【正文】 圖 25 數(shù)據(jù)采集終端 單片機對輸入信號的要求。采用看門狗電路、系統(tǒng)復(fù)位電路和上、掉電檢測電路，就是為了保護本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 數(shù)據(jù)。 C、設(shè)置參數(shù)時，短路片接通，“底度”指示燈常亮。停電時，這些數(shù)據(jù)也能長期保持。 (2) 主機 ， 程序存在 CPU 內(nèi)的 EPROM 中， RAM 用于存放用戶的用電數(shù)據(jù)。如圖 28 所示 : A, B 為光電頭，由它采樣脈沖。采用雙光電頭采樣電路來判別是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈 沖 計數(shù)，反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖便記下個數(shù) (=300 個 )，待表計正轉(zhuǎn)后將反轉(zhuǎn)的脈沖個數(shù)除之后再計數(shù)，這樣使能保證讀數(shù)始終對得準(zhǔn)。例如，綜合數(shù)據(jù)的抄讀、電表實時電量讀取，遠(yuǎn)程拉、合閘控制 。本系統(tǒng)只用 1 臺計算機來完成表計數(shù)據(jù)的查詢、建庫、以及各種處理功能。抄表主站系統(tǒng)的配置如下圖 210 所示： 居民用電力載波集中抄表系統(tǒng)管理軟件 電力局用電管理中心計算機 電話 MODEM 或其他通信媒介適配器 第二章 遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的構(gòu)成及功能 13 MODEM 其他系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫 網(wǎng)關(guān) PC 打印機 UPS 通信系統(tǒng) 圖 210 抄表主站系統(tǒng)配置圖 本章小結(jié) . 本章系統(tǒng)的介紹了遠(yuǎn)程抄表的工作原理 , 討論了在遠(yuǎn)程抄表的過程中各主要工作部分，在這個系統(tǒng)中，核心模塊是數(shù)據(jù)采集端，數(shù)據(jù)集中器和中心主機。 對主要單片機的介紹 AT89C51 是一 種帶 4K 字節(jié)閃 爍可編程 可擦除只 讀存儲器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。 GND：接地。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能 寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE 禁止，置位無效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在這里，兩個單片機都不斷檢測用戶電表電平，當(dāng)檢測到某個用戶電表電平發(fā)生由高到低的變化時，單片機 89C51 將把記錄用戶電表度數(shù)的相應(yīng)存儲區(qū)內(nèi)的用戶電表度數(shù)加一，若單片機 89C2051 檢測電平發(fā)生由高到低的變化，在把存儲器 X25045 內(nèi)的電表度數(shù)加一之前 ［ 12］ ，還需要檢測一個標(biāo)志位的電平，當(dāng)這個標(biāo)志位的電平為低時，不進行計數(shù)。除此之外，單片機還不斷檢測中斷接收電路中的標(biāo)志位，若標(biāo)志位變真，表示集中器要求該采集器發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，之后單片機通過發(fā)送電路將用戶數(shù)據(jù)發(fā)送到集中器去。其線路示意圖如圖 33 所示。 本章小結(jié) 利用單片機 89C51， 89C2051 等，融合一部分輔助電路，組成遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，這樣的設(shè)計比較簡單易行， 89C51 系列的芯片編程相對容易實現(xiàn)，論文中給出了詳細(xì)的引腳功能，在對數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計中，用了兩個單片機 89C51 和 89C2051，這樣能保證在 以外斷電的情況下 數(shù)據(jù)的采集工作能正常進行。主要的子程序有數(shù)據(jù)采集與處理、通信中斷、存儲器操作子程序和延時子程序。其工作流程圖如圖 41。它通過對串行通信接收到數(shù)據(jù)進行分析、比較、判斷并轉(zhuǎn)入存儲器操作子程序進行數(shù)據(jù)存儲。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 系統(tǒng)初 始化 調(diào)用通信中斷程序相 應(yīng) 命令 Y N Y N Y N 圖 41 主程序流程圖 數(shù)據(jù)寫保護，進入低功耗睡眠狀態(tài) 調(diào)用數(shù)據(jù)采集與處理子程序進行數(shù)據(jù)采集 載波 通訊是否喚醒 是否欠電壓？ 讀取本采集器地址存入 30H 喚醒啟 動 通訊是否喚 醒？ 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 23 采集電表模擬量，并作模數(shù)轉(zhuǎn)換 標(biāo)識該通道無表 采集模擬量，并作模數(shù)轉(zhuǎn)換 結(jié)束 N N Y Y Y Y N N 圖 42 數(shù)據(jù)采集與處理程序流程圖 分析故障原因（短路，斷路） 與標(biāo)定信號電平進行比較，進行數(shù)值累加 將數(shù)據(jù)寫入存儲器 檢測通道是否有表 是否為電表？ 開始 8 路通道是否檢測完畢 是否有故障？ 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 每采集一個通道的數(shù)據(jù)，都要與光電采樣電路標(biāo)定的電平進行比較、判斷。在接收集中器命令幀時，為了防止長期處于偵聽接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，進而影響對 電 表的采集過程，所以對接收過程進行計時，從數(shù)據(jù)集中器喚醒數(shù)據(jù)采集器開始 250ms 內(nèi)數(shù)據(jù)未接收到或通訊字節(jié)接收時間間隔超過 2. 5ms，則終止此次通訊。只有以上四個步驟的檢驗都通過，才確認(rèn)為正確的命令幀。 ④通過 RS485 總線向數(shù)據(jù)集中器發(fā)送應(yīng)答幀 。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 25 系統(tǒng)初始化 處理命令幀 C6 命令幀 C4 命令幀 C3 命令幀 對命令幀進行判斷 C2 命令幀 圖 43 通信中斷子程序流程圖 N Y Y N 串口接收使能開，等待接收數(shù)據(jù) 判斷 250ms 內(nèi)是否收到命令 校驗命令幀是否正確 延時子程序 ， 據(jù)采集器工作時，很多情況下需要延時環(huán)節(jié)。 主程序設(shè)計 主程序負(fù)責(zé)輪詢 16 個數(shù)據(jù)采集器，對采集數(shù)據(jù)進行處理和存儲，同時響應(yīng)管理中心和 IC 卡抄表器的命令，主程序流程圖如圖 45 所示 由于 89C51 只有一個串口，而系統(tǒng)既要與上位機通信 ［ 15］ ， 又要與下位第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 27 機通信，在設(shè)計時采取的措施是 :接收或發(fā)送上位機時，下位機屏蔽 。 電源管理程序的設(shè)計 電源管理程序是對電源模塊進行管理，程序流程圖如圖 46 所示 電源管理程序主要負(fù)責(zé)檢測蓄電池的電壓 ［ 16］ ，根據(jù)電平高低進行恒流、恒壓、浮充充電，充電過程中的各種狀態(tài)由兩個指示燈顯示。 本章小結(jié) . 在本章中，對數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)集中器進行了軟件設(shè)計，給出了軟件流程圖 ，另外，還作出了電源管理的程序流程圖，來進一步增強系統(tǒng)的控制能力，使遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的功能進一步完善。就現(xiàn)在的方案來說電力遠(yuǎn)程集中抄表用到了自動控制技術(shù)，通信技術(shù)，程序設(shè)計以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，整個系統(tǒng)是比較完善的。但在運行中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，如與集中器連網(wǎng)的電話線有時出現(xiàn)故障，而且系統(tǒng)的維護量較大，有時抄表成功率不高，而且相應(yīng)的電表也比較貴。特別是對中國加入 WTO 迎接國際化市場競爭，有著深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。 隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工程的深入和電力市場改革的深化，要求用電管理、配電管理實現(xiàn)智能化、自動化和科學(xué)化，配電網(wǎng)的自動抄表系統(tǒng)是用 電營業(yè)管理自動化的一個重要手段和組成部分。遠(yuǎn)程集中抄表技術(shù)是利用現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機技術(shù)，結(jié)合電能表技術(shù)，實現(xiàn)電力企業(yè)減人增效、提高經(jīng)濟效益的技術(shù)措施和手段。 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題： 本論文的基本內(nèi)容是遠(yuǎn)程抄表的工作原理 . 擬解決的主要問題 : 1 利用 擴頻通信技術(shù)來實現(xiàn)低壓電力線傳輸。智能抄表系統(tǒng)技術(shù)的研究進展 .成都電子機械高等?？茖W(xué)校學(xué)報， 2021(3):1317 3. 劉志中，孫麗芳 .住宅小區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的實現(xiàn) .電腦開發(fā)與應(yīng)用， 2021(4): 810 4. 趙興勇，遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)研究 .《電力學(xué)報》， 2021. 15 卷 .1期 5. 李治、黃璐、趙偉，利用其他領(lǐng)域成果，推動白動抄表進步電測與儀表，2021,38(11):59 6. Wedepohl, .: Propagation of Carrier Signals in Homogeneous, Nonhomogeneous andMixed Multiconductor systems IEE Proceedings, Volume 115, No. 1， January 1968, pp. 179186. 7. 楊宏業(yè)、張躍、呂芳 .自動抄表系統(tǒng)中通信方案的現(xiàn)狀與展望《電測與儀表》 2021年第 8期 8. 李建歧，呂 .自動抄表系統(tǒng)中通信技術(shù)方案的探討《華北電力技術(shù)》 N0. 2. 1999 9. Tom D. Tamarkin Automatic Meter Reading Power magazine Volume 50，Number － 10. Technological Challenges of Poewerline telemunication Michael,No11 February 5,2021 11. 馬顏德 .小區(qū)智能抄表軟件的設(shè)計 .智能建筑， 2021(5):3840 12. 曹國朗，魏柳欽等 .遠(yuǎn)程自動抄表技術(shù) .供用電， 2021(5):4547 13. 鄭濤，張保會 .利用低壓電力線傳輸數(shù)據(jù)存在的技術(shù)問題及對策 .電網(wǎng)技術(shù)， 2021(22):4447 附錄 1 37 14. 田秀華 .低壓電力線擴頻載波遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的研究 .信息技術(shù)，2021(6):4951 15. 楊宏業(yè)，張躍等 .自動抄表系統(tǒng)中通信方案的現(xiàn)狀與展望 .電測與儀，2021(8):812 16. 鐘道昌，姜麗華 .基于 RS485/422 總線和電話線載波的電能表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng) .測控技術(shù)， 2021(10):6466 六、導(dǎo)師意見： 指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日 七、審核意見： 審查結(jié)果： 通過； 完善后通過； 未通過 負(fù)責(zé)人（簽字）： 年 月 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 附錄 2 39 附錄 2 燕 山 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻綜述 課題名稱： 基于單片機的電力線 遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計 課題性質(zhì)： 實際 課題來源： 實際 學(xué)院 （ 系）： 里 仁學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 年 級： 03 級 學(xué)生姓名： 張雷 指導(dǎo)教師： 練秋生 2021 年 3 月 30 日 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 附錄 2 41 一 、 課題國內(nèi)外現(xiàn)狀： 電能是使用 最為廣泛的一種能源，涉及國民經(jīng)濟所有領(lǐng)域和人民生活的方方面面。因此，電力行業(yè)要實現(xiàn)電力計量、負(fù)荷控制、繼電保護、電力調(diào)度故障檢測和故障隔離等綜合功能的智能化是電力行業(yè)發(fā)展的迫切需要，要實現(xiàn)這一系列功能只有采用計算機技術(shù)及相關(guān)新技術(shù)。這為我國實 現(xiàn)低壓電網(wǎng)的管理現(xiàn)代化提供了廣闊的空間，許多科研部門和企業(yè)開始在這方 面做出努力。 三、發(fā)展趨勢： 我國的低壓電能供應(yīng)都是以配電變壓器為一個臺區(qū)單元，在配電變壓器和用戶之間不使用任何獨立的中繼通信設(shè)備或?qū)Ｓ眯诺?，直接利用低壓電力線構(gòu)成與低壓電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的用戶電能表終端＋配變集中器＋營業(yè)