在网络化巨大效应的影响下，许多应用领域对现场监控和数据采集系统提出了更高的要求。目前应用于这类场合的一般是由PC/单片机或PC/ PLC组成的基于RS232、RS422及RS485的分布式网络。其特点是结构简单、成本低且具有较高的通讯速率和稳定性。然而有限的通讯距离使这类分布式网络的应用受到很大限制。如RS232仅几十m，RS422和RS485约1 km；虽然一些最新的RS485通讯模块已将通讯距离提高至5～10 km，但对于规模达到整个城市范围的分布式网络乃至城际之间的监控管理，上述通讯距离显然是无法满足的。本文介绍的基于公用电话网的PC/单片机分布式网络在当前公用电话网覆盖面不断扩大和日益普及的背景下，其可行性和实用性已变得越来越明显。由于不受通讯距离的限制，这一方案适用于那些需要进行远距离通讯和非实时监控而又无常驻管理维护人员的网络控制节点。如电梯运行故障监测/维修调度系统即是此类分布式网络控制的一个典型例子。

1方案

调制解调器(Modem)作为一种成熟的通讯装置早已广泛应用于PC机之间及PC网络和因特网的通讯。然而在控制领域(如分布式控制网络)则极少见其踪影。其原因一是在于稳定性和日常维护方面；二是在于实施成本方面。近年来由于工艺技术上的巨大进步，灵巧型Modem无论在稳定性和价格方面都具备了进入常规控制领域的竞争力；与此同时，电话网的普及和安装费用的免除以及无线寻呼业的飞速发展进一步为Modem进入控制领域提供了巨大商机。因此，在某些应用场合构筑含有嵌入式Modem的智能装置的控制系统及网络已越来越成为值得考虑的一种方案。

在实际的非实时控制系统中Modem的通讯方式可分为两类。一类是公共电话网接入方式，鉴于电话网建设的迅猛发展，目前在许多场合均有条件采用这一方式，其优点是成本很低，且可以构成任意规模的网络；另一类是专线方式，因其成本高，网络规模化方面难度大，较少采用，其优点是高速可靠。无论采用何种方式，由于担任通讯控制角色的通常是以单片微处理机为核心的智能装置而非传统的PC机，因此Modem的接入将会复杂得多，特别是在因体积限制而需要引入专用Modem芯片时。 图2是Modem的硬件结构。之所以指定非实时控制系统是考虑到拨号时间的不确定性和接通率问题，后一方面的问题随着电话网的日益完善可逐渐消除。因此当对拨号时间可以忍受时，有些实时系统也可以引入Modem通讯技术，如河道水情监测网的截流和排涝控制。

2硬件构成

一个典型的可与Modem接口的单片机智能装置通常包含：

①核心部分单片微处理机；

②键盘显示部分；

③模拟量检测部分；

④开关量检测与输出部分；

⑤与Modem接口部分；

⑥电源及抗干扰电路。

在无常驻人员维护管理的远程控制节点(如野外)上，这种类型的智能装置是常见而又必须的。由于不具备支持RS232通讯协议的硬件接口，单片机与Modem的接口远不如PC机与Modem接口那样便捷。如图3所示，接口所要实现的任务有2个：

①实现单片机与Modem之间的协议信号握手；

②实现单片机与Modem之间的电平握手。

前者可采用8250或8251；后者可采用TTL/RS232电平转换电路MAX232（其优点是可与单片机共用单一5 V电源），当然也可以采用1488/1489，但需要引入额外的正负电源。此外，在硬件资源充裕的情况下，也可以省去接口芯片8250或8251，而以单片机的端口线模拟Modem信号的时序，从而构成无外部总线的纯单片机系统。其优点是稳定性更高，结构更简单，但相应的控制软件则复杂得多。

3软件控制

在分布式控制网络中，以单片机为核心的控制节点正常情况下处于应答状态，以随时接受来自控制中心的PC主机的呼叫，经协议握手即进入通讯状态；在本地故障情况下，他也可以被定义为呼叫方，这时他既能向控制中心的PC主机发出报警等呼叫，也能寻呼预先指定的管理人员以寻求支持。呼叫/应答状态的转换涉及到诸如拨号冲突等方面的问题，需要采取一些专门的硬件和软件措施，在管理上属于一种高级选项。对Modem的通讯控制主要有以下几方面：

①系统初始化。其中接口芯片初始化包括通讯方式、速率等的设定；Modem的初始化包括拨号、应答、结果码格式等的设定。

②拨号控制。涉及到直线或分机拨出、占线处理等。

③应答控制。包括振铃等待、载波建立、信号握手及应答失败处理等。

④通讯。根据设定的协议进行识别握手和收发数据。

⑤纠错处理。

⑥挂断控制。通过本地/异地转换及附加的协议使两地确认通讯结束并安全挂断。图4给出了控制流程。

单片机在对Modem进行设定和通讯控制时采用目前已很少有人接触的AT命令集，通过该命令集可以完成单片机与另一方的呼叫拨号、应答等握手过程，继而进入实际的数据/命令通讯过程。通讯协议可以自定义，适当复杂的通讯协议可以保证传输的可靠性。通讯速率(Baud率)可从300 b/s到9 600 b/s，较低的Baud率可以降低误码率。除非是大数据量传输场合(如商业数据)，通常2 400 b/s将能很好地满足常规的需求。

4二次开发

可以看出，基于公用电话网的分布式网络是一个开放式的系统平台，因而具有二次开发性。在相应的管理软件支持下，配以指定的管理维护人员，并为各现场控制节点设置寻呼功能，则可构成集前台、后台和维护调度三位一体的综合控制系统。在商业零售网点、公路自动收费系统、电梯运行监测系统及农田水利自动化系统等领域具有广阔的应用前景。此外，随着互联网技术的飞速发展，构筑非固定式后台或多后台管理系统也已成为可能，从而使系统具有更大的灵活性和适应性。

参考文献

［1］深圳市网通软件有限公司.Modem应用技术［M］.北京：电子工业出版社，1995

［2］Hayes Modem Technical Reference［M］. Hayes Microcomputer Products, Inc,1991

［3］何立民.单片机应用系统设计系统配置与接口技术［M］.北京航空航天大学出版社，1990

［4］Gilbret Held (美)著，田学锋，王刚(译).调制解调器参考大全［M］.北京：电子工业出版社，1996