【正文】 ........ 51 6 總結(jié)與展望 .......................................................................... 52 致謝 ........................................................................................... 54 參考文獻(xiàn) .................................................................................... 55 附 錄 ....................................................................................... 56 附錄一 傳送協(xié)議 .......................................................................................56 山東科技大學(xué)學(xué)士 學(xué)位 論文 ii 附錄二 X5045 中英文翻譯 .......................................................................63 附錄三 采集器原理圖 ...............................................................................92 附錄四 集中器原理圖 ...............................................................................93 附錄五 系統(tǒng)總原理圖 ...............................................................................94 山東科技大學(xué)學(xué)士 學(xué)位 論文 1 1 緒論 課題的意義與提出 課題的意義 隨著代化計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù) 、傳感技術(shù)的不斷提高，居民住宅小區(qū)的物業(yè)管理方式也得到了不斷的提高，目前在不少住宅小區(qū)，水、電、燃?xì)?、暖氣等的?jì)量問(wèn)題已改為由生活小區(qū)的物業(yè)管理部門來(lái)統(tǒng)一管理，并且取得了不錯(cuò)的效果。 2．自動(dòng)定時(shí)對(duì)電表抄表，將抄得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在采集器中 3．自動(dòng)定時(shí)對(duì)采集器抄表，將抄得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在集中器中。 （ 2）系統(tǒng)通信總線的長(zhǎng)度：不小于 2400 米。 設(shè)計(jì)中注意解決問(wèn)題 本設(shè)計(jì)中主要注意解決以下幾個(gè)問(wèn)題： (1)要考慮系統(tǒng)的通信距離來(lái)選擇合適的通信標(biāo)準(zhǔn)。城市在特別的時(shí)候?qū)τ谀撤N能源要求很大，對(duì)于這個(gè)能建議保證要給主要要害場(chǎng)所不停斷的供給，以保證正常工作的穩(wěn)定。如果以每幢住宅樓 40 戶計(jì)，則系統(tǒng)可以管理 102 幢小區(qū)住宅，以目前城市住宅的建設(shè)狀況和小區(qū)實(shí)際管理的需要，本系統(tǒng)的容量和可以管理的基表種類足可以滿足小區(qū)住宅的建設(shè)規(guī)模和發(fā)展要求。如果通信距離要求太高的話，可以使用電話線加 Modem等方式來(lái)進(jìn)行通信。 我們知道， RS232 與 RS422 有一個(gè)顯著特點(diǎn)，即 RS232 接口與 RS422接口通常只用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的系統(tǒng)中，若系統(tǒng)中需要相互通信的節(jié)點(diǎn)數(shù)超山東科技大學(xué)學(xué)士 學(xué)位 論文 6 過(guò)兩 個(gè)時(shí)，則它們都不能直接滿足要求。所以本系統(tǒng)選擇了半雙工的 RS485 通信標(biāo)準(zhǔn)。各種遠(yuǎn)傳基表的結(jié)構(gòu)越來(lái)越精巧緊湊，產(chǎn)品也日趨豐富，且這些遠(yuǎn)傳基表能夠可靠、準(zhǔn)確地送出用戶各種遠(yuǎn)傳的能耗數(shù)據(jù) :另一方面，傳輸網(wǎng)絡(luò)目前一般采用 RS485 或 Lon Works 技術(shù)來(lái)構(gòu)建傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，其技術(shù)本身也是完全成熟的，只要能夠? ?? ?? 紅外 接口 RS485 RS485 上位微機(jī)（ PC機(jī)） 集中器1 集中器 2 集中器 N 采 集器1 采集器 2 采集 器 M ?? 圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 DF 型電表 采集卡 1 采集 卡 X 水表 水表 水表 水表 ? 紅外 抄表器 山東科技大學(xué)學(xué)士 學(xué)位 論文 8 正確地組網(wǎng)、進(jìn)行相應(yīng)的軟件開發(fā)并制定出完善的通訊協(xié)議就能確保系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠。一方面，這更便于系統(tǒng)的綜合布線和擴(kuò)充，也便于迅速發(fā)現(xiàn)和排除故障，同時(shí)，兩級(jí)分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也更有利于用戶能耗數(shù)據(jù)的可靠存儲(chǔ)，大大提高系統(tǒng)的帶載能力 。其原理是利用各種遠(yuǎn)傳基表送出的脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)傳輸線傳送至采集器，由采集器進(jìn)行采集累計(jì)等處理，然后通過(guò)線纜傳輸?shù)郊衅髦?、再?jīng)集中器將匯總后的多用戶各種能耗信息送到 PC 機(jī)，進(jìn)行聯(lián) 網(wǎng)計(jì)量基表能耗數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理。上位微機(jī)可以對(duì)采集器、集中器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，預(yù)置用戶各種基表的能耗，同時(shí)可以隨時(shí)通過(guò)操作界面根據(jù)提示進(jìn)行用戶的各類能耗信息的遠(yuǎn)程抄取、計(jì)費(fèi)、匯總、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表提交和打印等。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。 引腳號(hào)第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P3 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。使用時(shí)，字輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng) A 轉(zhuǎn)至 K 的位置時(shí)， K 被 A 感應(yīng)處于“開”的位置。 電子式電能表替代感應(yīng)式電能表是民用電表行業(yè)的趨勢(shì)，普通的電子式電能表大多數(shù)采用專用的電度表芯片。 方案一 :計(jì)數(shù)器計(jì)脈沖法 原理說(shuō)明：脈沖信號(hào)通過(guò)濾波器（四分頻），后計(jì)數(shù)器開始 采集脈沖，計(jì)數(shù)器為連續(xù)工作方式，每采集四個(gè)脈沖，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)上升沿或一個(gè)下降沿，再出現(xiàn)四個(gè)脈沖又有一個(gè)下降沿或上升沿，再通過(guò)微分電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，即上升沿轉(zhuǎn)換為高電平，反向后通過(guò)觸發(fā)器，到達(dá)數(shù)據(jù)選擇器，單片機(jī)通過(guò)循環(huán)掃描的方式對(duì)四十八路數(shù)據(jù)選擇器進(jìn)行掃描，如果采集到一個(gè)低電平，就在相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中加 1（低電平有效），如果存儲(chǔ)單元中的數(shù)達(dá)到某一基數(shù)，則在相應(yīng)的用戶下加一。 方案二的優(yōu)點(diǎn)主要有：（ 1）使用硬件較少； （ 2）可移植性比較強(qiáng)； ??? ??? ??? ??? 計(jì) 算 機(jī) 8 9 C 5 2 看門狗 存儲(chǔ)器 顯示電路 數(shù)據(jù)選擇器 看門狗 看 門狗 看門狗 看門狗 看門狗 看門狗 脈沖輸入 脈沖輸入 圖 計(jì)數(shù)器計(jì)脈沖 法原理圖 山東科技大學(xué)學(xué)士 學(xué)位 論文 19 （ 3）體積小，價(jià)格便宜。如果通信距離要求太高的話，可以使用電話線加 Modem 等方式來(lái)進(jìn)行通信。 我們知道， RS232 與 RS422 有一個(gè)顯著特點(diǎn)，即 RS232 接口與 RS422接口通常只用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的系統(tǒng)中， 若系統(tǒng)中需要相互通信的節(jié)點(diǎn)數(shù)超過(guò)兩個(gè)時(shí)，則它們都不能直接滿足要求。所以本系統(tǒng)選擇了半雙工的 RS485 通信標(biāo)準(zhǔn)。 74LS138譯碼器 的引腳圖 ， 4LS1 線 8 線譯碼器 74LS138 的功能表 如表： A1B2C3O E 2A4O E 2B5O E 16Y77GND8Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015V C C1674H C 138 圖 74HC138 引腳圖 輸入 輸出 1G 2G A Y L L L L L L H H H H X 高 阻 表 74HC244 功 能表 O E 11A12A24A36A48Y412Y314Y216Y118Y83Y75Y67Y59GND10A511A613A715A817O E 219V C C2074 H C 24 4 圖 74HC244 引腳圖 山東科技大學(xué)學(xué)士 學(xué)位 論文 23 采 址的確定 集中器的公共部分與采集器的相同，與 CPU 的 連的是一個(gè)BCD 碼撥盤。過(guò)壓瞬變的來(lái)源通常是表 74HC138 功能表 輸 入 輸出 S1 1S + 2S A2 A1 A0 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 X 1 X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 O 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 O 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 V c c8A6B7GND5DI4DE3RE2RO1S N 75L B C 184 圖 SN75LBC184 引腳圖 山東科技大學(xué)學(xué)士 學(xué)位 論文 24 雷電，靜電放電和交流電故障。接收器的另一特點(diǎn)是輸入阻抗為 RS485 標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗的 2 倍（≥ 24K），故可以在總線上連接64 個(gè)收發(fā)器。當(dāng)置 “ DE”為低電平時(shí)，他們?yōu)楦咦钁B(tài) .如果發(fā)送器輸出使能 ,器件功能為發(fā)送器，而他們?yōu)楦咦钁B(tài)時(shí)，如果“ /RE”為低 ,則器件功能為接收器。所以，靜態(tài)顯示的亮度都較高。 顯示器鍵盤C L R N13C L K12A2B3QH4QG6QF8QE9QD14QC16QB18QA19U674 H C 16 4CLRN13CLK12A2B3QA4QB6QC8QD9QE14QF16QG18QH1974 H C 16 4200R6R e s 2200R7R e s 2200R8R e s 2+5NC1f2g3e4d5GND6c8DP7b9a10D4NC1f2g3e4d5GND6c8DP7b9a10D5NC1f2g3e4d5GND6c8DP7b9a10D6C L R N13C L K12A2B3QH4QG6QF8QE9QD14QC16QB18QA19U774 H C 16 4C L R N13C L K12A2B3QH4QG6QF8QE9QD14QC16QB18QA19U874 H C 16 48 7 6 5 4 3 2 1H G F E D C B AP 3. 4/ T 0P 3. 6/ W RP 1. 1P 1. 0P 1. 5 圖 鍵盤與顯示電路原理圖 山東科技大學(xué)學(xué)士 學(xué)位 論文 28 能耗的計(jì)量與存儲(chǔ) 當(dāng) CPU 沒(méi)有采集到脈沖時(shí)，原有的數(shù)據(jù)不變，當(dāng)有脈沖時(shí)，則在原有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上累加，結(jié)果存在 24LC16B 中。 24LC16B 是符合 I2 C 總線協(xié)議的 E2PROM，寫操作有字節(jié)寫和頁(yè)寫，頁(yè)寫最多為 16 個(gè)字節(jié)，讀操作有當(dāng)前地址讀、隨機(jī)讀和順序讀。 看門狗定時(shí)器我們用常用的芯片 X5045。 X5045 輸出復(fù)位高電平有效，確保直至 VCC=1V 復(fù)位信號(hào)仍有效； 所有引腳 ESD 防靜電保護(hù)可達(dá) 20xxV； 在軟件編程中，設(shè)置約 1 秒訪問(wèn)一次X5045 芯片， 當(dāng)程序跑飛或 秒沒(méi)有訪問(wèn)看門狗芯片， X5045 將輸出復(fù)位脈沖，直到程序正常運(yùn)行。在個(gè)人通信方面，該器件是高級(jí)低功耗產(chǎn)品，新增多用戶可編程技術(shù)特點(diǎn)，可供系統(tǒng)設(shè)計(jì)者靈活運(yùn)用。 I2 C 總線的數(shù)據(jù)傳輸基本過(guò)程為： A01