【正文】 PS7219 還有一個(gè)掉電模式、一個(gè)允許用戶從 1 位數(shù)顯示到 8 位數(shù)基于單片機(jī)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 21 顯示選擇的掃描界限寄存器和一個(gè)強(qiáng)迫所有 LED 接通的測(cè)試模式。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc≥， RST 必須保持低電平。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。 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。 X25045 芯片內(nèi)包含有一個(gè)看門狗定時(shí)器，可通過(guò)軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時(shí)間。 ① CS：芯片選擇輸入，當(dāng) CS 是高電平時(shí)，芯 片未選中，并將 SO 置為高阻態(tài)，器件處于標(biāo)準(zhǔn)的功耗模式，除非一個(gè)向非易失單元寫的周期開始，在 CS 是高電平時(shí)，將 CS 拉低將使器件處于選擇狀態(tài)，器件將處于工作功耗狀態(tài)，在上電后任何操作之前， CS 必須有一個(gè)高變低的過(guò)程。僅供用戶作為輸入輸出用的端口； P2口 (~)是具有內(nèi)部提升電路的雙向 v0端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O口 )，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它是高 8位地址。在非訪問(wèn)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， AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。89S51 可以一次 8 路對(duì)脈沖電平狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)狀態(tài)由 “ 高 ” 到 “ 低 ” 時(shí)，認(rèn)為一個(gè)脈沖來(lái)臨，可以通過(guò)存儲(chǔ)的前個(gè)狀態(tài)與 當(dāng)前狀態(tài)對(duì)比得到。 基于單片機(jī)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 13 電路圖 圖 AD7755測(cè)量電路圖 AD7755電壓采樣信號(hào)由 R5 、 R6和 R8分壓得 到，信號(hào)兩端分別與 V2P、 V2N引腳相連，作為通道 2的輸入，電流采樣信號(hào)由通過(guò) R3的電壓值來(lái)表征，信號(hào)兩端分別與 VIP、 VIN引腳相連，作為通道 1的輸入。 選用熱穩(wěn)定性好的錳銅絲作為分流器對(duì)電流進(jìn)行采樣，因?yàn)殄i銅絲的電阻較小，通道1的模擬電壓范圍也相應(yīng)選擇較小的量程，因此，選取參數(shù) G0=1 Gl=1即通道 1的模擬輸入電壓范圍在士 30 mV，同時(shí)權(quán)衡以上各因素可以大致選取電阻為 ?? ?610300 大小的錳銅絲作為分流器。最大負(fù)載電流時(shí)，加到電流通道上的模擬電壓就有大于 AD7755允許的滿度電壓的一半。 470mV 0 1 2 177。 當(dāng) AD7755用于交流功率計(jì)量時(shí)，引腳 AC/DC接高電平，這時(shí) HPF被接入，濾除通道 1中的直流分量，從而消除了模擬通道的直流失調(diào)電壓引起的測(cè)量誤差。兩個(gè) 16位 ADC分別對(duì)負(fù)載電流和負(fù)載電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。由上的分析可以看出， AD7755可靠性高，線性誤差小，電路設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，因此選用 AD7755作為電量取樣的核心芯片 [9]。其原理框圖如下： 圖 電能表方案一 原理圖 由于第一種方案用到的分立元件較多，這里則采用數(shù)字乘法器原理的專用大規(guī)模集成電能計(jì)量芯片，這種芯片功能強(qiáng)大，內(nèi)部電路完成對(duì)電壓、電流的采樣、濾波、相乘等功能，以脈沖形式輸出表征有功功率的量以便于微處理器處理，使用方便，計(jì)量精度高，性能可靠，以下為測(cè)量原理圖： 圖 電能表測(cè)量 原理 圖 信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后可以得到表征負(fù)載電流和電壓的兩個(gè)數(shù)字量，經(jīng)乘法器進(jìn)行乘法運(yùn)算，再經(jīng)濾波后輸出與有功功率成正比的脈沖數(shù)。 圖 抄表系統(tǒng)的整體框圖 系統(tǒng)的整體工作流程如下： ? 電能 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。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(guò) RS485 總線傳至智能小區(qū)的物業(yè)管理中心的 PC 機(jī)，由管理中心統(tǒng)一進(jìn)行處理，真正實(shí)現(xiàn) “ 無(wú)人查表 ” 。在設(shè)計(jì)研制過(guò)程中主要解決以下幾個(gè)問(wèn)題： （１） 根據(jù)實(shí)際需求完成 抄表系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)。在這種情形下，傳統(tǒng)的管理模式已暴露出種種弊端：一方面，由于用量管理內(nèi)容多，要處理的數(shù)據(jù) 量大，從用戶建立到正常用量后抄表數(shù)據(jù)的記錄，費(fèi)用收繳等每一個(gè)環(huán)節(jié)都涉及大量的數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)采用集成電路，在一對(duì)平衡的互聯(lián)電纜上傳送差分信號(hào)，在接收端用差分接收器進(jìn)行信號(hào)判決。當(dāng)前市場(chǎng)上應(yīng)用于電力線上的調(diào)制解調(diào)器一般是基于移頻鍵控 (FSK)調(diào)制方式，由于傳輸速率低 (一般不超過(guò)2400bs)，而且抗干擾性能差、傳輸距離短，所以基本上是己經(jīng)被淘汰，而被廣泛使用的是擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)器。電力線上的用電設(shè)備等人為的干擾，以及自然現(xiàn) 象中如雷電等非人為的干擾 ； 周期性脈沖干擾和隨機(jī)產(chǎn)生的突變性干擾，用電設(shè)備會(huì)在工頻交流基波的某個(gè)固定的相位釋放干擾。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)。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)控及用電管理系統(tǒng)中 [5][6]。隨著光纖技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，不久以后再 AMRS 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。 一般來(lái)說(shuō)，幾乎所有的 AMRS 系統(tǒng)的整體都采用分布式體系結(jié)構(gòu)。據(jù)資 料披露，美國(guó)在 1990 年度，共有 91 項(xiàng) AMR 應(yīng)用項(xiàng)目，其中約有 550 萬(wàn)臺(tái)電表實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)抄表 。s reliability. Give some methods to solve the EMI /EMC problem of the printed circuit. Generally, the study on the topic will develop high level on the electrical power system management. And it is very worthy of generalization and application. KEY WORDS Remote meter reading, Antiinterruption, Datamunication, AT89S51 基于單片機(jī)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 III 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................... I Abstract ....................................................................................................................................II 1 緒 論 .................................................................................................................................... 1 遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外概況 .................................................................................. 1 上層星型通信方案 .......................................................................................... 1 底層總線型通信方案 ...................................................................................... 2 本課題研究的背景，目的和意義 ............................................................................ 4 本文所做的工作 ........................................................................................................ 5 2 抄表系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 6 抄表系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) ................................................................................................ 6 抄表系統(tǒng)的各個(gè)模塊設(shè)計(jì) ........................................................................................ 7 電能數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì) .................................................................................. 7 譯碼電路設(shè)計(jì) ................................................................................................ 13 微處理器選擇 ................................................................................................ 14 看門狗電路及外圍存儲(chǔ)設(shè)計(jì) ........................................................................ 17 通訊模塊設(shè)計(jì) ................................................................................................ 19 時(shí)鐘模塊 ........................................................................................................ 19 顯示模塊設(shè)計(jì) ................................................................................................ 20 電源電路設(shè)計(jì) ................................................................................................ 22 本章小結(jié) .................................................................................................................. 24 3 通訊部分設(shè)計(jì) .................................................................................................................... 25 通訊方式的選擇 ...................................................................................................... 25 數(shù)據(jù)上傳模塊設(shè)計(jì) .................................................................................................. 28 RS232C 總線標(biāo)準(zhǔn)、芯片及接口電路 ......................................................... 28 電源電平轉(zhuǎn)化芯片及其接口電路 ................................................................ 30 數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì) .................................................................................................. 31 RS485 標(biāo)準(zhǔn)接口 ............................................................................................ 32 MAX485 芯片 ...........................................................