【正文】 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 審 閱評(píng)語 二、評(píng)閱人評(píng)語： 評(píng)閱人簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 答辯評(píng)語 三、答辯委員會(huì)評(píng)語： 四、畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 成績： 專業(yè)答辯組負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 五、答辯委員會(huì)主任單位： （ 簽章 ） 答辯委員會(huì)主任職稱： 答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日 XXXXXXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) I 摘 要 隨著城市化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，戶用計(jì)量儀表 （ 水表、電表、煤氣表 ） 的使用量在高速增長，發(fā)展自動(dòng)抄表勢在必行。 抄表器的技術(shù)要求： 具備與 集中器、 計(jì)算機(jī)常用通訊接口通信的能力 ，如 RS48 RS232。 ， 自動(dòng)抄表系統(tǒng) (Automatic Meter Reading systemAMRS)是一種不需要人員到現(xiàn)場就能完成抄讀用戶用水量的系統(tǒng)， 自動(dòng)抄表是指采用 當(dāng)代微機(jī)技術(shù) , 數(shù)字通訊技術(shù)與水表計(jì)量技術(shù)完滿結(jié)合，集計(jì)量、數(shù)據(jù)采集、處理于一體，將城市居民用水信息加以綜合處理的系統(tǒng)，使自來水公司及物業(yè)部門從根本上減少人工上門抄表的繁雜勞動(dòng)強(qiáng)度。所以 實(shí)現(xiàn)水表自動(dòng)計(jì)費(fèi)，已成為新型智能住宅小區(qū)的發(fā)展的趨勢。作為一座現(xiàn)代 化高檔住宅小區(qū)，如何合理解決樓內(nèi)的水表費(fèi)用收取，這是一個(gè)十分重要的問題，特別是現(xiàn)代人的生活質(zhì)量逐漸提高，如何利用高科技技術(shù)來保障人們的生活秩序不受影響，同時(shí)又能保證管理公司的工作能正常開展，解決的途徑是必須要有一套合理的、可靠的、完善的系統(tǒng)方案。準(zhǔn)確而便捷的收費(fèi)系統(tǒng)，既可節(jié)省人工又可減少供水部門與客戶之間的糾紛， 這對于提高水力部門的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益有著十分重要的意義。 抄表器 操作方式應(yīng)盡量做到人性化，操作應(yīng)簡單方便，便于攜帶 。 水表 抄表系統(tǒng)是由改裝水表、集中器、抄表器和 PC 機(jī)等組成，其中難點(diǎn)為抄表器的設(shè)計(jì) 。 Meter reading recorder。這種抄表方式，使得抄表時(shí)間跨度大，準(zhǔn)確度低，無法做到同一時(shí)間抄表，不能準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)，同時(shí)增加了用水的成本。準(zhǔn)確而便捷的收費(fèi)系統(tǒng)，既可節(jié)省人工又可減少供水部門與客戶之間的糾紛， 這對于提高水力部門的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益有著十分重要的意義。它具有限量用水。因而正在投入和正打算投入智能卡水表開發(fā)的公司很多，有些己形成一定規(guī)模。 ④ 國外發(fā)達(dá)國家不提倡智能卡水表發(fā)展，原因是他們認(rèn)為不應(yīng)該讓居民因?yàn)橐粫r(shí)未繳水費(fèi)而失去使用最基本的水資源的權(quán)利。 分線制集中抄表模式單純從技術(shù)上講較成熟，也節(jié)約成本 （ 多戶表共享一個(gè)采集器 ） ，但從實(shí)際情況看：分線制刺集中抄表模式存在如下缺點(diǎn)： ① 一次水表的信號(hào)是通過戶線穿越較長距離到達(dá)采集器，中途仟何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)疏漏都將使采集器采集不到數(shù)據(jù)，而敷 設(shè)分戶線不僅使安裝任務(wù)繁重，也存在許多隱患：短線、斷線。如果采集器掉電或出現(xiàn)其他嚴(yán)重故障則會(huì)使該采集器上的所有戶表數(shù)據(jù)丟失，集中抄表的風(fēng)險(xiǎn)無法有效分散，與測控系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的集中管理、分散控制的分布式設(shè)計(jì)思想相違背。 然而國外幾家大水表公司如英國 ABB 公司。另外因智能水表引出的總線通、斷不影響單表數(shù)據(jù)采集和保存 （ 僅影響本人數(shù)據(jù)的讀出 ） ，也不影響其它水表數(shù)據(jù)的讀出，即使本次讀數(shù)時(shí)該表總線出現(xiàn) 故障，只需重新掛接好總線，無需重新置數(shù)，水表的真實(shí)讀數(shù)仍可繼續(xù)讀出，其安全性、穩(wěn)定性是比較可靠的。根據(jù)用戶需求，開發(fā)數(shù)據(jù)處理功能，完成數(shù)據(jù)文件的讀寫保存，數(shù)據(jù)可以數(shù)字及圖形方式按用戶要求顯示，并可進(jìn)行濾波、擬合 等處理。 改裝水表水表集中器 抄表器 PC 機(jī)485 傳輸 232 傳輸485傳輸 圖 21 水表抄表系統(tǒng)的原理方框圖 (1) 傳感器由安裝在水表上的磁鋼和磁電式干簧管組成，完成水量到脈沖的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作； (2) 集中器接收便攜式抄表器的指令，實(shí)現(xiàn)同抄表器的數(shù)據(jù)通信工作，進(jìn)而可對系統(tǒng)中的水表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集； (3) 抄表器是一種便攜式儀表，采用 LCD 點(diǎn)陣顯示，具有良好的人機(jī)對話界面，使抄表員使用方便，便于攜帶。 讀水表的計(jì)量數(shù)據(jù)時(shí)，工作人員將抄表器通過 4 針插座與水表計(jì)費(fèi)柜內(nèi)的接口相連 接，給抄表器供電，通過對抄表器上小鍵盤的操作完成數(shù)據(jù)采集。 顯示是人機(jī)交互的窗口，是傳遞儀表工作狀態(tài)和檢測數(shù)據(jù)的關(guān)鍵性設(shè)備。它不僅可以顯示數(shù)字，漢字，而且還可以顯示圖形。 圖 22 是水表抄表器的硬件原理圖，主要包括單片機(jī)、掉電檢測電路、時(shí)鐘電路、哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 6 存儲(chǔ)器、 鍵盤控制電路、顯示電路和電源電路等。殼體通過管接頭或法蘭與管道連接：過濾件可以濾除水中的雜質(zhì)和泥沙，避免水表發(fā)生故障和損壞；葉輪盒的四周分上、下兩層并鉆有斜孔，屬多流式，液體由下層斜孔切向流入，經(jīng)上層斜孔流出；葉輪是將液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)速，屬于水表敏感元件 ； 機(jī)械積算器將由轉(zhuǎn)軸傳送出來的轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速、積算并顯示液體總量 [8]。葉輪的旋轉(zhuǎn)經(jīng)齒輪傳動(dòng)以電信號(hào)形式輸出，就可以讀取水的總量。改裝水表的組成框圖如圖 31所示。水表的改裝電路以 AIS9C2051 為控制芯片，以 X5045 為存儲(chǔ)芯片，以 MAX485 為轉(zhuǎn)換芯片。在干簧管兩觸點(diǎn)不接觸時(shí)，靜態(tài)維持電流接近為零。在水表中，干簧管一端高電平，另一端接低電平。因此我選用的雙干簧管工作保證計(jì)數(shù)準(zhǔn)確 [9]。本課題的抄表器是本課題的設(shè)計(jì)核心，抄表器要與 RS485模塊和 RS232模塊發(fā)生數(shù)據(jù)交換，接收上位管理微機(jī)的命令與數(shù)據(jù)，并且向管理微機(jī)傳送數(shù)據(jù)；還要與底層的智能采集器交換信息，因此抄表器的特點(diǎn)是要與兩個(gè)外設(shè)進(jìn)行串行通信用普通的帶 1個(gè)串口單片機(jī)也能達(dá)到 上述的要求，但構(gòu)成的系統(tǒng)由于串口的切換工作，因此，只能是構(gòu)成半雙工通信系統(tǒng)，而且，電路切換還要設(shè)計(jì)附加的硬件電路， 顯然，該種電路也在一定程度上影響著通信的實(shí)時(shí)性。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 5 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ n e w \桌面 \宋英睿原理圖 . D D BD r a w n B y:R S T9R X D / P 3 . 010I N T 0 / P 3 . 212I N T 1 / P 3 . 313T 0/ P 3. 414T 1/ P 3. 515E A / V P P31X T A L 119P 0. 0 / A D 039P 0. 1 / A D 138P 0. 2 / A D 237P 0. 3 A D 336P 0. 4 / A D 435P 0. 5 / A D 534P 0. 6 / A D 633P 0. 7 / A D 732P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 2. 0 / A 821P 2. 1 / A 922P 2. 2 / A 1 023P 2. 3 / A 1 124P 2. 4 / A 1 225P 2. 5 / A 1 326P 2. 6 / A 1 427P 2. 7 / A 1 528A L E / P R O G30T X D / P 3. 111W R / P 3 . 616R D / P 3 . 717P S E N29X T A L 218V C C20GND40W 7 7 E 5 8 圖 41 W77E58 管腳圖 表 41 管腳描述 符號(hào) 類型 描述 EA I 外部訪問使能：此管腳使處理器訪問外部 ROM。當(dāng)訪問內(nèi)部 ROM 時(shí)，此管腳上不輸出 PSEN 的選通信號(hào)。此管腳可由一個(gè)外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。端口 0 是一個(gè)開漏極端口，在進(jìn)行編程時(shí)需要連接一個(gè)外部上拉電路。 ～ I/O 端口 3：端口 3 是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電路的雙向 I/O 口。 在 W77E58中，串口資源為串口 0和串口 1，其實(shí)串口 0就是 80C52中的串 口，而新增加的串口 1在使用方法上與串口 0幾乎完全一樣。表中的 WD WD0為特殊功能寄存器 CKCON寄存器中 D7D6位，可由用戶通過程序來設(shè)置，在本系統(tǒng)中，我們采用的晶振為 ，由于我們抄表的過程一般在一個(gè)月才發(fā)生一次，因此，現(xiàn)場如果死機(jī)，系統(tǒng)對時(shí)間的響應(yīng)要求不高，因此我們程序中的 ―喂狗 ‖時(shí)間為 6秒。 在實(shí)時(shí)性要求不是很強(qiáng)的系統(tǒng)中 ， 可以用實(shí)時(shí)時(shí)間作為系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的時(shí)間基準(zhǔn) 。 X1228內(nèi)部含有看門狗定時(shí)器和電源監(jiān)控電路， WDT有 3個(gè)超時(shí)時(shí)間可供選擇，也可以將它們關(guān)閉不用。 X1228引腳說明如表 46；時(shí)鐘芯片的連接圖如圖 42所示[11]。 I2C總線 存儲(chǔ)器芯片除了電源和地參考外，最基本的管腳就是開路的 SDA和 SCL引腳。當(dāng)然，數(shù)據(jù)的讀出與該引腳電平邏輯無關(guān)。根據(jù)為低電平的行線和當(dāng)前掃描列即可判斷出哪個(gè)鍵被按下。本文選用 RS232 作為手持機(jī)與 PC 機(jī)之間的接口方式。 哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 18 完整的 RS232 通訊接口有 22 根線，采用的是標(biāo)準(zhǔn) 25 針 D 型插頭， 22 根信號(hào)線每一根都有定義。因此， RS232定義的邏輯電平與 TTL 和 CMOS 電平并不兼容，被稱為 EIA 電平。 123456789載波檢測接收數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)終端就緒信號(hào)地?cái)?shù)據(jù)裝置就緒請求發(fā)送清除發(fā)送振鈴提示 圖 45 9 針 RS232 接口 在本文的設(shè)計(jì)中，手持機(jī)與外界采用 RS232 串行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。只需外接 五 個(gè) 的電容，保證數(shù)據(jù)傳輸速率在 120kbps 下保持 RS232 輸出電平。 RS485 總線采用二線方式，為保持總線平衡傳輸需要在傳輸線兩端并接一個(gè)電阻。如果有多于 1 個(gè)的站點(diǎn)在 ―說 ‖，數(shù)據(jù)將在通信總線上碰撞，結(jié)果使處于接收狀態(tài)的站點(diǎn)收不到正確的數(shù)據(jù)。其中引導(dǎo)碼是用于同步哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 20 每一包數(shù)據(jù)的引導(dǎo)頭；長度碼是這一包數(shù)據(jù)的總長度；命令碼 是主機(jī)對分機(jī) （ 或分機(jī)應(yīng)答主機(jī) ） 的控制命令；地址碼是分機(jī)的本機(jī)地址號(hào)； ―內(nèi)容 ‖是這一包數(shù)據(jù)里的各種信息；校驗(yàn)碼是這一包數(shù)據(jù)的校驗(yàn)標(biāo)志，采用和校驗(yàn)方式。 MAX485 連接圖如圖 47[15]： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 6 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \朱顏峰 \桌面 \新建文件夾 ( 4 ) \宋英睿原理圖 . D D BD r a w n B y:B1A8V c c2RO3GND7DI6RE4DE5M A X 4 85V C CB AR1P 1. 2P 1. 3P 1. 4 圖 47 MAX485 連接圖 I2C 總線 接口 I2C 總線 (Inter Integrated Circuit Bus)是 Philips 公司首先推出的芯片間串行傳輸總線 ， 由兩根線 (SDA、 SCL)實(shí)現(xiàn)全雙工同步數(shù)據(jù)傳送。 SDA 和SCL 都是雙向 I/O 線 ， 采用器件地址的硬件設(shè)置方法 ， 通過軟件 尋址完全避免了器件的片選線尋址方法。I2C 總線只有一根數(shù)據(jù)線 ， 不用另附加地址線或外設(shè)選通線 ， 而是利用啟動(dòng)信號(hào)后的開頭字節(jié)數(shù)據(jù)傳送地址及控制信息。在嵌入式系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)和命令通過網(wǎng)絡(luò)接口或串行口經(jīng)過 ARM 程序處理后，或顯示在LCD 上，或傳輸?shù)竭h(yuǎn)端 PC 上， LCD 是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的一個(gè)重要通道。本系統(tǒng)中的芯片和 W77E58 連接都是通過 I2C 總線形式連接的 [16]。主器件是用于啟動(dòng)總線上傳送數(shù)據(jù)并產(chǎn)生時(shí)鐘以開放傳送的器件 ， 此時(shí)任何被尋址的器件均被認(rèn)為是從器