遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中有著十分重要的意義。在許多工業(yè)場合，尤其是對(duì)于一些分散的、無人值守的現(xiàn)場，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)采集從而進(jìn)行監(jiān)控。但隨著儀器儀表的數(shù)字化和無線通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)可方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程儀表的測量、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作和狀態(tài)的監(jiān)測，非常有利遠(yuǎn)程設(shè)備的數(shù)據(jù)抄表、數(shù)據(jù)管理和設(shè)備維護(hù)，很大程度上降低了用戶的維護(hù)成本，更加有利于生產(chǎn)商的售后服務(wù)質(zhì)量，因此遠(yuǎn)程監(jiān)控終端裝置的研發(fā)具有實(shí)際意義。因此，提出了一種基于GPRS（General Packet Radio Service）的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。通用分組無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（GPRS）是以端對(duì)端的分組傳輸與交換方式為用戶提供的發(fā)送和接收高速數(shù)據(jù)、低速數(shù)據(jù)以及信令的多種業(yè)務(wù)集合。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
能夠滿足系統(tǒng)的基本需求，并充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展能力，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端自動(dòng)完成儀表模擬信號(hào)、數(shù)字量、開關(guān)量和采集及故障狀態(tài)指示，定時(shí)采集現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)和各種狀態(tài)并保存記錄。終端設(shè)備與遠(yuǎn)程服務(wù)器的通信可控，方式多樣，終端數(shù)據(jù)庫本地／遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查詢，充分節(jié)約通信成本。
系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。
.jpg)
1.1 模擬量輸入電路
模擬量輸入電路包括取樣電路、低通濾波、電壓變換、驅(qū)動(dòng)隔離和限幅保護(hù)。取樣電路實(shí)現(xiàn)將傳感器的4～20 mA的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；電壓變換電路實(shí)現(xiàn)取樣電壓的調(diào)整滿足微處理器A／D通道輸入電壓的要求；低通濾波則消除模擬通道上的工頻干擾和高頻干擾等；驅(qū)動(dòng)隔離實(shí)現(xiàn)輸入通道的阻抗匹配；限幅電路使A／D通道輸入電壓在規(guī)定電壓范圍，保護(hù)A／D轉(zhuǎn)換通道。如圖2所示。
.jpg)
1.2 開關(guān)量輸入電路
開關(guān)量輸入電路由限流電阻、濾波電容、穩(wěn)壓管、光耦和輸入緩沖器組成，電路圖如圖3所示。
.jpg)
1.3 開關(guān)量輸出電路
開關(guān)量輸出電路由輸出鎖存器、光耦和驅(qū)動(dòng)器（開極電極輸出）組成，電路圖如圖4所示。
.jpg)
1.4 終端小系統(tǒng)電路
終端小系統(tǒng)電路由復(fù)位電路、看門狗電路、振蕩電路和微控制器構(gòu)成。其中看門狗電路可防止系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的程序死鎖，電源電壓下降時(shí)看門狗電路產(chǎn)生硬件復(fù)位信號(hào)使系統(tǒng)正常復(fù)位。微控制器可選用與51兼容的C8051F02x系列單片機(jī)，內(nèi)部資源豐富，具體特性如下：C8051F0 20／1／2／3器件是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)MCU芯片，具有64個(gè)數(shù)字I／O引腳（C8051F020／2）或32個(gè)數(shù)字I／O引腳（C8051F021／3）。下面列出了一些主要特性：
（1）高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的CIP-51內(nèi)核（可達(dá)25 MIPS）；
（2）全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)）；
（3）真正12位（C8051F020／1）或10位（C8051F022／3）、100 KSPS的8通道ADC，帶PGA和模擬多路開關(guān)；
（4）真正8位500 KSPS的ADC，帶PGA和8通道模擬多路開關(guān)；
（5）兩個(gè)12位DAC，具有可編程數(shù)據(jù)更新方式；
（6）64 KB可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲(chǔ)器；
（7）4352（4 096+256）B的片內(nèi)RAM；
（8）可尋址64 KB地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口；
（9）硬件實(shí)現(xiàn)的SPI，SMBus／I2C和兩個(gè)UART串行接口；
（10）5個(gè)通用的16位定時(shí)器；
（11）具有5個(gè)捕捉／比較模塊的可編程計(jì)數(shù)器／定時(shí)器陣列；
（12）片內(nèi)看門狗定時(shí)器、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器。
具有片內(nèi)VDD監(jiān)視器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器的C8051F020／1／2／3是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。所有模擬和數(shù)字外設(shè)均可由用戶固件使能／禁止和配置。FLASH存儲(chǔ)器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并允許現(xiàn)場更新8051固件。
片內(nèi)JTAG調(diào)試電路允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品MCU進(jìn)行非侵入式（不占用片內(nèi)資源）、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、觀察點(diǎn)、單步及運(yùn)行和停機(jī)命令。在使用JTAG調(diào)試時(shí)，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行。
每個(gè)MCU都可在工業(yè)溫度范圍（-45～+85℃）內(nèi)用2.7～3.6 V的電壓工作。端口I／O，和JTAG引腳都容許5 V的輸入信號(hào)電壓。
12
