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摘要：利用PIC16C76單片機和Modem芯片MSM7512B開發數據采集儀，通過電話網傳送給遠程計算機。計算機機處理遠程采集的信號并顯示處理結構，用戶可在現有軟件平臺上，開發適合機電產品的遠程維護系統或數據采集系統。

關鍵詞：單片機遠程數據采集遠程維護機電產品

伴隨著計算機技術和通信技術的發展，遠程數據采集、監控和故障診斷的研究得到了有識之士的廣泛注意，如大型火電機組和大型復雜設備的遠程故障診斷[1][2]、遠程數據采集系統[3]。

可惜目前沒有一套統一的標準和可進行二次開發的遠程維護系統平臺。筆者旨在開發一套中小型機電產品的遠程數據采集和維護系統的平臺，客戶可以在平臺上進行二次開發，縮短開發各具體機電設備遠程維護系統產品的周期。

1遠程數據采集系統硬件框圖

數據采集量含有開關量和模擬量。現有大多數據據采集儀采用微機、內插A/D采集板和開關量采集板，造價高、體積大、攜帶不方便。采用帶有A/D通道的PIC系列單片機采集現場數據，性價比將得到較大的提高。這對于機電產品的遠程維護有著很大的意義。系統硬件結構框圖見圖1。

現場采集采用自行開發的單片機數據采集儀。該數據采集儀含有Modem芯片，可直接與電話網相連。不同地方的數據采集儀可通過撥號與維護中心的計算機聯系，得到維護中心的應答信號后才可以把采集數據傳送上去。數據采集儀僅把A/D轉換的數字量直接上傳，標度變換工作留給維護中心的計算機完成，這使得數據采集儀具有較好的通用性。對某一機電產品的遠程維護或數據采集僅改變維護中心的計算機軟件即可解決。

圖2數據采集儀硬件原理圖

2數據采集儀的硬件電路

該采集儀硬件原理如圖2所示。最多采集48點，可以滿足大部分小型機電產品測試點數的需要。不同的產品采集點數不同，采集的點數由維護中心的計算機發送下來。不同采集點當選，用不同的轉接頭，把未采集的點對地短接起來，抑制干擾。考慮到現場人員操作方便，維護中心的電話號碼固定在PIC16C76芯片中。按下按鈕K，RB4=0，繼電器J通電，常閉觸頭J1閉合，接通電話線。固化在PIC16C76芯片中的電話號碼通過RC4送給撥號芯片HT9200A。拔號期間指示燈D1閃亮，撥通并得到PC機的命令，RB4繼續為0，指示燈D1常亮，此時可以進行采集數據的傳送。若在規定時間內未能撥通，RB4=1，繼電器繼電，指示燈D1滅，可再次按K鍵進行撥號。為減小體積，采用超小型PS系列的開關電源模塊PS0500AC5SR。

PIC16C76單片機內含復位電路，可采用片外復位和上電片內自行復位，圖2選擇上電片內復位。PIC16C76內含看門狗電路、368字節RAM和8K字節ROM、5路A/D轉換。這里僅用到RA0一路，通過多路模塊轉換開關MC54HC4051芯片擴展采集路數。每一片多路轉換開關有8路，共采用6片。某一片多路轉換開關的INH為高電平時，依據RB0、RB1、RB2的取值選擇某一路送到RA0。MC74HC04是六反相器，把74LS138選中的某一低電平信號反相變為高電平，從而選中多路模擬轉換開關的某一片。MSM7512B是1200bps的半雙工FSKModem芯片，外圍接口電路簡單。Mod1、Mod2控制MSM7512B的工作模式——調制/解調/掉電模式。RS是模擬信號輸出使能控制端，CD是輸入檢測的指示端。EAI為外部信號輸入端，音頻發生器HT9200A產生的信號通過EAI送給模擬輸出端AO，AI為模擬輸入端。

由于遠程傳輸信號，直接從MSM7512B的AO端輸出后通過600Ω的耦合變壓器送到電話網上，功率太小。實踐證明無法地實現計算機與數據采集儀之間的正確通信，故采用LM324進行運算放大。經過長距離實驗證，系統可以準確通信。

3軟件設計

3.1PC機軟件設計

PC機的軟件采用VisualC++5.0編寫。不同的機電產品采集點不同，各點的名稱、標度變換不相同，系統故障診斷程序也不可能相同。程序框圖3中的參數名、正常值及點數表格顯示子程序，標度變換子程序和故障診斷子程序源碼開放，客戶可利用現的軟件平臺進行二次開發成某一產品所需的應用軟件。

3.2數據采集儀的程序設計

數據采集儀根據PC機發來的采集點數進行采集，把采集到的數據傳送到PC機。不管是開關量還是模擬量，均當作模擬量通過RA0進行A/D轉換成8位數字量。程序框圖見圖4。

4應用實例

把系統應用到筆者開發的項目——全自動三帶同時捆扎大把捆鈔機上。實驗證實系統可以可靠遠程采集大把捆鈔機的有關開關量信號，用表格的形式反映開關狀態是否正確，幫助維護人員修復故障。有關大把捆鈔機介紹見參考文獻[4]。

表1是縱帶帶頭送得太長時的待機時刻開關狀態表。從表1可知縱帶光電開關出問題，導致無法檢測縱帶頭到位信號，縱送帶電機僅靠延時停，出現送帶過長的故障。大把捆故障診斷程序有一定的難度，目前仍是靠技術人員根據測試狀態和表格提示判斷故障點。

（1）采用PIC16C76單片機與MSM7512B結合，開發出可直接連到公用電話網上的數據采集儀，經驗證可靠。

（2）系統可應用于部分中小型機電產品的遠程數據采集和遠程維護。不同系統，需要客戶在現有軟件平臺上進行二次開發。

（3）系統最多采集點數為48點，開關量當作模擬量采集，輸入電壓為0～+5V。超過或不在這一范圍應通過分壓變換后輸入。

（4）設計出一套通用性強，易于二次開發的軟件平臺是相當重要的。PC機的軟件平臺有待于進一步的研究和開發。

提示（1）縱帶檢測片卡阻；

（2）光電開關壞掉；

（3）連接光電開關與電路板的導線斷掉。