我單位有一無人值守的機房位於一高山山頂上，上山的路是600多級的台階。因通信需要，有時要開關某些機器設備，操作上雖然簡單，但要工作人員花10多分鐘爬一趟山，不僅辛苦，而且拖延了時間。為解決此問題，本人利用89C2051單片機，設計了一遙控開關，在山下機房便可對山頂上的設備進行開關機。
一、 原理簡介
該方案的框圖如下：
山頂機房及山下機房各安裝一塊控制板，兩者之間通過專線MODEM相連。山下控制板主要功能是：將操作人員的開關信息轉換成指令，發送給山頂控制板，並根據山頂控制板發來的電源通斷狀態報告指令，以指示燈的形式顯示給操作人員。山頂控制板主要功能是：通過控制繼電器的吸放來控制設備的電源，該板在接收到山下控制板發來的開關電指令后，驅動繼電器的吸放，並將繼電器的反饋狀態轉換成指令，報告給山下控制板。兩處的專線MODEM由本單位內部的光纖通信設備提供的音頻線路連接。
二、山頂控制板
山頂控制板所包括的主要元件有單片機晶元89C2051，電平轉換晶元MAX232，電源模塊。由於需遙控的通信設備使用-48V電源，山頂控制板也採用-48V。該板採用了一個成品開關電源模塊，將-48V轉換成+5V。晶元MAX232的功能是把單片機串口的TTL電平轉換成MODEM的RS-232電平，使單片機能通過MODEM收發數據。2051單片機根據山下控制板發來的指令，通過P1_4腳控制線圈電壓為5V的小繼電器RY1的吸放，進而控制電源繼電器RY2的吸放。電源繼電器RY2為兩組觸點、24V線圈電壓的大繼電器，觸點可承受較大電流。其中的一組觸點用於控制設備電源的通斷，接中間觸點及常閉觸點。繼電器釋放時，設備加電，繼電器吸合時，設備關電。另外一組觸點作為繼電器動作后的反饋，接中間觸點及常開觸點，分別接地及2051的P1_7腳。當繼電器RY2吸合時P1_7經繼電器接地，為低電平，繼電器釋放時P1_7腳為高平（2051內部有上拉電阻）。單片機2051每秒鐘檢測一次P1_7腳是否接地，以此判定繼電器是否吸合（即是否斷開了設備的電源），隨後將檢測的結果轉換成指令，通過MODEM向山下的控制板彙報，同時本身的斷電指示燈也顯示出設備的加斷電狀態。
山頂控制板的電路圖如下：
山頂控制板的程序如下：
#include "atmelAT89X51.H"
#define SYN 'Z' //來自山下控制板數據幀的同步字元
char countdown; //時間計數
char TX_buf[3]; //發送緩衝區
char TX_len; //發送字元串長度
char TX_num;
char RX_buf[3]; //接收緩衝區
char RX_len; //接收字元串長度
char RX_num;
char CRC(char *buf,char len) //校驗碼生成函數
{char i,temp;
temp=0;
for(i=0;i<len;i++) temp=temp^buf[i];
return(temp);
}
void timer0_int() interrupt 1 //定時器0的中斷服務程序
{ TL0=0x00; TH0=0x0A6;
countdown--;
if(countdown==0 || countdown==20)
P1_0=!P1_0; //控制CPU運行指示燈的秒閃
if(countdown!=0) return;
countdown=40; //過了一秒鐘
P3_7=P1_7; //檢測電源繼電器的吸放狀態，並驅動P3_7的指示燈
if(P1_7) TX_buf[1]=0x13; //高電平，電源繼電器已釋放，設備電源接通
else TX_buf[1]=0x31; //接地，電源繼電器已吸合，設備電源中斷
TX_buf[2]=CRC(TX_buf,2); //生成校驗碼
TX_num=0;
SBUF=TX_buf[0]; //向山下控制板報告繼電器的吸放狀態
}
void serial_int() interrupt 4 //串口中斷服務程序
{ if(TI) //發送觸發了中斷
{ TI=0; TX_num++;
if(TX_num<TX_len) SBUF=TX_buf[TX_num];
}
else //接收觸發了中斷
{ RI=0; RX_buf[RX_num]=SBUF;
if(RX_num==0 && RX_buf[RX_num]!=SYN)
return; //在接收的數據中搜索同步字元
RX_num++;
if(RX_num==RX_len) //收完一條指令
{ RX_num=0;
if(RX_buf[RX_len-1]==CRC(RX_buf,RX_len-1)) //檢查校驗碼是否正確
{ if(RX_buf[1]==0x13) P1_4=1; //釋放小繼電器RY1及電源繼電器RY2
if(RX_buf[1]==0x31) P1_4=0; //吸合小繼電器RY1及電源繼電器RY2
}
}
}
}
void main()
{ IE=0x92;
TMOD=0x21; //定時器1：模式2，定時器2：模式1
TL1=253; TH1=253; // 9600波特率
TR1=1; //啟動定時器1
SCON=0x50; //串口：模式1
TL0=0x00; TH0=0x0A6; //定時器0定時0.025秒
TR0=1; //啟動定時器0
countdown=40; //1秒=0.025*40
P1_4=1; //釋放繼電器RY1、RY2
TX_buf[0]=0x7E; TX_len=3;
RX_num=0; RX_len=3;
while(1) ;
}
三、 山下控制板
山下控制板的電路圖如下所示，所包括的主要元件有單片機晶元89C2051，電平轉換晶元MAX232，7805穩壓晶元。晶元MAX232的功能是把單片機串口的TTL電平轉換成MODEM的RS-232電平，使單片機能通過MODEM收發數據。需要對山上設備進行開關電操作時，先把連接在2051單片機P1_7腳的斷電開關撥到“開”或“關”的位置，然後連續按下K1按鍵，直到L1、L2、L3三個操作指示燈全亮，接著按一下K2按鍵，L1、L2、L3指示燈全滅，此時2051單片機檢查P1_7腳的電平，如果是低電平，則向山頂控制板發斷電指令，如果是高電平，則向山頂控制板發加電指令。K1、K2的其它按鍵組合均不使單片機發送加斷電指令。這裡採取斷電開關與按鍵相結合的控制方式，目的是為了防止意外的開關操作，提高安全性。MODEM通信正常的情況下，山下控制板每秒鐘收到一次山頂控制板發來的加斷電狀態報告。當接收到狀態報告后，經單片機分析，如果是斷電狀態，則P1_5腳輸出低電平，點亮斷電指示燈，P1_3腳輸出高低脈衝，驅動蜂鳴器告警提示；如果是加電狀態，斷電指示燈滅，蜂鳴器靜音。如果連續3秒鐘收不到山頂控制板的狀態報告，斷電指示燈將作秒閃、蜂鳴器告警，提示操作人員檢查MODEM線路是否正常。
山下控制板的程序如下：
#include "atmelAT89X51.H"
#define SYN 0x7E //山頂控制板發來數據幀的同步字元
char countdown; //時鐘計數
char TTL; //通信中斷的時間門坎值，設置為3秒
bit link_error; //通信中斷標誌
bit power_on; //山上設備是否加電的標誌
bit km; //按鍵消抖動標誌
bit kp; //按鍵操作已處理標誌
char TTW; //發送指令前的時間計數
char TX_buf[3]; //發送緩衝區
char TX_len; //發送指令長度
char TX_num; //當前發送的字元序號
char RX_buf[3]; //接收緩衝區
char RX_len; //接收指令長度
char RX_num; //當前接收的字元序號
char CRC(char *buf,char len) //校驗碼生成函數
{char i,temp;
temp=0;
for(i=0;i<len;i++) temp=temp^buf[i];
return(temp);
}
void timer0_int() interrupt 1 //定時器0的中斷服務函數
{ bit key1,key2;
TL0=0x00; TH0=0x0A6;
countdown--;
if(countdown==0 || countdown==20)
{ P1_6=!P1_6; //CPU運行指示燈秒閃
if(link_error)
P1_5=!P1_5; //通信中斷，斷電指示燈秒閃
else
{ if(power_on) P1_5=1; //設備加電，斷電指示燈滅
else P1_5=0; //設備關電，斷電指示燈亮
}
}
if(power_on && !link_error) //當設備加電且通信正常
P1_3=0; //關閉蜂鳴器
else //當設備斷電或通信中斷
{ if(countdown==0) P1_3=0; //蜂鳴器告警
if(countdown==5) P1_3=1;
if(countdown==10) P1_3=0;
if(countdown==15) P1_3=1;
}
key1=P3_4; key2=P3_5;
if(key1==1 && key2==1) { km=0;kp=0; } //兩個按鍵均沒有按下
else
{ if(km==0) km=1; //設消抖動標誌
else
{ if(kp==0)
{ kp=1;
if(key1==0) //按鍵K1被按下
TTW=(TTW+1)%4; //計算K1連續按下的次數
if(key2==0) //按鍵K2被按下
{ if(TTW==3) //如果K1已被連續按了三次
{ if(P1_7) TX_buf[1]=0x13; //發加電指令
else TX_buf[1]=0x31; //發關電指令
TX_buf[2]=CRC(TX_buf,2);
TX_num=0; SBUF=TX_buf[0];
}
TTW=0; //不管K1已按下幾次，K2按下后複位TTW計數器
}
}
}
}
if(countdown!=0) return;
countdown=40;
if(TTL==0) link_error=1; //TTL減到0，表示通信中斷
else TTL--; //每隔1秒對TTL作減1操作
}
void serial_int() interrupt 4 //串口中斷服務程序
{ if(TI)
{ TI=0; TX_num++;
if(TX_num<TX_len) SBUF=TX_buf[TX_num];
}
else
{ RI=0; RX_buf[RX_num]=SBUF;
if(RX_num==0 && RX_buf[RX_num]!=SYN)
return; //在接收到的數據中搜索同步字元
RX_num++;
if(RX_num==RX_len) //接收到一完成指令
{ RX_num=0;
if(RX_buf[RX_len-1]==CRC(RX_buf,RX_len-1)) //檢查校驗
{ if(RX_buf[1]==0x13) power_on=1; //加電狀態
if(RX_buf[1]==0x31) power_on=0; //斷電狀態
TTL=3; link_error=0; //通信正常，重置TTL值
}
}
}
}
void main()
{ IE=0x92;
TMOD=0x21; //定時器1：模式2，定時器0：模式1
TL1=253; TH1=253; //9600波特率
TR1=1; //啟動定時器1
SCON=0x50; //串口：模式1
TL0=0x00; TH0=0x0A6; //定時器0定時0.025秒
TR0=1; //啟動定時器0
countdown=40; //1秒=0.025秒*40
TTL=3; //連續3秒收不到報告，表示通信中斷
TTW=0;
km=0; kp=0;
link_error=1; power_on=1;
TX_buf[0]='Z'; TX_len=3;
RX_num=0; RX_len=3;
while(1)
{ if(TTW==0) { P3_7=1; P1_0=1; P1_1=1; }
if(TTW==1) P3_7=0;
if(TTW==2) P1_0=0;
if(TTW==3) P1_1=0;
}
}
四、MODEM通信線製作
單片機2051與MODEM之間的串口通信電纜只用RX、TX、GND三根線，其他的握手信號均沒有使用，但在製作MODEM一端的接頭時應要按下圖製作：
[admin via 研發互助社區 ] 利用單片機實現遠程電源控制已經有2760次圍觀
http://cocdig.com/docs/show-post-42101.html
