【正文】 puter keyboard)采用手持計(jì)算機(jī)的人工抄表 :隨后開發(fā)了 OMR(off site meterreading)無(wú)線方式的戶外抄表。隨著科技的進(jìn)步、人民生活水平的提高 ,在智能化小區(qū)的管理系統(tǒng)中 ,安全自動(dòng)化、通信自動(dòng)化和管理自動(dòng)化是三個(gè)主要的特征。因此遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)既能滿足實(shí)際要求 ,又能提 遼寧科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 高能源管理的自動(dòng)化水平和現(xiàn)代化水平 ,是促使人工抄表方式向數(shù)字化、 自動(dòng)化方向發(fā)展的方式。根據(jù)信道的介質(zhì)可以分為光纖、電話線和無(wú)線三種模式。隨著光 纖技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，不久以后再 ARMS系統(tǒng)中使用光纖通信網(wǎng)進(jìn)行上層通信將是一種很好的選擇。 (3)無(wú)線通信網(wǎng) 利用 無(wú)線電波進(jìn)行無(wú)線通信，對(duì)于范圍廣、布局分散的集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 是一種較好的選擇。一般情況下，小型無(wú)線電臺(tái)的通信速率較低，常用 600bs 或者 1200bs，且設(shè)備安裝成本較高，所以這種通信方式的使用場(chǎng)合有一定的限制，多用于大用戶電力負(fù)荷的 無(wú)線電監(jiān)控及用 遼寧科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 電管理系統(tǒng)中。 (1)低壓電力線載波通信 利用低壓電力線作為 AMR 系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)通道其運(yùn)行成本低，無(wú)疑是非常經(jīng)濟(jì)的方案。低壓電力載波通信網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與 RS485 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)相同，采用總線結(jié)構(gòu)。低壓電力線的衰減 (高頻信號(hào) )是低壓電力線載波通信所遇到的一個(gè)問題。信號(hào)衰減與負(fù)載的關(guān)系，信號(hào)衰減會(huì)隨著負(fù)載在電力線上的連接和斷開而表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，由于負(fù)載變化的不可知性，所以信號(hào)的衰減也是隨之變化的 . 其次，電力線上的干擾非常大。高壓開關(guān)的操作，雷電，較大的負(fù)荷變化，以及電力線上的短路故障，通常持續(xù)時(shí)間較短，強(qiáng)度較大，不可預(yù)測(cè)性，能量高，頻譜寬等。輸入阻抗是電力線傳輸特性的一個(gè)重要參數(shù)，它關(guān)系著傳輸信號(hào)的頻率，沒有任何 電力線是一根均勻分布的傳輸線，由于分布電感和分布電容的影響，很顯然輸入阻抗將隨著頻率的變化而變化，不同的時(shí)候，電力線上的輸入阻抗是不同的，哪怕在同一地點(diǎn)，也會(huì)隨著負(fù)載隨機(jī)的斷開和隨機(jī)的閉合而不同。擴(kuò)頻系統(tǒng)分發(fā)送端和接收端兩個(gè)部分，接收端可簡(jiǎn)化為調(diào)制和擴(kuò)頻兩個(gè)模塊。由于擴(kuò)頻信號(hào)帶寬與窄帶濾波器帶寬之比越大，信噪比也就越大，所以擴(kuò)頻通信是以較寬的帶寬換取高信噪比，并提高通信的抗干擾能力、增強(qiáng)通信的隱蔽性。這種接口具有抑制共模干擾的能力，因此抗干擾性能較 好，信號(hào)發(fā)送頻率最高可達(dá) 遼寧科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 1OMHZ。對(duì)要求較高的系統(tǒng)可以考慮選用帶光隔離的、抗雷電及抗靜電放電的沖擊的收發(fā)器，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮這些因素。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水的日益提高，人們對(duì)家居環(huán)境提出了越來(lái)越高的要求，安全、舒適、方便、快捷、人性化、智能 化已成為新的追求目標(biāo)，以往的住宅結(jié)構(gòu)及管理方式越來(lái)越不能滿足人們的需求。 遼寧科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng) 抄表系統(tǒng)的選型及其特點(diǎn) (1)抄表系統(tǒng)的選型，主要考慮以下幾個(gè)方面的功能 ① 具有儲(chǔ)存功能，在出現(xiàn)特殊情況下，保證以前的所有記錄的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。其中每個(gè)采集器要采集十幾戶到二十幾戶的電表脈沖，處理后變成抄表數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊衅髦小? 本文所做的工作 本文以整個(gè)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為研究?jī)?nèi)容 ，對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的了解后，結(jié)合自己所學(xué)知識(shí)，以 AT89C51 為內(nèi)核，搭建一個(gè)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng) 。在設(shè)計(jì)過程中為了盡量減少硬件設(shè)施，降低功耗，簡(jiǎn)化電路，選用了功能強(qiáng)大的芯片。 (3)確定通信方式及通信標(biāo)準(zhǔn)，采用串行異步通訊標(biāo)準(zhǔn) RS485，采集器測(cè)量到的 數(shù)據(jù)以及設(shè)備狀態(tài)可以通過 RS485 總線傳至智能小區(qū)的物業(yè)管理中心的 PC 機(jī)，有管理中心統(tǒng)一進(jìn)行處理，真正實(shí)現(xiàn) “無(wú)人查表 ”。由于干擾信號(hào)的干擾作用可能會(huì)使脈沖信號(hào)在產(chǎn)生和傳輸?shù)倪^程中發(fā)生錯(cuò)誤的計(jì)數(shù)。 圖 抄表系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)的整體工作流程如下 : (1)脈沖采集計(jì)數(shù)模塊根據(jù)脈沖計(jì)算出電表的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)于內(nèi)部的 RAM 中 。在兩種模式下，對(duì)沒有反應(yīng)的 PC 機(jī)做備份，并 警告 等 。 ① 與 MCS51 系列的單片機(jī)相容。 ⑥ 共有 6 個(gè)中斷源， 2 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。 (2)AT89C51 芯片主要引腳介紹 : ① VCC:AT89C51 電源正極輸入，接 ++5V 電壓 。它采用外部振蕩時(shí)，該引腳應(yīng)接地 。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 信號(hào)的負(fù)跳變來(lái)觸發(fā)外部的 8 位鎖存器 (如 74LS373)，將端口 PO 的地址總線 (AOA7)鎖存到鎖存器中 .在非訪問外部?jī)?chǔ)存器期間， ALE 引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的 1/16，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他的外圍芯片的時(shí)鐘輸入。此外，在程序代碼燒錄至 8951內(nèi)部 內(nèi)部 FLASH 時(shí)，可以利用此引腳來(lái)輸入提供編程電壓 (AT89C51 為12V)。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作為一般的雙向 I/O 口用。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作為一般雙向 I/0 口用。其電路結(jié)構(gòu)如圖 所示，八引腳封裝。 ③ 五種標(biāo)準(zhǔn)的開始復(fù)位電壓 。在讀操作時(shí)候，電流小于 2mA。 ⑧ 短的編程時(shí)間， 16 字節(jié)的頁(yè)寫模式，寫時(shí)由器件內(nèi)部自動(dòng)完成，典型的器件寫周期 5ms. 遼寧科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 圖 X5405 內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖 (2)功能及其引腳描述 本器件將四種功能容為一體，上電復(fù)位控制，看門狗定時(shí)器，降壓管理以及具有模塊功能的串行 EEPROM，有助于簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，減少印制板的占用面積，提高可靠性。 ③ WP:寫保護(hù)，當(dāng) WP 引腳是低電平時(shí)，向 X5045 中寫的操作被禁止，但是其他的功能正常，當(dāng)引腳是高電平時(shí)，所有操作正常，包括寫操作，如果在 CS 是低的時(shí)候，WP 變?yōu)榈碗娖剑瑒t會(huì)中斷向 X5045 中寫的操作，但是，如果此時(shí)內(nèi)部非易失性寫周期己經(jīng)初始化了， WP 變?yōu)榈碗娖讲黄鹱饔谩? (3)X5045 的電路連接如圖 中的看門狗對(duì)系統(tǒng)提供保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時(shí)間時(shí)，電路中的看門狗將通過 RESET 信號(hào)向 CPU 做出反應(yīng)。對(duì)沒有用到的 EPROM 和 RAM 區(qū)，一律寫成 FFH 或者 OOHI 當(dāng) CPU 由于干擾 “跑飛 ”到這些不用區(qū)域中時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生誤操作。RS449(RS422,RS423,RS485)。 采用標(biāo)準(zhǔn)接口后，很方便的把各種計(jì)算機(jī)、外部設(shè)備等有機(jī)的結(jié)合在一起 ,進(jìn)行串行通信， RS232C 是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) (EIA)正式公布的在異步串行通信中應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線，即在傳輸電器和機(jī)械特性方面的規(guī)定，適合于短距離和帶調(diào)制解調(diào)的場(chǎng)合，為了提高數(shù)據(jù)的傳輸距離和傳輸速率， EIA 又公布了 RS449 串行總線接口標(biāo)準(zhǔn)。 ① 通信速度和通信距離 通常標(biāo)準(zhǔn)串行接口的電氣特性都有滿足可靠性傳輸?shù)淖畲缶嚯x和最大傳輸速度的指標(biāo)，但這兩個(gè)指標(biāo)之間具有相關(guān)性，適當(dāng)?shù)慕档屯ㄐ潘俣?，可提高傳輸距離，反之亦然。 (2) RS232C 總線標(biāo)準(zhǔn)、芯片及接口電路 ① RS232C 總線標(biāo)準(zhǔn)接口 目前使用的最為廣泛的串行通信總線接口是 EIA 推出的 標(biāo)準(zhǔn)接口的全稱是 “使用二進(jìn)制進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)終端設(shè)備 (DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備 (DCE)之間的接口 ”.計(jì)算機(jī)，外設(shè)，顯示終端都屬于數(shù)據(jù)終端設(shè)備，而調(diào)制解調(diào)器則屬于數(shù)據(jù)通信設(shè)備， RS232C 在通信線路中的連結(jié) RS232C 在通信線路中的連結(jié)方式圖 所示 : 圖 RS232 通信示意圖 “RS232C”中的 RS 是 Rmended Standard， 232 是標(biāo)識(shí)符， C 表示該標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議經(jīng)過了三次修改，原來(lái)有過 RS232A 和 RS232B 標(biāo)準(zhǔn)。 ② RS232C 總線標(biāo)準(zhǔn)連接系統(tǒng)用 RS232C 連接系統(tǒng)時(shí)，有近程通信方式和遠(yuǎn)程通信方式之分，近程通信 是指距離小于 15 米的通信，這時(shí)用 RS232C 電纜直接連接。在這種連接中計(jì)算機(jī)往往貌似 MODEM，從而能夠使用 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)。 2)相比前一種具有更好的硬件握手功能，它們的 “請(qǐng)求發(fā)送端 (RTS)”與自己的 “清除發(fā)送端 (CTS)”，使得當(dāng)設(shè)備向?qū)Ψ桨l(fā)送請(qǐng)求時(shí)，隨即通過自己的 “清除發(fā)送端 ”表示對(duì)方已經(jīng)響應(yīng)。 (3)電源電平轉(zhuǎn)化芯片及其接口電路 ① RS232C 電平轉(zhuǎn)換芯片比較多。 MfAX232 內(nèi)部有一個(gè)電源變 壓器 ， 把輸入的 +5V 電壓轉(zhuǎn)換成為 RS232C 輸出電平所需的 177。 C 1 +1V+2C 1 3C 2 +4C 2 5V6T 2 o u t7R 2 i n8V C C16G N D15T 1 o u t14R 1 i n13R 1 o u t12T 1 i n11T 2 i n10R 2 o u t9M A X 2 3 2C21 .0 u FC11 .0 u FC50 .1 u FC41 .0 u FC31 .0 u FV C CR X DT X D 圖 MAX232 引腳圖 時(shí)鐘模塊 該系統(tǒng)屬于自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)，需要數(shù)據(jù)的記錄，并且還需要記錄下該數(shù)據(jù)被記錄的時(shí)間在有異常情況的數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)，可以根據(jù)時(shí)間的記錄查處數(shù)據(jù)出錯(cuò)的時(shí)間。 DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單的采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅僅需要三個(gè)口線 :1)RSTT,2)I/O,3)SCLK 串行時(shí)鐘。其核心是AD7755 芯片，該芯片是專門用于功率測(cè)試或電能測(cè)量的專用集成電路，是目前電子式電度表的核心芯片之一。 AD7755 產(chǎn)生的輸出頻率與兩個(gè)電壓信號(hào)乘積的平均值成正比。加在 AD7755 上的輸入電壓值為 Ul 和 U2。 U2 為差動(dòng)輸入電壓的有效值 (V)。每個(gè)點(diǎn)陣塊為一個(gè)字符位，字符間距和行距都為一個(gè)點(diǎn)的寬度，主控制驅(qū)動(dòng)電路為 HD44780 (HITACHI )，具有字符發(fā)生器 ROM 可顯示 192 種字符 160 個(gè) 5*7 點(diǎn)陣字符和 32個(gè) 5*10點(diǎn)陣字符，具有 64 個(gè)字節(jié)的自定義字符 RAM，可自定義 8 個(gè) 5* 8 點(diǎn)陣字符或 4 個(gè) 5*11 遼寧科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 點(diǎn)陣字符，具有 80 個(gè)字節(jié)的 RAM,標(biāo)準(zhǔn)的接口特性適配 M6800 系列 MPU 的操作時(shí)序，低功耗長(zhǎng)壽命高可靠性。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。WED B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7B L AB L KP 1 5。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器。 UREF 為基準(zhǔn)電壓 ( 土 %)(V)。 R E FUFGUUF /)( 41 ?????? 式中 :F 為引腳 F1 和 F2 輸出的頻率 (Hz)。再將這個(gè)有功功率進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換為頻率，以低電平有效的方式從 Fl和 F2 輸出。通過分流器、分壓電路分別對(duì)電流和電壓信號(hào)進(jìn)行采樣 。 ② 31*8 位暫存數(shù)據(jù)儲(chǔ)存 RAM ③ 串行 UO 口方式使得管腳數(shù)量最少 ④ 寬范圍工作電壓 : ⑤ 工作電流 : 時(shí)候，小于 300mA ⑥ 讀寫時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時(shí)，有兩種傳輸方式 :單字節(jié)傳送或者多字節(jié)傳送。 (1)芯片的選擇 遼寧科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) DS1302 是 DALLAS 公司推出的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，內(nèi)部含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘舊歷和 31字節(jié)靜態(tài) RAM，通過簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。對(duì)于沒有士 12V 電源的場(chǎng)合的實(shí)用性更強(qiáng)，且其價(jià)格適中，硬件接口電路的簡(jiǎn)單，都被廣泛的應(yīng)用。下面作重闡述一下該系統(tǒng)所用 MAXIM 公司的 MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片。 3)最簡(jiǎn)單的連接方法就是僅僅將 “發(fā)送數(shù)據(jù) ”與 “接收數(shù)據(jù) ”交叉連接，共用地對(duì)接，其他的信號(hào)懸空不用。 零 MODEM 方式與 RS232C 連接通常有三種方式 :1)具有較好的硬件握手功能， “數(shù)引腳號(hào) 信號(hào)名稱 簡(jiǎn)稱 方向 功能 1 保護(hù)地 接設(shè)備外殼，安全接地 2 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD 向 DCE DTE 發(fā)送串行數(shù)據(jù) 3 接收數(shù)據(jù) RXD 背 向 DTE DTE 接收串行數(shù)據(jù) 4 請(qǐng)求發(fā)送 RTS 向 DCE DTE 請(qǐng)求切換到發(fā)送方式 5 清除發(fā)送 CTS 背向 DTE DTE 已切換到準(zhǔn)備接受 6 數(shù)傳設(shè)備就緒 DSR 背向 DTE DCE 準(zhǔn)備就緒 7 信號(hào)地 信號(hào)地 8 載波檢測(cè) DCD 背向 DTE DCE 已接受到遠(yuǎn)程信號(hào) 20 數(shù)據(jù)終端