【正文】 地對(duì)采集器進(jìn)行抄表，將抄表的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在集中器中；上位機(jī)可以遠(yuǎn)程獲取用戶的各類能耗信息。對(duì)小區(qū)用戶的電量等能耗信息進(jìn)行采集。 在國(guó)內(nèi)，雖然我國(guó)對(duì)智能抄表技術(shù)的研究起步較晚，但是發(fā)展速度很快。隨著居民住宅小區(qū)的物業(yè)管理水平的不斷提高，目前在不少住宅小區(qū)，各能耗的計(jì)量問(wèn)題也已經(jīng)由以前的各部門管理逐步改為由生活小區(qū)物業(yè)管理部門統(tǒng)一管理。因而使得電費(fèi)、水費(fèi)、暖氣費(fèi)、煤氣費(fèi)的漏抄 、欠收、漏收嚴(yán)重，實(shí)際收費(fèi)往往遠(yuǎn)低于統(tǒng)計(jì)值，費(fèi)用流失嚴(yán)重。 關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程抄表；數(shù)據(jù)通信； AT89C51； RS485 Abstract With social and economic development electric power is used increasingly, Traditional charge of electric fare by manual labor can’t satisfy the demand for modern man management. Automatic meter reading system AMRS has a possibility to be put into reality. Especially for the welltodo uptown, the Construct Department of China has demanded to realize automatic meter reading, measuring and charging with puter. This article aims at the existing problems. Thus, I designed an automatic meter reading system of calorie. The strong point of this system is: lows cost, precise measuring, stable working, and easy to install and maintain. The article gives an allround design of this system. It expatiates on detail designs of data capturing and collecting, data munication work and mode. In this thesis, about the hardware, a particular explanation of the choice of CPU、 inspect circuit、 data memory etc were given. And it uses asynchronous serial munication technology based on RS485 electric interface as munication means. The software ,we give the program of impulse collection、 munication、 display and so on. At the same time, the noise questions existing in the analyzed and the effective antinoise methods on hardware and o software are presented. This Longdistance meter reading system realizes the multiuser power information remote automatic transcribing, can realize residential energy consumption of high quality and high efficiency metrology management. Keyword: Remote meter reading。本文針對(duì)目前居民小區(qū)的電能計(jì)量中實(shí)際存在的各種問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)。在硬件上對(duì) CPU數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及其監(jiān)控電路、數(shù)據(jù)傳輸、通信標(biāo)準(zhǔn)、時(shí)鐘電路、串口擴(kuò)展、電能采集和顯示電路都做了詳細(xì)的論述。 RS485 目錄 摘要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 課題的提出和意義 2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2 課題可行性論證結(jié)論 2 本文所要完成的主要工作 3 本章小結(jié) 3 第 2 章 抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 系統(tǒng)組成 4 通信標(biāo)準(zhǔn)的選擇 4 系統(tǒng)總體方案確定 5 本章小結(jié) 6 第 3 章 抄表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 抄表系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 7 抄表系統(tǒng)的各硬件模塊的設(shè)計(jì) 7 的選型 7 儲(chǔ)及其監(jiān)控電路模塊 10 輸模塊 13 塊 15 展 17 采集和計(jì)數(shù)模塊 19 路 20 本章小結(jié) 21 第 4 章 抄表系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 22 軟件設(shè)計(jì)的基本原則 22 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 23 機(jī)發(fā)送命令到達(dá)的路徑 23 表主程序的設(shè)計(jì) 24 序的設(shè)計(jì) 25 軟件初始化 31 始化 31 信設(shè)計(jì) 32 件程序操作 34 通信協(xié)議 35 式 36 38 39 本章小結(jié) 39 第 5 章 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) 40 硬件抗干擾設(shè)計(jì) 40 源的考慮 40 EPROM 的選擇 41 電隔離技術(shù) 41 軟件抗干擾設(shè)計(jì) 41 程序出錯(cuò)時(shí)能自動(dòng)納入正軌 41 施保證數(shù)據(jù)寫入的可靠性 41 置 I/O 口狀態(tài) 42 動(dòng)技術(shù) 42 “看門狗”電路 42 本章小結(jié) 43 結(jié)束語(yǔ) 44 參考文獻(xiàn) 45 致謝 46 第 1 章 緒論 本文的研究課題是電表自動(dòng)抄表系統(tǒng)，本章主要說(shuō)明課題設(shè)計(jì)的背景和實(shí)際意義，介紹了在抄表領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)，提出所要進(jìn)行的設(shè)計(jì)內(nèi)容和任務(wù)，同 時(shí)對(duì)全文的章節(jié)架構(gòu)進(jìn)行闡述。 。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 近年來(lái)，智能抄表技術(shù)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)運(yùn)而生，國(guó) 內(nèi)外許多國(guó)家正在大力發(fā)展開(kāi)發(fā)電能智能抄表系統(tǒng)的研制工作。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，安裝的智能抄表用戶超過(guò) 250 萬(wàn)戶抄表技術(shù)多樣公：總線、載波、紅外、工頻、超窄帶（ UNB）。其中，二級(jí)采集器由于采集遠(yuǎn)傳基表的能耗信息而被稱之為采集器。 （ 2）上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)：采用客戶機(jī) /服務(wù)器的客戶服務(wù)形式對(duì)上位機(jī)進(jìn)行軟件編程。 實(shí)際的系統(tǒng)中，處于對(duì)成本的考慮和實(shí)際使用情況，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還有一些其他的變化。常用的總線標(biāo)準(zhǔn)有 RS23 RS422 和 RS485 等等 [6]， RS232 是異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的一種標(biāo)準(zhǔn)總線，其單向數(shù)據(jù)傳輸最大速率為了20Kbps，最大傳送距離為 15m，顯然這種總線標(biāo)準(zhǔn)是無(wú)法滿足本系統(tǒng)的技術(shù)要求的，且其數(shù)據(jù)傳輸速率較慢，易產(chǎn)生干擾。 由于 RS485 具有上述優(yōu)點(diǎn)，能夠支持一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信，便于組網(wǎng)通信距離也能滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求；且電表聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，能耗的抄取 也是不經(jīng)常發(fā)生的，一般情況下僅需要每月抄一次。由于 RS485 接口可以在一個(gè)通道上進(jìn)行半雙工通信，所以，只需兩根經(jīng)便可實(shí)現(xiàn)雙向通信，極大的方便了構(gòu)成一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或多點(diǎn)之間的相互通信。整體結(jié)構(gòu)如圖 所示。本系統(tǒng)中選用的是AT89C51 單片機(jī) [8]，現(xiàn)對(duì)其功能引腳，電路特征作一個(gè)詳細(xì)的介紹。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地址字節(jié)。如果是使用 AT89C51 的其他內(nèi)部有程序空間 的單片機(jī)時(shí)，此引腳接成高電平使程序運(yùn)行時(shí)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)程序指針 PC 值超過(guò)片內(nèi)程序存儲(chǔ)地址時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向內(nèi)部程序存儲(chǔ)器繼續(xù)運(yùn)行。每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 8 個(gè) TTL 門電流； P3 口（ ～ ）是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口（準(zhǔn)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(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部隨機(jī)存儲(chǔ)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(jì)數(shù)器 0 外部事件計(jì)數(shù)輸入端； T1 計(jì)數(shù)器 1 外部事件計(jì)數(shù)輸入端； WR 外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫選通，低電平有效； RD 外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀選通，低電平有效； 外圍存儲(chǔ)及其監(jiān)控電路模塊 X5045 是一種性能較高的可編程看門狗芯片，屬于片外看門狗芯片，不但有看門狗電路，而且還有存儲(chǔ)器，掉電后數(shù)據(jù)不丟失，可以直接進(jìn)行復(fù)位。 （ 2） SO：串行輸出， SO 是一個(gè)推／拉串行數(shù)據(jù)輸出引腳，在讀數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)在 SCK 脈沖的下降沿由這個(gè)引腳送出。對(duì)沒(méi)有用到的 EPROM 和 RAM 區(qū)，一律寫在 FFH 或者OOH，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。結(jié)構(gòu)引腳見(jiàn)圖 ①性能及特點(diǎn)： ◆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(dòng)器有過(guò)載保護(hù)功能； ◆通信傳輸線上可掛 32 個(gè)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 485 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。 將時(shí)鐘放在集中器上既可以滿足系統(tǒng)對(duì)時(shí)間信息的基本要求，也不會(huì)給系統(tǒng)增加過(guò)多的負(fù)擔(dān)，當(dāng)需要進(jìn)行底度凍結(jié)時(shí)，集中器會(huì)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(shí)間最 長(zhǎng)也可以控制在幾分鐘之內(nèi)，可以滿足電力部門的要求，當(dāng)平時(shí)運(yùn)行抄送命令時(shí)，集中器會(huì)每抄送一塊電表就加上當(dāng)時(shí)的時(shí)間信息。同時(shí)，該芯片在與單片機(jī)相連時(shí)接口也非常簡(jiǎn)單。功率計(jì)量部分包括 AD775分流器、分壓電流、基本電壓源、保護(hù)電路圖、光耦合器輸出電路。 主要的功能引 腳說(shuō)明 RET：復(fù)位引腳； LOAD：裝載數(shù)據(jù)輸入，當(dāng) LOAD 位高電平，串行輸入數(shù)據(jù)的最后 16 位被鎖定； DIN：串行數(shù)據(jù)輸入，在 CLK 的下降沿，數(shù)據(jù)被加載到內(nèi)部 16 位移位寄存器； CKL：時(shí)鐘輸入，最高頻率為 500KHz。因此，智能儀表的設(shè)計(jì)很大程度上可以說(shuō)是軟件的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)使用的方便性和靈活性主要體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的軟件設(shè)計(jì)上。 遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)就是采用上述模塊化設(shè)計(jì)方法。這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)具有重要意義，對(duì)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)而言就更具有實(shí)際意義，其結(jié)果的準(zhǔn)確程度直接關(guān)系到千家萬(wàn)戶的切身利益。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 機(jī)發(fā)送命令到達(dá)的路徑 集中器主程序等待 PC 機(jī)發(fā)命令，當(dāng) PC 機(jī)發(fā)“電表清零”命令時(shí)，集中器先把存儲(chǔ)器的電量清零，再向采集器轉(zhuǎn)發(fā)“電表清零”的命令，當(dāng)采集器終端接收到這個(gè)命令時(shí)，采集器同樣先把采集器中的存儲(chǔ)器 電量清零，再向 DF 電表發(fā)“電表清零”命令，當(dāng) DF 電表接收到“清零命令”后，它把所有的電量清零，然后向采集器發(fā)“電表清零應(yīng)答信號(hào)”，當(dāng)采集器接收到 DF 電表的“電表清零應(yīng)答信號(hào)”后，它就知道了電表清零命令己經(jīng)接收到且已經(jīng)完成，這時(shí)，采集器就可以向集中器應(yīng)答了，集中器接收到后，它再把應(yīng)答命令轉(zhuǎn)發(fā)給 PC 機(jī)， PC 機(jī)就知道“電表清零”命令己經(jīng)完成。而且如果定時(shí)時(shí)間過(guò)短， 對(duì)儲(chǔ)存器的頻繁讀寫、對(duì) CPU 的資源占用過(guò)多。若成功，則調(diào)用向 PC 機(jī)應(yīng)答子程序。單片機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)區(qū)域的清零，如圖 所示。依次循環(huán)，在等到最后一戶的電量的信息顯示完畢就對(duì)所有用戶的電量進(jìn)行合并顯示。 X5045 的各個(gè)引腳，注意 X5045 芯片與單片機(jī) CPU 引腳的連接關(guān)系。 在串行通信中，收發(fā)雙發(fā)對(duì)傳送的數(shù)據(jù)速率即波特率要有一定的約定。 其中 Tl 的溢出率取決于單片機(jī)定時(shí)器 Tl 的計(jì)數(shù)速率和定時(shí)器的預(yù)置值。方式 1 所傳送的波特率取決于定時(shí)器 Tl 的溢出率和 PCON 中的 SMOD 位，將在下一小節(jié)討論。設(shè)置定時(shí)器 l 為方式 2 MOV TLI， OF3H 。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH DPH PUSH A MOVA， SBUF 。寫保護(hù)位不能在多字節(jié)傳送模式下寫入。命令字節(jié)為 SE MOV ByteCnt， X 。數(shù)據(jù)地址賦給 R0 MOV XmtDat， 00H 。 通信協(xié)議 計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊兩種方式。本協(xié)議為主一從結(jié)構(gòu)的半雙工通信方式。其傳輸序列如圖 所示 圖 11 位的幀格式 幀是傳送信息的基 本單元。讀數(shù)據(jù)時(shí) L≤ 200，寫數(shù)據(jù)時(shí) L≤ 50， L 0表示無(wú)數(shù)據(jù)域。 受到命令幀后的響應(yīng)延遲 Td:20ms≤ Td≤ 500rns。電能采集模塊使 用177。 軟件抗干擾設(shè)計(jì) 在提高硬件抗干擾能力的同時(shí)，軟件看干擾以其設(shè)計(jì)靈活，節(jié)省硬件投資，可靠性好越來(lái)越受到重視。另外，電表在校驗(yàn)時(shí)要經(jīng)歷慢 上下電的考驗(yàn)。當(dāng)由于干擾使微處