【正文】 ；若 DE 為低，它們呈高阻態(tài)，這時 RE 為低，器件作線接收器使用（接 收） 。 采取以上措施，可以較好的提高 WDT 的穩(wěn)定性，有利于系統(tǒng)的正常運行。 （ 3） WP：寫保護，當 WP 引腳是低電平時，向 X5045 中的寫 操作被禁止，但是其 它的功能正常，當引腳是高電平時，所有操作正常，包括寫操作，如果在 CS 是 低的時候， WP 變?yōu)榈碗娖?，則會中斷向 X5045 中寫的操作，但是，如果此時內(nèi) 部易失性周期已經(jīng)初始化了， WP 變?yōu)榈碗娖讲黄鹱饔?。它集? 了三種功能：看門狗定時器、電壓監(jiān)控、和 EPROM 組合在單個封裝內(nèi)。 此外， 在程序代碼燒錄至 89C51 內(nèi)部 EPROM 、 89C51 內(nèi)部 FLASH 時，可以利用此引腳來輸入提供編程電壓（ AT89C51 為 12V） ； （ 8） PSEN：此為“ Program Store Enable”的縮寫。在 FLASH 編程器件，此引腳用于輸入編程脈沖。 1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 抄表系統(tǒng)總體結構設計 8 ◆與 MCS51 系列的單片機相容； ◆片內(nèi)集成 4Kr FLASH 存儲器，可反復編程 /擦除 1000 次； ◆全靜態(tài)設計，時鐘頻率范圍為 0～ 24MHz； ◆ 32 條可編程的 I/O 口線； ◆ 128 8 字節(jié)的內(nèi)部的 RAM； ◆芯片有 2 個十六位計數(shù)器（計時器） ； ◆共有 5 個中斷源， 2 個中斷優(yōu)先級； ◆可編程串口通道； ◆具有 4 種工作模式的全雙工串行口； ◆低功耗的待機工作模式和掉電工作模式； ◆片內(nèi)振蕩器和時鐘電路； AT89C51 是一種性價比高，功能先進的 8 位微處理器，在許多的嵌入式系統(tǒng) 中得到了廣泛的應用， 尤其是內(nèi)部 4K 字節(jié)的 EPROM 為使用者提供了很大的方便 ， 當應用程序較小時，不用為 CPU 添加外擴的 ROM。 C P U 串 口 擴 展 模 塊 數(shù) 據(jù) 傳 輸 模 塊 監(jiān) 控 模 塊 時 鐘 模 塊 電 能 采 集 模 塊 L E D 顯 示 模 塊 圖 抄表系統(tǒng)的整體結構框圖 系統(tǒng)的整體工作流程如下： ，存儲于內(nèi)部的 RAM 中。因此可以用組建 RS485 網(wǎng)的方式將系統(tǒng)中的采集 器、集中器和上位微機等構成有機統(tǒng)一的兩級分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)。所以本系統(tǒng)選擇了 半雙工的 RS485 的通信標準。 RS422 傳輸距離較遠，最短為 12m，數(shù)據(jù)傳輸 最大速率為 10Mbps； 當速率為 1Mbps 時， 傳輸距離可達 120m； 當速率為 100Kbps 時，傳輸距離可達 1200m； RS422 抗干擾能力強，傳輸速率快，且為全雙工的。 目前的城市民居樓宇中，有很多為了便于人工抄表和安裝維修，電度表采取 了集中安裝的方法， 把一個單元的十幾戶的用戶表安裝于同一個大表箱中。 本章總結 本章提出了本文的設計課題， 介紹了與課題相關的技術發(fā)展現(xiàn)狀，明確了總 線制抄表系統(tǒng)的設計思想， 并且提出了設計所要解決的主要問題和相應的初步設 想。一級采集器因主要負責集中數(shù)據(jù)采集器中的數(shù)據(jù)、并上 傳至上位微機中而被稱之為數(shù)據(jù)集中器。 抄表方式多樣化：單表、多表。 在國外，如美國等發(fā)達國家已 把智能抄表系統(tǒng) 廣泛應用于配電管理之中了。隨著城市的發(fā)展，用戶會越來越多，相伴著手動抄表 的管理人員和操作人員也要相應的增多，這勢必會嚴重制約著相關企事業(yè)單位的 發(fā)展。 課題的提出和意義 隨著人民生活水平的提高和住宅商品化的發(fā)展，居民住宅的質(zhì)量和檔次越來 越高，住房對住 宅環(huán)境、物業(yè)管理水平的要求也日益提高。并且廣泛應用的 RS485 電氣接口的串行通訊技 術作為通訊方式。傳統(tǒng)的人工抄表收取電費的方 式，已不能滿足現(xiàn)代化管理的要求，實現(xiàn)多用戶能耗儀表的自動抄表已經(jīng)成為可 能，特別是建設部提出來的小康型住宅小區(qū)的規(guī)劃要求，并逐步實行能耗儀表出 戶的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)微機自動檢測、計量和收費。 該遠程抄表系統(tǒng)實現(xiàn)了多用戶的電能信息的遠程自動抄錄，能夠?qū)崿F(xiàn)住宅能 耗計量的高質(zhì)量和高效率管理。同時入戶抄表只能在早 晚居民休息的時間里進行，抄表人員實際可利用的時間變短。 正是由于上述種種原因，建設部提出了建設小康型住宅小區(qū)的規(guī)劃要求，明 確提出了要對新建和必擴建的住宅小區(qū)進行統(tǒng)一規(guī)劃，逐步實行水、電、氣三表 出戶的統(tǒng)一管理， 實現(xiàn)微機自動檢測、計量和收費。德 D— Tech 公司則此專門開發(fā)了 SMI 專用模塊，用于電子式電能表的數(shù)據(jù)采 集，以 400 脈沖 /度或 800 脈沖 /度向外輸出數(shù)據(jù) [1] 。該系統(tǒng)主要運用廉價的單片機作為 CPU 分站。 系統(tǒng)便于管理，管理人員可以通過上位微機的操作界面實現(xiàn)對用戶電表能耗 的遠程抄取， 還可以對參數(shù)進行設定和修改，也可以通過專用的紅外抄表器進行 現(xiàn)場操作、彌補自動抄表不便時 的不足，此外系統(tǒng)還具有以下特點： ?硬件簡單、經(jīng)濟實用，且功能強大； 3 ?可移植性較強，稍做改造即可變成多用戶多表聯(lián)網(wǎng)遠傳系統(tǒng)； ?系統(tǒng)成本相對其他應用系統(tǒng)不高，能夠被市場和用戶接受，市場前景廣大； ?系統(tǒng)的安裝和維護方便、工作穩(wěn)定性較好； ?系統(tǒng)選用符合國家計量標準的遠傳基表，系統(tǒng)計量的準確性和可靠性符合 或略高于國家相關技術規(guī)范和標準化； ?系統(tǒng)的環(huán)境適應能力較強、通用性較好，便于實現(xiàn)技術的推廣和應用等。 每個臺區(qū)里要有一個中間的轉(zhuǎn)發(fā)層，這里稱之為“集中器” 。 要根據(jù)系統(tǒng)的通信距離來選擇合適 的通信標準。 1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 抄表系統(tǒng)總體結構設計 5 RS485 標準總線是一種平衡傳輸方式的串行 口接口標準，它允許在電路中 有多個發(fā)送器，且允許一個發(fā)送器驅(qū)動多個負載設備，負載設備可以是被動發(fā)送 器、接收器或收發(fā)器的組合單元。 圖 系統(tǒng)總體結構圖 1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 抄表系統(tǒng)總體結構設計 6 上位微機與集中器之間可通過 RS485 總線進行數(shù)據(jù)傳輸，采集器通過屏蔽雙 絞線采集用戶各種遠傳能耗基表的信息， 并進行換算和存儲；采集器對 電量的采 集可以直接通過 DF 型電能表上的 RS485 接口接受用戶的電量信息， 也可以通過 采集器上的紅外接口， 利用專用紅外抄表器對采集器進行各種能耗信息的讀取等 整個系統(tǒng)采用如此結構主要有以下幾方面考慮： 首先，成熟的技術保證了系統(tǒng)的順利實現(xiàn)。 此外，上位微機的應用可以更有效地對用戶各種能耗數(shù)據(jù)進行存儲、處理和 分析，可以實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查詢、數(shù)據(jù)通訊、賬單票據(jù)打印、報表生成以及便于 系統(tǒng)維護等等功能；還可以方便地對數(shù)據(jù)采集器、集中器進行參數(shù)設置、運行狀 況監(jiān)控等，保證系統(tǒng)正常運行。在兩種模式下，對沒有反應的終 端做備份，并警告等。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大鏡輸入 1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 抄表系統(tǒng)總體結構設計 9 端，這個放大器構成了片內(nèi)振蕩器。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 ， ALE 只 有在執(zhí)行 MOVX、 MOVC 指令時才起作用。外部不擴展而單片機應用時，則作為 一般的雙向 I/O 口用。 圖 X5045 芯片引腳 該芯片內(nèi)控串行 EEPROM 是具有 Xicor 公司的塊鎖保護 CMOS 串行 EEPROM， 它被 組成 8 位結構， 它由一個四線結構的 SPI 總線方式進行操作，其擦寫周期至 少有 100 萬次，并且寫好的數(shù)據(jù)能保存 100 年。 （ 6） RESET：復位輸出， RESET 是一個開漏型輸出引腳，只要 Vcc 下降到最小允 許 Vcc 值，這個引腳就會輸出高電平，一直到 Vcc 上升超過最小允許值之后 200ms，同時它也受到看門狗定時器控制，只要看門狗處于激活狀態(tài)，并且 WDI 引腳上電平保持為高或者為低超過了定時時間，就會產(chǎn)生復位信號， CS 引腳上 的一個下降沿將會復位看門狗定時器，由于這是一個開漏型的輸出引腳，所以在 使用時候必須接上拉電阻。 RS485 是一種多發(fā)送器的電路標準，它擴 1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 抄表系統(tǒng)總體結構設計 14 展了 RS422 的性能， 允許雙導線上 1 個發(fā)送器驅(qū)動 32 個負載設備， 同時 RS485 允許公用電話線網(wǎng)絡通信電路結構在平衡連接兩端有終端電阻， 在平衡電纜上掛 發(fā)送器、接收器或者收發(fā)器。 A：同相接收器輸入與同相驅(qū)動器輸出。 DS1302 與單片機之間能簡單的采 用同步串行的方式進行 通信，僅僅需要三個口線： RST、 I/O、 SCLK 串行時鐘。其電路圖連 接如圖 所示： 1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 抄表系統(tǒng)總體結構設計 17 圖 串口擴展圖 分別控制了兩個輸入輸出引腳，形成了兩個完整的回路，一個完整數(shù)據(jù)向 MAX485 和網(wǎng)絡接入設備的數(shù)據(jù)傳送，另外一個連接 MAX485 網(wǎng)絡和 MCU 內(nèi)核，完 成采集模塊數(shù)據(jù)的上傳和 PC 機命令的下傳。 AD7755 產(chǎn)生的輸出頻率與兩個電壓信號乘積的平均值成 正比。 Ps7219 內(nèi)部具 有 1sx8RAM 功能控制寄存器，可方便選址，對每位數(shù)字可單獨控制、刷新，不需 重寫整個顯示器。 圖 顯示電路連接圖 1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 抄表系統(tǒng)總體結構設計 22 DIN 是串行數(shù)據(jù)的輸入端，在 CLK 上升沿，一位數(shù)據(jù)被加載到內(nèi)部 16 位寄 存器中， CKL 的最高時鐘頻率可達 500KHz，在輸入時鐘信號的每上上升沿均有一 位數(shù)據(jù)由 DIN 移入到內(nèi)部寄存器中 LOAD 來卸載數(shù)據(jù)，在 LOAD 上升沿， 16 位串 行數(shù)據(jù)被鎖存到數(shù)字或控制器中， LOAD 必須在 16 個時鐘上升沿的同時或者之后 ， 在下一個時鐘上升沿到來之前變高，否則數(shù)據(jù)將會丟失。 這通常是指軟件系統(tǒng)容易被發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤，容易修 改和補充。即使有問題也可以根據(jù)問題的種類和現(xiàn)象來進 一步判斷是哪一部分出了問題，也為系統(tǒng)功能的擴充和移植提供了很大的方便。 它是檢測系統(tǒng)的普遍要求， 即要求系統(tǒng)及時響應外部時間的發(fā)生 ， 并及時給出處理結果。 。 在此過程中可能會有一些問題逐步暴露， 這就要求軟件易被修改， 那么 ， 結構化設計就是最好的設計方法。如果說硬件是軀體， 那 么軟件則是靈魂； 如果說硬件決定了產(chǎn)品的造價， 那么在硬件設計合理的前提 下 ， 軟件在很大程度上就決定了產(chǎn)品的性能。另外， PS7219A 型內(nèi)置一個可靠的監(jiān)控電路，可為外部提供一個脈寬 140ms ， 觸發(fā)門限典型值為 的高電平復位信號。 F1 和 F2 輸出的脈沖頻率 F 和輸出電壓信號的有效值 U1 和 U2 有一定的數(shù)量關 系。功率計量部分包括 AD775分流器、分壓電 流、基本電壓源、保護電路圖、光耦合器輸出電路。同時，該芯片在與單片機相連時接口也非常簡單。 將時鐘放在集中器上既可以滿足系統(tǒng)對時間信息的基本要求， 也不會給系統(tǒng) 增加過多的負擔， 當需要進行底度凍結時， 集中器會發(fā)出廣播命令， 連發(fā)數(shù)次后 ， 再依次向各電表發(fā)送命令， 這樣，所有電表收到命令的時間最長也可以控制在幾 分鐘之內(nèi)，可以滿足電力部門的要求，當平時運行抄送命令時，集中器會每抄送 一塊電表就加上當時的時間信息。結構引腳見圖 ①性能及特點： ◆單 +5V 電源供電； ◆低功耗，工作電流 120～ 50uA，靜態(tài)電流只有 300uA； ◆驅(qū)動器有過載保護功能； ◆通信傳輸線上可掛 32 個收發(fā)器； ◆共模輸入電壓范圍 7V～ +12V； ◆ 8 引 腳封裝，適用于半雙工通信； 圖 MAX485 引腳 ②引腳描述： RO：接收器輸出端，若 A 端高于 B 端 200mv 以上， R0 為高，否則 R0 為低。對沒有用到的 EPROM 和 RAM 區(qū)，一律寫在 FFH 或者 OOH ， 當 CPU 由于干擾“跑飛”到這些不用區(qū)域中時，不會產(chǎn)生誤操作。 （ 2） SO：串行輸出， SO 是一個推／拉串行數(shù)據(jù)輸出引腳，在讀數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)在 SCK 脈沖的下降沿由這個引腳送出。每一個引腳可以推動 8 個 TTL 門電流； 1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 抄表系統(tǒng)總體結構設計 10 P3 口 （ ～ ） 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口 （準雙向并行 I/O 口） ， 它還 提供特殊功能，包括串行通信、外部終端控制、計時計數(shù)控制及外部隨機存 儲器內(nèi)容的讀取或定入控制等功能，其特殊功能引腳分配如下： RXD 串行通信輸入 TXD 串行通信輸出 INTO 外部中斷 0 輸入，低電平有效； INTO 外部中斷 1 輸入，低電平有效； T0 計數(shù)器 0 外部事件計數(shù)輸入端； T1 計數(shù)器 1 外部事件計數(shù)輸入端； WR 外部隨機存儲器的寫選通，低電平有效； RD 外部隨機存儲器的讀選通，低電平有效； 外圍存