一、引言

　　本文講述了一種使用AVR單片機及專用MODEM芯片的MTU（Master Terminal Unit中心調度機）、RTU無線電遙測技術實現的無線電臺數據采集與調控系統的設計。系統利用分散分布在全市的管網監(jiān)測點上的遠端RTU（系統可帶256個RTU）進行數據采集，然后通過無線電臺向中心調度端發(fā)送數據，中心調度端接收到數據后進行數據處理，數據存儲，并送給模擬屏顯示。

　　二、設計思想

　　原有系統的使用中，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. 當某一遠程RTU端的無線電臺一直處于長時間誤發(fā)射狀態(tài)時（簡稱“長發(fā)” ）一直占用系統頻點，由于系統共用一組無線電頻點，這將使系統其他所有電臺無法通信，整個系統癱瘓，處于故障的電臺亦無法發(fā)送有效數據，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。

　　考慮到系統的通用性和公司的實際情況，要求RTU系統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，并能實現如下功能：8路10位模擬量輸入、8路開關量輸入及兩路脈沖量輸入，其中8路開關量輸入可擴展為64路開關量輸入，可在RTU站存儲24小時歷史數據（15分鐘/次），具有掉電保護功能。

　　我們通過軟硬件的有機配合，經濟有效地解決了原有系統存在的問題及系統功能要求，做到MTU板和RTU板在硬件上的完全一致，并把通常獨立于RTU板的無線調制解調MODEM集成在RTU板之上，簡化了系統的硬件結構。本系統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)”引起系統癱瘓的問題，數據采集精度高，RTU板集成度高，通用性強，軟件升級容易等優(yōu)點。

　　三、RTU的設計

　　1、元器件的選擇

　　CPU選擇ATMEL公司的AVR系列單片機AT90S8535，該芯片是比較新型的單片機，其內部資源如下：8K字節(jié)FLASH程序存儲器，512字節(jié)EEPROM數據存儲器，8通道10位精度A/D轉換器，一個標準串口，1個16位定時/計數器，一個8位定時/計數器，1個實時時鐘，2個外部中斷，內置看門狗電路等。RTU所需的功能和數據采集功能基本上可以在此單片機上實現;與無線電臺的連接選用OKI公司的MSM7512B MODEM芯片進行調制解調，與計算機的通信選用MAX232芯片進行，歷史數據存儲選用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、數據通信

　?。?）RS-232串口與PC機的通信

　　由于單片機的唯一的串口應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電平轉化為標準的RS-232電平，使用單片機的外部中斷INT0、INT1口和I/O口，應用軟件模擬，實現兩個波特率為9600Bps半雙工三線制串口通信，其接收數據采用中斷方式。

　?。?）無線電臺之間的無線通信

　　我們把通常獨立于RTU板的無線調制解調MODEM集成在RTU板之上，如此簡化了系統的硬件結構，降低了成本，并且提高了通信的可靠性，實現了RTU與MODEM的緊密結合。MODEM芯片選用OKI公司的MSM7512B調制解調芯片，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)現當電臺從接收狀態(tài)轉為發(fā)射狀態(tài)或從發(fā)射狀態(tài)轉為接收狀態(tài)的瞬間有一段不穩(wěn)定狀態(tài)，此時的數據容易產生誤碼，根據實驗，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)轉化后延遲適當的時間，使數據傳送的可靠性和準確性得到了很大的提高。在數據傳送過程中，加入系統碼、RTU站碼，求和值低字節(jié)等校驗，保證了系統通信的可靠，正確。