2.2 数据接收和远程无线通讯
PTR2000将数据接收并且存入AT89C51内，ROM和RAM分别用来存储程序和数据，数据按当时的时间存入相应时段的存储区内，时段间隔为10分钟。不同日期的同一时段数据仅在相应的存储区内累加。采集装置内装有免维护电源，保证断电后还可以工作，保护数据和接收、执行上位机的命令。AT89C51通过串口与无线MODEM连接，实现与上位机的无线通讯。
GSM（Global System for Mobile Communication）系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟、最完善、应用最广的一种系统。我国目前已建成了覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众陆地移动通信网的主要方式。GSM的短消息业务SMS(Short Message Service)与话音传输及传真一样同为GSM数字蜂窝移动通信网络提供的主要电信业务，它通过无线控制信道进行传输，是GSM通信网所特有的，经短消息业务中心完成存储和前转功能，它不用拨号建立连接，直接把要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心，由短消息服务中心再发送给最终的信宿。这适于把每次采集到的数据随时发送到监控中心。传送短消息业务的控制信道为专用控制信道（DCCH）。详见参考资料[6]。短消息业务可以使网络端知道被叫方是否已经收到短消息，如果传送失败，被叫方没有回答确切消息，网络一侧会保留所传的消息，一旦网络发现被叫方能被叫通时，消息能被重发以确保被叫方能收到。因此短消息业务作为GSM网络的一种主要的电信业务，它的传递是可靠的。综上所述，本系统选用GSM的短消息业务来实现远程无线数据传送是可行的。GSM调制解调器
（GSM/MODEM）的出现改变了传统的以话音为主的通信手段，打开了GSM网络数据通信及其应用的大门。它提供RS232数据接口,采用AT贺氏指令,符合ETSI标准GSM0707和GSM0705。本系统的GSM/MODEM采用法国WAVECOM公司的GSM/MODEM模块。详见参考资料[5]电路原理图如图3
图3 数据接收、无线通讯电路原理图
2.3 数据处理部分
上位机通过DDE接口将下位机发送的数据传送到EXCEL工作表中，在EXCEL中定义好报表格式，计量格式，并将文件以模板格式保存，在抄表完成后，系统能自动将数据填写到相应指定单元格，由EXCEL自动计算，换算成KWH值并算出收费值。在上位机上打印、显示用户的水、电、气费和各种报表及负荷曲线，当用户负荷超限时发出报警信号，根据公司的规定决定是否发遥控命令给下位机对用户实行断电处理。还可以计算各个时段的费用，为电力部门实行分时收费提供可靠的保证。而且为了保证数据存储的安全性，上位机（PC机）采用了双硬盘做数据备份，系统带有后备电源，停电后能保持正常工作状态。后备电源可保证系统在满负荷工作状态下正常工作36小时以上，若停电时间更长，系统将不会进行数据采集，但原有数据不会丢失，供电恢复后需要重新核查数
据，更新设置用户集中器中下位机存储的数据。
3.软件设计
由于该系统采用的是一点对多点的双向数据传输，因此每家的表都有自己的地址码。上位机可以查询下位机，下位机也可以定时发送数据给上位机。本系统要实现的目的是一机（上位机）对多机(下位机)的通讯控制,其通讯软件主要分为两部分：上位机与下位机的远程通讯软件；单片机与GSM/MODEM的串行通讯软件。详见参考资料[2]。程序设计的关键是上、下位机间的远程通讯的准确性。在程序设计中，采用通讯协议（Protocol）的做法，由上位机发出读表指令与地址码，让各个下位机将记录的数据传过来，同时进行校验，以保证数据的正确性。每个下位机都编有不同的地址码，当上位机向所有的下位机发送一个地址码和抄表指令时，所有的下位机都接收到该地址码，并比较是否与其自身的地址码相同，如不相同则退出比较，不再接收其他命令。如相同则表示上位机查询的就是该下位机，同时收回应答信号，并准备接收命令，而上位机将收回的应答信号与发出的地址码相比较，不同则给出错误的信息，相同则可控制已叫通的下位机。这时已叫通的下位机继续接收上位机发送的抄表命令，并收集用户的数据，通过GSM网络发送给上位机，直到接收到上位机发来的执行完成命令。程序流程图见图4、图5。
图四：上位机数据通讯程序流程图
图五：上位机数据通讯程序流程图用VB进行串口实时数据采集 VB-界面速成通道 /ChenLL 发表于2007-08-10, 20:28
用VB进行串口实时数据采集
本文介绍VB6.0利用MSComm通信控件，开发微机通过串口对工业仪表进行实时数据采集的编程技术。给出的程序代码具有通用性，并有详细的注释，可以直接或稍加改动后用于其他数据采集或实时控制程序中。
----一台工业专用实时检测仪表，接高精度位移传感器，用于测量微小形变或微量位移，仪表测量精度为0.01毫米，测量范围最大值为50毫米。该仪表带有一个9针的RS-232C 串口，能与微机进行串口数据通信，实时传送检测数据，通过微机软件处理可实现工业实时监控。
----该仪表的串口数据通信协议是：数据传输速率为 9600bps，1位开始位，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位。仪表每秒发送50帧检测数据，每帧数据由4个字节组成。第一个字节定义为二进制常数0F0H，是每帧数据开始的标志字节；后面连续2个字节为数据字节，采用压缩的BCD码编码方式，高位在前，低位在后，即一个字节表示两位十进制数，则两个字节表示四位十进制数，小数点采用固定形式，定义在两字节中间；第四个字节为符号字节，该字节第八位为1，即： 1 x x x x x x x 则为负数；第八位为0，即： 0 x x x x x x x 则为正数。
----例如：0F0H 26H 87H 80H 0F0H 34H 62H 00H 表示 －26.87 34.62。
----通信传输速率为9600bps，则最快速度1.04ms发送一个字节，仪表每秒发送50帧数据，每帧数据有4个字节，即每秒发送200个字节，平均5.0ms 发送一个字节，连续读取串口数据时要在程序中添加循环等待程序。
----为了实现实时监测功能，接收数据的读取要尽可能的快速，则设置MSComm1的属性如下：
RThreshold = 1
接收缓冲区收到一个字节产生OnComm事件
InputLen = 1 每次读取一个字节
----仪表每秒发送50帧数据，微机收到一帧完整数据至少需要20 ms时间，然后再进行数据处理。如果微机在下一帧数据接收前即20ms内能将数据计算处理完毕，则接收缓冲区内只会保存有一帧数据，不会存有两帧以上数据，接收缓冲区的大小不会影响实时监测效果（接收缓冲区>4字节），这时完全可以实现实时监测或实时控制；如果微机在20ms内不能将数据计算处理完毕，接收缓冲区设置得又很大，在数据计算处理完毕前，接收缓冲区内就会保存有两帧以上数据，而且一次工作时间越长，缓冲区内滞留数据帧就越多，数据采集和数据处理之间产生逐渐增大的额外时间差，当接收缓冲区充满后，时间差不再增大，固定在某一值，部分数据因不能及时采集到接收缓冲区中，数据产生丢失现象，真实工作情况就会和微机处理结果产生较大的时间差，对实时监测和实时控制很不利，这种情况下接收缓冲区的大小就会影响实时监测效果，所以接收缓冲区设置不能过大，以保证数据处理的实时性。
----设置接收数据模式采用二进制形式，即 InputMode=comInputModeBinary，但用Input属性读取数据时，不能直接赋值给 Byte 类型变量，只能通过先赋值给一个 Variant 类型变量，返回一个二进制数据的数组，再转换保存到Byte类型数变量中。
----VB中有Byte类型变量，但没有字节的位处理语句，符号字节的位处理要判断符号字节的值是否大于 127，大于127则为负数；压缩的BCD码存入 Byte类型变量，VB系统只按十进制数处理，这要通过一个简单算法换算，解压BCD码才能还原成十进制表示数值。假如a是Byte类型变量，D是Single类型变量，将一个压缩的BCD 码存入a中，则算法是： D=(a\\16)＊10 ＋ a－(a\\16)＊16 则D=a－(a\\16)＊6
----程序清单：
----在通用声明中定义程序所用变量：
Dim ab(4) As Byte
‘字节数据类型数组，用来存储接收到的一组字节数据 Dim av As Variant ‘用来从接收缓冲区读取数据 Dim i As Integer Dim j As Integer
Dim w As Integer ‘接收数据个数计数器 Dim b1 As Single
Dim b2 As Single
Dim WW As Single ‘十进制检测值 Dim MaxW As Single ‘最大值
Dim MinW As Single ‘最小值
----在窗体中添加名为Command1的[开始]按钮和名为 MSComm1的MSComm控件。
---- [开始]按钮的Click事件处理程序主要是对MSComm1控制的参数初始化设置，程序中大部分参数在设计时可在MSComm1控制的属性窗口中设置:
Private Sub Command1_Click() ‘开始按钮
With MSComm1
.CommPort=2 ‘使用COM2 .Setting=“9600,N,8,1\ ‘设置通信口参数 .InBufferSize=40
‘设置MSComm1接收缓冲区为40字节 .OutBufferSize=2 ‘设置MSComm1发送缓冲区为2字节 .InputMode = comInputModeBinary ‘设置接收数据模式为二进制形式
.InputLen = 1
‘设置Input 一次从接收缓冲读取字节数为1 .SThreshold = 1
‘设置Output 一次从发送缓冲读取字节数为1 .InBufferCount = 0 ‘清除接收缓冲区 .OutBufferCount = 0 ‘清除发送缓冲区 MaxW = －99 ‘最大值赋初值
MinW = 99 ‘最小值赋初值 w = 0 ‘数据个数计数器清零
.RThreshold = 1
‘设置接收一个字节产生OnComm事件 If .PortOpen = False Then ‘判断通信口是否打开
.PortOpen = True ‘打开通信口 If Err Then ‘错误处理 MsgBox “串口通信无效\ Exit Sub End If End If
End With End Sub
----为了达到实时数据采集目的，实时数据采集处理程序采用MSComm事件驱动方式。
----MSComm1_OnComm的事件处理程序只处理 comEvReceive事件，首先判断帧数据的开始字节，关闭OnComm接收事件，然后接收数据字节，将压缩BCD进行还原转换，再接收符号字节，判断数据符号，判断数据最大最小值，最后打开OnComm接收事件，等待下一次OnComm事件产生： Private Sub MSComm1_OnComm() With MSComm1
Select Case .CommEvent ‘判断MSComm1通信事件
Case comEvReceive
‘收到Rthreshold个字节产生的接收事件 av = .Input
‘读取一个接收字节
ab(1) = av(0) ‘转换保存到字节数据类型数组
If ab(1) = ＆HF0 Then ‘判断是否为数据开始标志
RThreshold = 0 ‘关闭OnComm事件接收 Do
DoEvents
Loop Until .InBufferCount >= 3 ‘循环等待MSComm1接收缓冲区>=3个字节 w = w ＋ 1 ‘计数器累加计数 av = .Input
‘读取第二个数据字节（BCD码高位字节） ab(2) = av(0) ‘转换保存到字节数据类型数组
av = .Input ‘读取第三个数据字节（BCD码低位字节） ab(3) = av(0) ‘转换保存到字节数据类型数组 av = .Input
‘读取第四个数据字节（符号位字节） ab(4) = av(0)
‘转换保存到字节数据类型数组
b1 = ab(2) － 6 ＊ (ab(2)\\16) ‘高位字节压缩BCD码转换为实数
b2 = ab(3) － 6 ＊ (ab(3)\\16) ‘低位字节压缩BCD码转换为实数
WW = b1 ＋ b2 / 100 ‘数值组合，标定小数点
If ab(4) > 127 Then WW=?WW ‘判断数据符号位
Label1(0) = Format(WW, “0.00\ ‘显示毫米单位数值，2位小数
Label1(1) =Format(WW /25.4, “0.000\ ‘显示英寸单位数值，3位小数
If WW > MaxW And WW < 51 Then
----‘判断最大值，仪表在刚开始工作时有干扰，会传导一些乱码，位移传感器有参数偏差，最大值一般都略大于50毫米，所以取51为极限最大值，取－51为极限最小值。
MaxW = WW