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。但是，要大规模推广应用必将对现有的机械式燃气表进行彻底改造，这将导致性投资过大。为此，本文设计了基于MSM7512B调制解调器芯片远程抄表系统。该系统同样也适用于电度表和水表的应用场合，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；下位机系统可分为三部分：单片机单元、计数接口及电压检测单元以及调制解调单元。

单片机单元
本系统中单片机采用Atmel公司的AVR系列单片机AT90S2313。其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单片机采用精简指令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。此外，AT90S2313无堆栈，可将堆栈置于数据存储区，将栈底指针设在SRAM区地址处。

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干簧管，平时干簧管张开，2313的外部中断管脚状态为高电平，当齿轮旋转一周时，磁钢使干簧管吸合，外部中断管脚变低，这样产生一个低电平中断，单片机开始累加脉冲。当磁钢使干簧管吸合时，如果用户不继续使用燃气，那么磁钢将一直吸合干簧管，外部中断管脚一直为低电平，这样将使计数单元重复计数。为了使干簧管吸合时，外部中断管脚不一直为低电平，应用微分电路，即使干簧管一直吸合时，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，平时应使单片机处于睡眠状态，发生中断事件后，唤醒单片机。同时由于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，使管脚PB2输出为5V高电平电源电压，管脚PB1被1.8V的稳压管钳位在1.8V。用管脚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，产生电压比较中断标志位，通过电压比较中断，控制蜂鸣器报警。

调制解调单元
单片Modem是该系统的部分，其主要功能是与上位机进行呼叫连接和数据交换。被叫部分电路原理图如图4所示。该部分应用了OKI公司的单片FSK调制解调器MSM7512B，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600 通信电路。
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给出了2313接收到振铃信号时的作为被叫Modem应答中断服务程序框图。

结语
自该系统应用于机械燃气表中以来，性能稳定，运行状况良好。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]. AT90S2313 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/AT90S2313_143786.html.
[2]. MSM7512B datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MSM7512B_1054782.html.
[3]. RISC datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/RISC_1189725.html.
[4]. PB2 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PB2_1202177.html.
[5]. PB1 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PB1_1148989.html.
[6]. MSM7510 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MSM7510_1057596.html.
[7] OKI．MSM7512B Databook．1998
[8] OKI．MSM7510／7512B Application notes．1998
[9] OKI Semiconductor Datasheet Collection. OKI Electric Industry Co.Ltd.2000
[10] 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