XuejunSun,ShengliLi,TaoLiu,LianfangZhang.ADis? tributed—agentSchemeinMobileIPNetworks[A].17th AnnualCanadianConferenceonElectricalandComputer Engineering[C].NiagaraFalls,Ontario,Canada2004, 17(1):637—640. [6]RendonJCasadevallF,SerarolsD.SnoopTCPperform- anceoverGPRS[A].IEEEVTS53rdVehicularTechnol- ogyConference[C].Rhodes,Greece,2001,3(3):2103 — 21cr7. [7]Chia—HoOu,Kuo—FengSsu,HewijinJiau.Anenhanced mechanismforsupportingmobilenetworksinmobileIP [A].57thIEEESemiannualVehicularTechnologyCon- ferenee[C].Jeju,SouthKorea,2003,4(4):2256—2260. (上接第43页) 4结论 利用该方案构成的远程抄表系统和数据采集系 统已经得到了应用.实际应用表明,该系统功能强, 易操作,控制使用灵活,工作稳定可靠,将其应用于 固网短信系统,可以成功完成短消息的发送,接收. 此外,它还能应用于互联网设备,远程仪表读出和远 程控制等系统中,具有广泛的市场前景. 参考文献: [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. [2]基于固定电话短消息传送的技术要求和测试方法 [s].中华人民共和国信息产业部,2001. [3]曾刚,贺蓉,徐成等.DTMF远程通信的软硬件实现技 术[J].电子技术应用,2000(5):44—46. [4]赵太飞,赵珂等.短消息电话中数据链路层的控制技 术[J].电子技术应用,2003(1):53—56.