２００７ ９
产品设计与实现
基于ＡＴ８９Ｓ５２单片机的远程监控系统
许海波 廖传书
（武汉理工大学信息工程学院，４３００７０）
【摘 要】目前，随着单片机应用技术的快速发展，以单片机为核心的嵌入式系 统已经广泛的应用于各个领域。本文就单片机应用于远程监测和远程控制，简要提出 了一种由ＡＴ８９Ｓ５２单片机结合ＤＴＭＦ双音多频编码芯片组成的远程自动报警监测系统 的方案。
＋Ｌ１Ｖ
Ｒ１７ ＤＫ
Ｒ１９ ＬＥ
Ｃ５ ０．１ＰＦ Ｉ１
Ｉ４ Ｉ３
Ｉ２ ＬＲＭ３
ＩＮ ２ＣＯＮ
ＣＮ Ｍ１３ Ｒ１８ ＬＥ
１２
ＣＮ １２
ＣＯＴ ＣＯＮ ｎ
ＣＮ７ １２
五、数据传输检测模块的设计
本系统利用ＤＴＭＦ编码信号作为数据的传输手段，
图３ ＰＣＤ３３１１和单片机的硬件接口电路图
在这个模块中的重点是实现ＤＴＭＦ双音多频编码芯片与
流行的并行Ａ／Ｄ转换芯片ＡＤＣ０８０９。ＡＤＣ０８０９是逐次比
１、ＤＴＭＦ双音多频编码芯片ＰＣＤ３３１１的简介
较型８位８通道Ａ／Ｄ转换器，时钟频率为６４０ＫＨＺ，转换
ＰＣＤ３３１１是ＰＨＩＬＩＰＳ公司生产的ＤＴＭＦ双音频发生
时 间 为 １００ｕｓ， 模 拟 信 号 输 入 电 压 为 ８通 道 ０￣５Ｖ。 器，可以和所有标准的单片机直接接口，接收二进制
图 。 ＡＤＣ０８０９的 第 １０脚 是 它 的 ＣＬＯＣＫ时 钟 信 号 输 入 线方式；⑶芯片内部包括滤波电路，谐波失真低；⑷
端，图中它与单片机的ＡＬＥ端连接。５１系列单片机在 单音频或ＤＴＭＦ双音频输出。
通常情况下，当不使用ＭＯＶＸ指令时，ＡＬＥ端输出信号
ＰＣＤ３３１１有 并 行 和 串 行 两 种 工 作 方 式 ， 可 通 过
ＰＣＤ３３１１： ＣＬＲ Ｐ３．０ ；ＳＴＲ 置低，准备发送数据 ＭＯＶ Ｒ０，＃３０Ｈ ＧＯ：ＬＣＡＬＬ ＤＥＬＡＹ ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０； ＭＯＶ Ｂ，Ａ ＸＲＬ Ａ，＃１ＦＨ；１ＦＨ是“＃”号标志 ＪＺ ＤＥＴＥＣＴ； ＭＯＶ Ａ，Ｂ ＣＪＮＥ Ａ，＃２１Ｈ， ＣＯＮＴＩＮＵＥ；监测地址区内容是 ２１Ｈ时停止发送数据 ＳＥＴＢ Ｐ３．０； ＲＥＴ ＣＯＮＴＩＮＵＥ：ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０ ＭＯＶ Ｐ１，Ａ ＬＣＡＬＬ ＤＥＬＡＹ ＳＥＴＢ Ｐ３．０
３、ＰＣＤ３３１１与单片机的接口程序设计
ＡＴ８９Ｓ５２单 片 机 的 接 口 ， 接 下 来 先 介 绍 所 选 用 的
ＰＣＤ３３１１与单片机的接口子程序以并行接口为例，
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当ＭＯＤＥ置为高电平时，可直接将数据送到ＰＣＤ３３１１的 Ｄ０￣Ｄ４端口，此时应将ＳＴＲ置为低电平选通，待数据发 送之后再置高，详细的子程序见程序清单２如下。
四、信息采集模块的设计 测量和控制是单片机系统的一个很重要的领域。 其典型的应用模式是通过传感器采集现场的微弱的信
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号参数，经过数据处理后再通过Ａ／Ｄ模数转换送至单片 ＤＴＭＦ双音多频编码芯片的工作原理，再给出它与单片
机系统进行各种工业调节和控制。该模块采用目前较 机的硬件接口电路图。
【关键词】单片机 双音多频 远程自动报警监测系统
一、引言 当前，在远程现场设备自动检测及控制过程中的 远程数据传输时，常用以下几种方法。 １、使用ＲＳ－４８５、ＣＡＮ总线方式；２、利用无线数 据传输模块、电台或通过中国移动和联通公司提供的 ＧＳＭ和ＧＰＲＳ服务；３、通过ＰＳＴＮ公用电话网以拨号或 专线方式进行远距离的数据传输。在以上３种数据传输 方式中，利用ＲＳ４８５、ＣＡＮ总线传输，优点是技术成 熟，可靠，通信速率高，但传输距离有限（１￣１０ｋｍ）。 采用无线传输方式的优点是信号覆盖范围广，只要信 号条件允许，可对超远距离的目标实施监测控制，但 缺点是系统的成本太高。采用ＰＳＴＮ公用电话网进行数 据传输时，要根据目标数据量的多少采取不同的方 法，如数据量较大，可利用ＭＯＤＥＭ方式；如果数据量 较少，可直接利用ＤＴＭＦ双音多频信号进行数据传输。 本文就是针对后者利用ＡＴ８９Ｓ５２单片机来控制ＤＴＭＦ双 音多频编码芯片进行数据传输和检测。 二、系统总体设计方案的确定 本系统通过ＡＴ８９Ｓ５２单片机外接一片ＤＴＭＦ双音多 频编码芯片ＰＣＤ３３１１来实现远程监控。由ＡＴ８９Ｓ５２单片 机 的 Ｐ１口 作 为 ＰＣＤ３３１１的 数 据 输 入 端 ， 扩 展 一 片 ８１５５或由单片机的其它剩余Ｉ／Ｏ口可作为系统的报警信 号输入，ＡＴ８９Ｓ５２的Ｐ３．３用来控制一个继电器，平时继 电器处于开路状态，ＰＣＤ３３１１和外线是断开的。当报 警信号产生时，则继电器将会吸合，系统与电话外线 将连接，同时ＰＣＤ３３１１芯片开始拨号工作。系统中的 ＡＤＣ０８０９主要用于对模拟量信号的监测，如外部的温
单片机的中断和查询信号。
接。ＴＯＮＥ为ＤＴＭＦ音频信号输出端，通过一个音频放
１Ｋ ＶＣＣ
大器与程控交换网络的用户终端外线连接。
Ｃ４
１Ｋ
２６ ２７ ２８ ＡＤ１ １ ＡＤ２ ２ ＡＤ３ ３ ＡＤ４ ４
５
１６ １２
ＶＣＣ
ＤＤＤＤＤＤＤＤＮＮＮＮＮＮＮＮ－－－－－－－－０１２３４５６７ＡＤＣ０８ＡＡＡ０ｍＩＤＤＤ９／／ｂＤＥＤＤｂ２２２２２２２２Ｏ－－－－－－－－－－－ＡＢＣＣ１２３４５６７８ ＡＬＥ
ＡＬＥ脉冲的上升沿，将Ａ、Ｂ、Ｃ的通道地址锁存到内部 时，ＰＣＤ３３１１以ＩＩＣ总线方式工作，通过ＳＣＬ时钟线和
地址锁存器中。ＡＤＣ０８０９的第６脚ＳＴＡＲＴ为启动信号输 ＳＤＡ数据线来完成信号的接收和编码。
入端，在ＳＴＡＲＴ脉冲的上升沿复位寄存器，而在下降
２、ＰＣＤ３３１１和ＡＴ８９Ｓ５２单片机的硬件接口设计
Ｍ１４
２２ ＳＴＡＲＴ ＩＣ１０Ａ ９６１０ＡＳＬＴＥＡＲＴ１７４ＡＬＳ２８
３ ２
ＲＤ
Байду номын сангаас
ＩＣ１０Ｂ ４
６ ５
Ｐ２．１ ＷＲ
Ｐ３．３
１
７４ＡＬＳ２８
Ｒ１０ ３３０
ＩＣＪＩＣ １
Ｊ４０７
１００ ＣＭ ＋ Ｍ１３
图２ ＡＤＣ０８０９与ＡＴ８９Ｓ５２单片机的硬件电路连接图
ＶＣＣ １１１１１９８４３２１０ＰＰＰＰＰ １１１１１４３２１０
ＡＤＣ０８０９与具有并行总线协议的单片机接口十分容 码的并行或串行数据，串行数据格式为ＩＩＣ总线或并行
易，可通过Ｐ０端口直接与ＡＴ８９Ｓ５２单片机连接。
总线方式。
１、ＡＤＣ０８０９与单片机的硬件接口设计
ＰＣＤ３３１１采用１４脚ＤＩＰ封装，主要特点包括：⑴工
图２是ＡＤＣ０８０９与ＡＴ８９Ｓ５２单片机的硬件电路连接 作电压为２．０￣５．５Ｖ；⑵与ＣＰＵ的接口为并行方式或ＩＩＣ总
ｍ（－） ｍ（＋）
ＩＣＮＡＢＬＥ ＳＴＡＲＴ ＣＬＯＣＫ
２１ Ｄ７
２１１１１０９８５４８ ＤＤＤＤＤＤ６５４３２１
１７ Ｄ０
７
８ＩＣ１０Ｃ
２２２５４３ ＡＡＡ０１２ ９ ７４ＡＬＳ２８
Ｐ１４
１８ＰＦ Ｃ３ １８ＰＦ
Ｒ１１ＲＲ １２ １２
ＰＰ１１４５ ＶＣＣ
Ｃ
１Ｃ１２３４５６７ ２
Ｃ０１
ＣＮ Ｍ１３
ＶＣＣ
沿启动Ａ／Ｄ转换器开始新的转换。将ＡＤＣ０８０９的ＡＬＥ与
ＰＣＤ３３１１和单片机的硬件接口电路图如图３所示。
ＳＴＡＲＴ端相连，通过ＡＴ８９Ｓ５２的Ｐ２．１和ＲＤ读信号来启动 ＰＣＤ３３１１的１、２端连接一个６ＭＨＺ的晶体，为芯片提供
ＡＤＣ０８０９并读取相应的结果。同时Ｐ２．１配合ＷＲ写信号 时 钟 信 号 。 ＭＯＤＥ（ ３脚）为ＰＣＤ３３１１工 作 方 式 选 择
【参考文献】 ［１］ 侯丽莹等，无线网络的局域网运用［Ｊ］，中国科 技信息，２００７（１３） ［２］ 邓文剑，无线校园网络的安全性探索［Ｊ］，大众 科学（科学研究与实践），２００７（０５） ［３］刘建伟等，网络安全－技术与实践［Ｍ］，北京： 清华大学出版社，２００５ ［４］ 胡道元，网络安全［Ｍ］，北京：清华大学出版 社，２００４ ［５］ 李华英等，智能建筑系统集成技术展望［Ｊ］，工 程设计ＣＡＤ与智能建筑，２００２（０９）
（上接第３８页） 循、有条不紊。
５、优化的维护策略 一个网络的“健壮”与安全性是动态变化的，今 天“健壮”、安全性高并不意味着明天也是这样，因 此后期的维护管理策略是至关重要的。 （１）数据备份和镜像策略。网络管理人员可以根 据实际情况选择全盘备份、增量备份、差别备份和按 需备份，进行磁盘镜像的设置减少因故障造成的数据 损失。 （２）物理安全策略。使计算机系统有一个良好的 电磁兼容环境；严格执行管理制度，防止非法进入网 络中心和进行各种偷窃、破坏活动的发生。 （３）构筑防火墙策略。进行访问控制，保证网络 资源不被非法使用和访问。 （４）数据加密策略。保护网上传输的数据，以小 的代价换取很大的安全保护。 （５）日志管理策略。仔细阅读日志可以帮助网络 人员发现被入侵的痕迹，以便及时采取弥补措施。 （６）定期杀毒策略以及及时升级系统补丁策略 等。
ＬＣＡＬＬ ＤＥＬＡＹ； ＩＮＣ Ｒ０ ＣＬＲ Ｐ３．０ ＬＣＡＬＬ ＤＥＬＡＹ ＡＪＭＰ ＧＯ ＤＥＬＡＹ：延时子程序略 六、结束语 基于ＡＴ８９Ｓ５２单片机控制的ＤＴＭＦ编码信号自动报 警监测系统是一种智能化的报警监控装置，与传统的 远程控制系统相比，它最大的优点就是简易实用，成 本低廉。总之，本系统具有良好的推广使用价值。 【参考文献】 ［１］沈 红 卫 编 著 ． 基 于 单 片 机 的 智 能 系 统 设 计 与 实 现．北京：电子工业出版社，２００５． ［２］孙余凯等编著．常用集成电路实用手册．北京：电 子工业出版社，２００５． ［３］张道德，扬光友，周国柱．基于公用电话网的ＭＣＳ－ ５１ 单 片 机 远 程 数 据 传 输 装 置 ［Ｊ］微 计 算 机 信 息，２００５，０２：０１１７－ ０１１８． 摘自《微计算机信息》２００７ 年第７－２ 期