基于MODEM实现的远距离多机主从式通信技术

摘要：概述了MSM7512BRS在远距离多机主从式通信中的应用，详细介绍了该器件的引脚功能和工作方式，给出了在实际工程应用中由计算机和单片机组成的通信系统的工作原理，并对其工作过程进行分析。 
关 键 词：MSM7512BRS；AT89C52；RS-232；MAXl488

1 概述
    随着计算机技术和通信技术的发展，数据通信已经成为一种应用广泛的通信方式，它利用通信系统将数字、字母以及字符以二进制形式在计算机之间进行传输、交换和处理。数据通信可以在2台及2台以上的微机之间、微机与单片机之间以及单片机与单片机之间进行，通过通信通道(如公用电话网、光纤通道、微波通道、卫星通道)将机器连接。单片机主要作为从机，广泛用于自动监视、测量、控制等技术领域。而微机则作为主机，安装在条件优越的环境中。单片机与微机间利用公用电话网通过MO-DEM实现远程数据通信，其原理框图如图1所示。

2 MSM7512BRS简介
    MSM7512BRS是日本OKI公司生产的FSK调制解调器，该器件符合ITU-TV.23规则，采用半双工的工作方式，波特率为1200 kb/s；具有75 kb/s波特率的反向传输通道；低功耗：工作模式下25 mW(VDD=5 V)和9 mW(VDD=3 V)；节能模式下为100μw；内置混合阻容电路；内置模拟电路环自检功能；内置3.58 MHz晶体振荡电路；数字输入/输出接口与TTL电平兼容。
    MSM7512BRS采用16引脚DIP封装，其引脚功能说明如表l所列。

    MSM7512BRS由MODI和MOD2引脚选择四种工作方式。具体的工作方式如表2所列。方式1为单工工作方式。当XD=l时，AO端口的发送信号频率为l 300Hz，当XD=0时，AO端口的发送信号频率为2 100 Hz。接收电路模拟输入端AI和接收电路数据输出端RD与内部的电路断开；方式2为全双工工作方式。接收1 200 bit/s信号的同时也以75 bit/s的速率发送应答信号，其信号频率当XD=l时为390Hz，当XD=O时为450 Hz。方式3为模拟回路环自检工作方式。从XD端输入的数字信号经过芯片中的调制电路、发送带通滤波器和解调电路，由RD端输出数字信号，从而检测芯片的内部功能是否正确；方式4为节能工作方式，此时芯片的最大功耗为100μW。

3 MSM7512BRS在通信中的应用
    单电源MSM7512BRS可以很方便地用于设计高速率、高性能的通信网络。它具有外围元件数目少，工作电压范围宽，驱动能力强等特点，可以广泛应用于远程控制系统，远程通信系统等领域，通过有线或无线通信的方式进行信号传输。在有线传输方式中，可以用专用的双线网络，也可以通过电话线进行传输。它与电话线的接口电路由600Ω阻抗的音频变压器外部的输入/输出电压调整电路组成。在线上传输的信号电压和集成电路接收的信号电压可以根据实际需要独立设置。
3.1 主机使用计算机的数据传输方式
    MSM7512BRS与PC机接口电路如图2所示。

    MAXl488E是用于恶劣环境下的四组低功耗线驱动器，它的输入与TTL电平兼容。光电隔离电路可以切断前后电路电气的直接关系，消除地线阻抗和远距离电位差对计算机产生的影响。系统发送数据时，计算机发出的数据信号经MAXl488E将RS-232电平转换为TTL电平，然后经过光电隔离电路将信号连接在MSM7512BRS的XD端进行调制，调制出的FSK信号再经过信号处理电路经电话线传输出去。接收数据时，由电话线输入的模拟信号经过信号处理电路后，输出的FSK信号进入MSM7512BRS的AI端口进行解调，由RD端输出数字信号经过光电隔离到MAXl488E器件，可将TTL电平转换为RS-232电平输入计算机进行处理。
3.2 从机使用单片机的数据传输方式
    MSM7512BRS调制解调器的XD和RD端电平均与TTL电平兼容，可以与单片机的串行口直接连接，单片机的P1.O口与AOG相连，来选择模拟输出的放大倍数；PI.1和P1.2分别与MODI、MOD2相连，用于选择工作方式；P1.3与TEXT相连，同P1.1、P1.2一起控制芯片的自检，P1.4与RS相连，控制MSM7512BRS发送或接收信号；P1.5与CD相连确定接收的信号和应答信号是否有效。具体电路如图3所示。

    工作过程如下：电话线取模拟信号，经C1滤波，放大器放大，最后传输到调制解调器MSM7512BRS的AI端，然后在RD端变为数字信号送到单片机AT89C52的RXD端。反之，数字信号由单片机AT89C52的TXD端发出，经调制解调器MSM7512BRS调制后，模拟信号再经两级放大调整传输到电话线上。如果采用专线传输的方式，则可直接与传输网络相连接，无需音频变压器。

4 结束语
    控制电路要与从机进行光电隔离，用于切断前后电路电气上的直接关系，消除地线阻抗和远距离电位差对单片机的影响，同时还可以避免电击造成大面积的埙坏。此方案利用调制解调器，通过公用电话网实现远距离串行通信，通信距离可达10 km以上，波特率达9600 b/s以上，挂机台数128台以上，实现计算机与单片机之间的远距离数据通信。