【文章內(nèi)容簡介】 這里，兩個(gè)單片機(jī)都不斷檢測用戶電表電平，當(dāng)檢測到某個(gè)用戶電表電平發(fā)生由高到低的變化時(shí)，單片機(jī)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(jī)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(gè)標(biāo)志位的電平，當(dāng)這個(gè)標(biāo)志位的電平為低時(shí)，不進(jìn)行計(jì)數(shù)。顯示電路單片機(jī)89C51看門狗發(fā)送電路接收電路存儲器28C25616路選擇電源用戶電表16路選擇單片機(jī)89C2051存儲器x250458255按鍵充電電路圖 32 采集器線路示意圖而正常供電情況下，這個(gè)標(biāo)志位的電平一直為低。所以正常供電情況下，單片機(jī)89C2051只能檢測脈沖變化，而不能進(jìn)行計(jì)數(shù)。與此同時(shí)，單片機(jī)還不斷檢測按鍵電平情況，當(dāng)按鍵電平發(fā)生有高到低變化時(shí)，單片機(jī)把對應(yīng)用戶的存儲區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)取出并送至數(shù)碼管顯示。除此之外，單片機(jī)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(jī)通過發(fā)送電路將用戶數(shù)據(jù)發(fā)送到集中器去。在斷電情況下，由后備電源（充電電源）工作，此時(shí)單片機(jī)89C51不能工作，一次用戶數(shù)據(jù)顯示和發(fā)送工作都不能進(jìn)行，此時(shí)單片機(jī)89C2051負(fù)責(zé)完成用戶電表脈沖的檢測和計(jì)數(shù)工作。當(dāng)由斷電情況下的工作變?yōu)檎９╇娗闆r下的工作時(shí)，單片機(jī)89C51首先將存儲器X25045內(nèi)的數(shù)據(jù)讀出并與存儲器28C256內(nèi)的數(shù)據(jù)相加，然后將X25045內(nèi)的數(shù)據(jù)清零，這樣即可完成斷電檢測工作?！?shù)據(jù)集中器數(shù)據(jù)集中器負(fù)責(zé)將所有采集器的數(shù)據(jù)集中存儲至存儲器28C256中，并負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)通過PSTN網(wǎng)傳送至監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，具體是通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的。其線路示意圖如圖33所示。在這里，單片機(jī)每隔24h通過發(fā)送電路依次發(fā)出指令至所有采集器，由于每個(gè)采集器有唯一的地址碼，所以一次只有一個(gè)采集器通過比較集中器發(fā)送的地址碼與本機(jī)地址碼相符，即一次只有一個(gè)采集器發(fā)送數(shù)據(jù)至集中器。這樣集中器通過依次發(fā)送地址碼即可通過接收電路接收所有采集器的數(shù)據(jù)。集中器單片機(jī)還不斷檢測中斷接收電路中的遠(yuǎn)端撥號標(biāo)志信號，若檢測到遠(yuǎn)端撥號標(biāo)志信號，就把存儲器28C256內(nèi)的數(shù)據(jù)取出通過市話網(wǎng)發(fā)送至遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)。 本章小結(jié)利用單片機(jī)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(jì)比較簡單易行，89C51系列的芯片編程相對容易實(shí)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(jì)中，用了兩個(gè)單片機(jī)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(jìn)行。電平轉(zhuǎn)換器MAX235異步串行收發(fā)器8250發(fā)送電路28C256存儲器調(diào)制解調(diào)器PSTN89C51 單片機(jī)接收電路圖 33 集中器線路示意圖第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)在程序設(shè)計(jì)方面，主要對數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)集中器兩個(gè)主要部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 數(shù)據(jù)采集器的軟件設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)采集器的程序設(shè)計(jì)中，為了確保系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性，提高數(shù)據(jù)采集器程序的執(zhí)行速度和精度，節(jié)約系統(tǒng)資源，這里采用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。軟件的功能由各個(gè)子程序完成。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(shí)子程序。 主程序主程序首先對單片機(jī)進(jìn)行初始化，還包括堆棧指針設(shè)置。端口的通信方式。定時(shí)器的預(yù)分頻系數(shù)和初值設(shè)置，串行通信的控制寄存器和波特率寄存器的設(shè)置等，并且調(diào)用數(shù)據(jù)采集與處理子程序?qū)﹄姳磉M(jìn)行流量采集，利用存儲器操作子程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行存取，通過通信中斷子程序響應(yīng)數(shù)據(jù)集中器的命令。其工作流程圖如圖41。在主程序設(shè)計(jì)中，為了滿足系統(tǒng)的低功耗，在硬件上做到選擇合適的低功耗芯片，實(shí)現(xiàn)低功耗的目的。手段之一就是在數(shù)據(jù)采集器工作空閑通過SLEEP指令將單片機(jī)設(shè)為低功耗方式，這種方式功耗最小，而且所有I/O腳都能保持SLEEP指令執(zhí)行前的原有狀態(tài)?！?shù)據(jù)采集與處理子程序數(shù)據(jù)采集與處理子程序是數(shù)據(jù)采集器程序設(shè)計(jì)中的重要部分［13］。它通過對串行通信接收到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較、判斷并轉(zhuǎn)入存儲器操作子程序進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)采集與處理子程序的程序流程圖如圖42所示。在數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，它仍可響應(yīng)通信中斷，但不是立刻處理，只是將中斷標(biāo)志位置為1，等待其將8個(gè)通道的數(shù)據(jù)掃描完后，再去響應(yīng)通信中斷。這樣做主要是為了不丟信號。系統(tǒng)初始化調(diào)用通信中斷程序相應(yīng)命令YNYNYN圖 41 主程序流程圖數(shù)據(jù)寫保護(hù)，進(jìn)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(jìn)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？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NNYYYYNN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(jìn)行比較，進(jìn)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？每采集一個(gè)通道的數(shù)據(jù)，都要與光電采樣電路標(biāo)定的電平進(jìn)行比較、判斷。采樣電路標(biāo)定結(jié)果 如表41所示。表 41采樣電路標(biāo)定結(jié)果發(fā)訊電表可能出現(xiàn)的狀況模擬量A (V)數(shù)字量D(VDD=5V)斷路255D235信號高電平235D148信號抖動狀態(tài)148D128信號低電平128D36短路A0V36D0對于信號發(fā)生抖動(其實(shí)是一種臨界狀態(tài)，處在高低電平之間)，在處理時(shí)直接將其剔除，等到下一采集周期重新進(jìn)行采樣并判斷。通信中斷子程序，通信中斷程序負(fù)責(zé)與集中器的通信并執(zhí)行數(shù)據(jù)集中器下達(dá)的各項(xiàng)指令，如圖43所示。在接收集中器命令幀時(shí)，為了防止長期處于偵聽接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，進(jìn)而影響對電表的采集過程，所以對接收過程進(jìn)行計(jì)時(shí)，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(shí)間間隔超過2. 5ms，則終止此次通訊。當(dāng)數(shù)據(jù)接收完畢之后，需對命令幀進(jìn)行檢驗(yàn)，保證命令幀的可靠性。通過以下步驟實(shí)現(xiàn):檢驗(yàn)報(bào)頭，檢驗(yàn)報(bào)文長度、累加校驗(yàn)報(bào)文、檢驗(yàn)報(bào)尾。任何一步檢驗(yàn)報(bào)錯(cuò)均視為干擾信號并中斷檢驗(yàn)，返回到主程序中。只有以上四個(gè)步驟的檢驗(yàn)都通過，才確認(rèn)為正確的命令幀。對通過校驗(yàn)的不同命令幀，數(shù)據(jù)采集器處理方法有所不同，但差別不大，均需經(jīng)歷以下幾步:①檢驗(yàn)命令所指采集器地址與采集器地址是否一致。②通過總線讀取存儲器，獲取所需表的抄收數(shù)據(jù)。③根據(jù)規(guī)定的應(yīng)答幀格式建立應(yīng)答幀。④通過RS485總線向數(shù)據(jù)集中器發(fā)送應(yīng)答幀。⑤返回主程序。存儲器操作子程序，存儲器操作子程序包括對28C256的讀操作和寫操作。讀操作是在向數(shù)據(jù)集中器發(fā)送應(yīng)答幀時(shí)進(jìn)行的，寫操作是在數(shù)據(jù)采集上來并處理好后進(jìn)行的，這部分非常重要，因?yàn)橄到y(tǒng)一旦工作后，記錄的數(shù)據(jù)是絕對不能丟失的。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(jìn)行判斷C2命令幀圖 43 通信中斷子程序流程圖NYYN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(yàn)命令幀是否正確延時(shí)子程序，據(jù)采集器工作時(shí)，很多情況下需要延時(shí)環(huán)節(jié)。在通道A/D轉(zhuǎn)換期間，對通道的操作都會引起模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷，造成無法獲得模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果。因此，程序設(shè)計(jì)中的延時(shí)子程序相當(dāng)重要，延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間必須足夠大，但又不能過大，以免影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。對于長時(shí)間延時(shí)，一般采用循環(huán)來實(shí)現(xiàn). 數(shù)據(jù)集中器的軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)集中器的軟件功能同樣有很多子程序?qū)崿F(xiàn)［14］，其中的通信中斷子程序、存儲器操作子程序、延時(shí)子程序都與數(shù)據(jù)采集器的子程序相同，在此只對其主程序和電源管理子程序作一介紹?！≈鞒绦蛟O(shè)計(jì)調(diào)用通信中斷子程序與上位機(jī)進(jìn)行通信調(diào)用中斷通信子程序與數(shù)據(jù)采集模塊通訊圖 45 主程序流程圖NYNNYY是否已到15分鐘？是否收到上位機(jī)通訊請求？連續(xù)對N個(gè)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集開始系統(tǒng)初始化讀取存儲器中的該集中器地址接收上位機(jī)，屏蔽下位機(jī)，打開通訊中斷是否收到數(shù)據(jù)采集模塊通訊請求？主程序負(fù)責(zé)輪詢16個(gè)數(shù)據(jù)采集器，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲，同時(shí)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(gè)串口，而系統(tǒng)既要與上位機(jī)通信［15］，又要與下位機(jī)通信，在設(shè)計(jì)時(shí)采取的措施是:接收或發(fā)送上位機(jī)時(shí)，下位機(jī)屏蔽。接收或發(fā)送下位機(jī)時(shí)，位機(jī)屏蔽。其中通信中斷子程序1用來接收和解析管理中心下傳的命令并執(zhí)行相應(yīng)操作，如開戶時(shí)對采集器初始化表底數(shù)，上傳電表表數(shù)據(jù)等操作，其操作和數(shù)據(jù)采集器的通信中斷子程序類似。通信中斷子程序2用來接收抄表器命令并上傳抄表數(shù)據(jù)，其操作和數(shù)據(jù)采集器的存儲器操作子程序類似。　電源管理程序的設(shè)計(jì)電源管理程序是對電源模塊進(jìn)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(jìn)行恒流、恒壓、浮充充電，充電過程中的各種狀態(tài)由兩個(gè)指示燈顯示。YellowLED亮表示恒流充電:YellowLED間隔亮表示恒壓充電。GreenLED亮表示浮充充電。GreenLED閃亮表示浮充放置。 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(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，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(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的控制能力，使遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的功能進(jìn)一步完善。結(jié)論啟動恒壓充電啟動恒流充電啟動浮充充電進(jìn)入放置狀態(tài)YYNNNYNNYNY圖 46 電源管理流程圖？電壓低于14v？？檢測到220v電源嗎檢測到蓄電池嗎檢測鉛酸蓄電池電壓開始結(jié) 論低壓電力線載波自動抄表系統(tǒng)適用于電力部門對居民區(qū)、工廠、變電所等用電區(qū)域或者居住小區(qū)、工廠內(nèi)部用電狀態(tài)數(shù)據(jù)的管理。它具有遠(yuǎn)程自動采集，數(shù)據(jù)集中，交費(fèi)管理，用電統(tǒng)計(jì)分析，復(fù)合監(jiān)測以及綜合查詢等項(xiàng)功能，對電力部門推進(jìn)配電自動化，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃中的分時(shí)計(jì)費(fèi)方案有著重大意義。本系統(tǒng)具有技術(shù)水平高、可靠性好、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、適應(yīng)性強(qiáng)、功能全、模塊體積小、功耗低，系統(tǒng)操作界面簡單易懂、安裝維護(hù)方便。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(jì)以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)是比較完善的。這套系統(tǒng)的使用極大地減少電力部門的勞動量，為電力企業(yè)上等級和創(chuàng)優(yōu)必將起很大的作用，同時(shí)提高了電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理水平，有很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，對系統(tǒng)稍加擴(kuò)充，便可完成對煤氣表、自來水表的自動抄收，從而推進(jìn)智能化小區(qū)的建設(shè)。但是，我們也應(yīng)該清醒地認(rèn)識到，從我國集中抄表系統(tǒng)的整體發(fā)展水平來看，要滿足大面積推廣使用的的要求，在系統(tǒng)的可靠性及數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量上還有待進(jìn)一步的提高。成都電業(yè)局于1998年在本市一些片區(qū)投入3000多萬元推出集中遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，收到了較好的成效。但在運(yùn)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(shí)出現(xiàn)故障，而且系統(tǒng)的維護(hù)量較大，有時(shí)抄表成功率不高，而且相應(yīng)的電表也比較貴。這些需要電力科技工作者不斷努力，拿出更好的產(chǎn)品回報(bào)社會。我們相信，隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷應(yīng)用和改進(jìn)，必將對電力系統(tǒng)減人增效、提高勞動生產(chǎn)率，保證電表抄收的及時(shí)性和正確性，防止竊電，加快電費(fèi)的回收等方面提供有效的技術(shù)手段?？梢灶A(yù)見該技術(shù)有著廣泛的發(fā)展前景。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(shí)意義。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1. 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