摘 要：本文介绍了AT90S2313单片机及单片Modem芯片7512B的性能特点，并设计出基于MSM7512B单片Modem远程抄表系统。
关键词：AT90S2313；MSM7512B；远程抄表； 协议
引言
近几年出现的磁卡式、电卡式和I C卡式燃气表，可以对用气大户的燃气表实现自动化管理，对高层楼宇和成千上万的居民用户实现抄表自动化。但是，要大规模地推广应用必将对现有的机械式燃气表进行彻底改造。这将导致一次性投资过大，增加居民用户的负担。
针对机械式燃气表特殊情况，本文设计了基于MSM7512B的Modem远程抄表系统，该系统同样也适用于电度表和水表场合的应用，其系统结构框图如图1所示。它以电话网为交换媒介，可以对各个表站的煤气表数据进行远程采集，对收到的数据进行存储、查询及打印等处理。上位机是一台PC机，采用VB开发环境，通过标准Modem来实现通信；下位机系统系统可分为三部分：单片机单元、计数接口及电压检测单元、调制解调单元。
单片机单元
本系统中采用Atmel公司的AVR系列单片机AT90S2313。AVR系列单片机是该公司EEPROM电可擦除技术和Flash技术以及RISC结构微控制器技术成功结合的产品。它的程序和数据分别存储，总线独立；为了提高目标代码的性能优化功耗设计，AVR单片机采用RISC结构和快速寄存器文件；程序执行单级流水线，一改以往传统累加器结构代码效率低，运算能力低的缺点。
引脚定义：AT90S2313具有20个引脚(VCC，GND，RESET，XT1，XT2，PB(7~0)， PD(6~0))。内部资源：程序存储单元(1K×16bit Flash)，数据存储区(32个通用寄存器；64个特殊寄存器;128×8SRAM)。复位及中断向量：AT90S2313有10种不同中断源，1个复位向量，3个复位源(上电复位，外部复位，看门狗复位)。外围单元：2个定时器/计数器单元(8位，16位)，以及看门狗单元、EEPROM单元、UART单元、模拟比较单元。
AT90S2313无堆栈，可将堆栈置于数据存储区，将栈底指针设在SRAM区最高地址处。
计数接口及电压检测单元
计数接口对脉冲源进行计数，其电路原理如图2所示。在齿轮式天燃气表上安装竿簧管，平时竿簧管张开，AT90S2313的外部中断引脚状态为高电平。当齿轮旋转一周时，磁钢使竿簧管吸合，外部中断引脚变低，这样产生一个低电平中断，单片机开始累加一次脉冲。当磁钢使竿簧管吸合时，如果用户不继续使用燃气时，那么磁钢将一直吸合竿簧管，外部中断引脚一直为低电平，这样将使计数单元重复计数。为了使竿簧管吸合时，外部中断引脚不一直为低电平，此时应该应用微分电路，即使竿簧管一直吸合时，其输出为一个低电平脉冲。
由于系统的下位机工作于燃气现场，它的电源不能采用市电整流获得。为了安全，电源采用普通5号电池，这样就对系统的功耗要求很严格，应使单片机处于睡眠状态，发生中断事件后，唤醒单片机。当电池电压下降到一定程度，单片机就无法正常工作，因此，还必须对电源进行不断监测。利用AVR单片机中的比较单元，对电源电压进行监测，电路原理如图3所示。AT90S2313内部带有电压比较单元，在监测电压时，使引脚PB2输出为电源电压5V高电平，引脚PB1被1.8V的稳压管箝位在1.8V，用引脚PB0监测PB2的分压电压。电源正常时，PB1的电压低于PB0的电压，当Vcc下降时，PB0的电位随之下降，一旦PB1的电压高于PB0的电压时，电压比较中断标志位产生电压比较中断，控制蜂鸣器报警。
调制解调单元
单片Modem是该系统的核心，其主要功能是与上位机进行呼叫连接和数据交换。电路原理如图4所示，该部分应用了OKI公司的单片FSK调制解调器MSM7512B(以下简称7512B)，它遵守ITU_T V.23协议，由单电源供电，具有低功耗掉电模式，模拟驱动能力可以直接驱动600W通信电路。
V.23协议是在公用交换电话网中，使用调制解调器应该遵守的约定，其主要约定如下： 在通信信道上使用600/1200波特的调制速率；采用同步或异步方式工作的频率调制；包括一个调制速率为75波特的供差错控制使用的反向信道。
图5是按照V.23协议，在公用电话网中建立连接具体过程的时序描述。
7512B有三种工作模式。一种为1200bps半双工模式，发送和接收的速率均为1200bps，数字0(SPACE信号)对应着2100Hz，数字1(MARK信号)对应1300Hz。第二种为1200bps收/75bps发模式，发送的速率为75bps，数字0(SPACE信号)对应着450Hz，数字1(MARK信号)对应390Hz；接收的速率为1200bps，数字0(SPACE信号)对应着2100Hz，数字1(MARK信号)对应1300Hz。另外，7512B还可工作于掉电方式，此时它的功耗只有0.1W。本系统中，7512B是作为被叫Modem来建立连接的，由呼叫时序可知，上位机必须检测到7512B发送的2100Hz应答音，为此要求7512B工作在1200bps半双工模式。在该模式中，7512B无法检测到低波段的MARK，也无法接收标准Modem发送的数据，只能工作在单向发送状态。图6给出AT90S2313接收到振铃信号时， Modem应答中断服务程序框图。
结语
本系统中单片机AT90S2313 及单片Modem芯片MSM7512B外围电路简单，且使用方便、应用灵活，产品具有体积小、成本低和可靠性高的特点。利用单片机控制Modem芯片进行远程数据传输，在数据量不大、传输速率要求不高的场合，应用十分方便。■
参考文献
1 OKI Semiconductor Datasheet Collection. OKI Electric Industry Co.Ltd.2000
2 宋国强主编. AVR单片机原理及应用. 北京航空航天大学出版社，1999
3 程华平． MSM7512B在数据运传中的应用. 电子工程，1999.3