【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、需量； 無功 — 感性無功（ III）、容性無功（ II）。 其它數(shù)據(jù)：電壓（ Ua、 Ub、 Uc）、電流（ Ia、 Ib、 Ic）、費(fèi)率、時(shí)段等，抄表數(shù)據(jù)可以任意打包。 更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 8 3. 預(yù)付費(fèi)控制功能：當(dāng)用戶發(fā)生欠費(fèi)或違章 用電時(shí)可切斷電源。 4. 電能表監(jiān)測(cè)功能：當(dāng)電能表或脈沖線發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)提示。 5. 系統(tǒng)管理功能：對(duì)通信、費(fèi)率等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，對(duì)回收數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分 析、查詢、備份、報(bào)表等。 基于 GPRS 的無線網(wǎng)絡(luò)的抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制容易，不需要重新組網(wǎng)，可方便的推廣到不同地域使用。 GPRS 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由于引入分組概念，為設(shè)備無線接入 Inter提供了一種先進(jìn)的有效的手段。使用 GPRS 的電能遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： 實(shí)時(shí)性強(qiáng)：由于 GPRS 具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無時(shí)延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個(gè) /所有數(shù) 據(jù)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。 可對(duì)電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制： 通過 GPRS 雙向系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、開關(guān)等控制操作 。 建設(shè)成本少低 ： 由于采用 GPRS 的無線公網(wǎng)平臺(tái)，只需安裝好設(shè)備就可以，不需要為遠(yuǎn)程抄表進(jìn)行專門布線，前期投資少、見效快，后期升級(jí)、維護(hù)成本低； 集抄范圍廣： GPRS 覆蓋范圍廣，在無線 GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以完成對(duì)集抄的控制和管理。而且，擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。 系統(tǒng)的傳輸容量 大：配電數(shù)據(jù)中心要和每個(gè)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)保持實(shí)時(shí)連接。由于電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，?GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。 數(shù)據(jù)傳送速率高：每個(gè)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)每次數(shù)據(jù)傳輸量在 10Kbps 之內(nèi)。 GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá) ，目前 GPRS 實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在 40Kbps 左右，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（ ≥10Kbps ）的需求。 通信費(fèi)用低：采用包月計(jì)費(fèi)方式，運(yùn)營(yíng)成本低。 方便抄表工作：遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表提供了電能表數(shù)據(jù)抄錄的計(jì)算機(jī)管理，抄表 人員足不出戶 就可以對(duì)電能表的數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行抄錄，極大地方便了抄表工作。 本章小結(jié) 本章通過對(duì)比自動(dòng)抄表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，構(gòu)建了一種底層通信基于 RS485 總線，上層通信基于移動(dòng)通信系統(tǒng)的復(fù)合式自動(dòng)抄表系統(tǒng)。分析了基于 GSM/GPRS 的四種數(shù)據(jù)傳輸方式，基于短消息的數(shù)據(jù)傳輸方式適用于本系統(tǒng)。分析了 GPRS 通信的三種組網(wǎng)方式， Inter 接入方式資費(fèi)低，前期投資小，實(shí)施方便，適于遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)選用。簡(jiǎn)單介紹了 GPRS 的原理及遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。從而在系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸和組網(wǎng)方式上完成了復(fù)合式自動(dòng)抄表系統(tǒng)的構(gòu)建。 更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 9 第三章 電能遠(yuǎn)程 自動(dòng)抄表系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 任何一個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)都離不開硬件的支持，它是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。硬件的設(shè)計(jì)要根據(jù)功能的要求和系統(tǒng)的工作原理來進(jìn)行。上一章介紹了基于 GPRS 的自動(dòng)抄表方案的整體系統(tǒng)構(gòu)建，對(duì)于該系統(tǒng)來說，最關(guān)鍵的部分是集中器即數(shù)據(jù)采集終端的實(shí)現(xiàn)，它連接上位監(jiān)控中心服務(wù)器與下端抄表采集器。本章將主要介紹數(shù)據(jù)采集終端的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 電能表的概述 電能表 (也稱電度表 )是記錄電能累積值的專用儀表，是所有電氣測(cè)量?jī)x表中使用量最多的儀表。在發(fā)電、供電、用電過程中，其發(fā)電量、供電量、用電量的多少離不開電能表的 計(jì)量。電能表的種類型號(hào)很多，但它們的基本結(jié)構(gòu)大同小異。由驅(qū)動(dòng)元件、轉(zhuǎn)動(dòng)元件、制動(dòng)元件、積算機(jī)構(gòu) (記度器 )、調(diào)整裝置及輔助部分組成 [4]。 電能表的選擇 目前我國(guó)的電能表按其用途可分為以下幾類： 1. 單相電能表：?jiǎn)蜗嚯娔鼙韽V泛應(yīng)用于計(jì)量居民、機(jī)關(guān)、商店等的照明、家電等用電量，這是應(yīng)用最多的一種電能表。 2. 三相有功電能表：三相有功電能表應(yīng)用于計(jì)量發(fā)電廠發(fā)出的、供電部門供出的、用電戶使用的有功電量，這是最重要的一種電能表。 3. 三相無功電能表：三相無功電能表應(yīng)用于計(jì)量發(fā)電廠發(fā)出的、供電部門供出的、用電戶使 用的無功電量，安裝后可用來反應(yīng)無功電量，間促使用戶提高功率因素。 4. 最大需量表：最大需量表應(yīng)用于計(jì)量工廠企業(yè)使用有功電量，同時(shí)還能指示出在指定時(shí)間間隔內(nèi)平均最大功率的電能表。 5. 復(fù)費(fèi)率電能表：復(fù)費(fèi)率電能表又叫分時(shí)計(jì)費(fèi)電能表，它是將晝夜里指定幾個(gè)時(shí)段進(jìn)行累計(jì)每個(gè)時(shí)段的用電量。 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，本設(shè)計(jì)選用屬于復(fù)費(fèi)率電能表一類的電子式電能表，它能夠很好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表系統(tǒng)所需要的各種功能。電子式電能表的框圖如下圖 所示： 圖 電子式電能表硬件結(jié)構(gòu)圖 更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 10 電子式電能表的簡(jiǎn)介 這是一款智能型高科技電能計(jì)量產(chǎn)品，該表可以同時(shí)計(jì)量正 /反向有功電能、正 /反向無功電能、四象限無功電能，還具有多費(fèi)率控制，負(fù)荷曲線記錄，各相失壓、過壓、頻率超限記錄，數(shù)據(jù) LCD 顯示等多種功能。主站可以通過 RS485 總線對(duì)該電表進(jìn)行查表、設(shè)表、抄表等操作。軟件代碼采用 C/C++語言編寫，編碼效率高，可維護(hù)性好，便于實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，可 據(jù)用戶的需求對(duì)功能模塊進(jìn)行裁剪。 電子式電能表的硬件設(shè)計(jì) ① 多功能表總體結(jié)構(gòu) 電子式多功能電能表硬件的核心 MCU 主控制器，它負(fù)責(zé)按鍵輸入掃描、工作狀態(tài)檢測(cè)、計(jì)量數(shù)據(jù)的讀入、計(jì)算和存儲(chǔ)、電表參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)配置以及與外界的通信控制等。其主要功能單元包括 MCU 主控制器單元、電量計(jì)量模塊、紅外和 RS485 通信模塊、校表模塊、 EEPROM 存儲(chǔ)陣列等；其他輔助模塊主要有：時(shí)鐘日歷電路、工作異常報(bào)警電路、按鍵輸入電路、復(fù)位和看門狗電路、開關(guān)電源模塊和后備電池電路、大屏幕液晶顯示模塊和 LED 顯示模塊。多功能表總體結(jié)構(gòu)框圖如 圖 所 示。 ② 高性能主控制器單元 主控制器采用 NEC 公司 8 位單片機(jī)中的高檔產(chǎn)品 μPD78F0338。該款單片機(jī)為 120腳 QFP 封裝，單片集成有 60kB Flash、一個(gè)異步通信串行口、 404 段 LCD 驅(qū)動(dòng)器、高達(dá) 10MHz 的總線時(shí)鐘和 10 路 10 位精度的 ADC，并可通過簡(jiǎn)單的接口進(jìn)行在系統(tǒng)編程，極大地方便在線調(diào)試和軟件升級(jí)。并且支持高級(jí)語言，較好地滿足了多功能表任務(wù)繁多、數(shù)據(jù)量龐大、算法較復(fù)雜的功能要求。 ③ 串口復(fù)用通信單元 本電能表設(shè)有紅外本地抄表和 RS485 集中抄表兩種串行抄表方式，因?yàn)棣蘌D78F0338 僅有一個(gè)串口，故通信電路設(shè)計(jì)時(shí)采用串口復(fù)用技術(shù)。由 901 9014 和若干電阻等器件組成互補(bǔ)開關(guān)，由 MCU 的一個(gè) I/O 口來控制紅外和 RS485 通信方式的切換，如圖 所示。 圖 通信串行口復(fù)用電路 更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 11 ④ 高精度電量計(jì)量模塊 計(jì)量模塊由高精度專用電能計(jì)量芯片 SA990電流互感器和其他外圍電路元件組成 。 SA9904 是 Sames 公司生產(chǎn)的一款三相雙向功率 /電能計(jì)量芯片，可以計(jì)量有功 /無功功率、電壓、頻率、相序異常等，可以單獨(dú)計(jì)量每一相的用電信息，符合 IEC521/1036標(biāo)準(zhǔn)，可達(dá)到 1 級(jí)交流電能表的精度要求，各數(shù)據(jù)寄存器具有 24 位精度，可通過三線SPI 接口與 CPU 交換數(shù)據(jù)。從而可以較好地適應(yīng)多功能表需要計(jì)量多種電量數(shù)據(jù)的要求。 SA9904 引腳及其外圍電路圖如圖 所示。 圖 SA9904 引腳及其外圍電路圖 其中， CLK、 DO、 DI 構(gòu)成與 MCU 控制器的接口 ,用于傳輸控制命令和測(cè)得的電量數(shù)據(jù)， IIPs、 IIPt、 IIPr 用來對(duì)電流取樣， IVP IVP IVP3 用來對(duì)電壓取樣。 RS485 總線 RS485 的接口是 TLA/EIA485 所描述的接口。 RS485 總線抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。 RS485 總線抄表一般使用雙絞線作為網(wǎng)絡(luò)總線，對(duì)要求較高的系統(tǒng)可考慮選用帶光電隔離的、抗雷電及抗靜電放電沖擊的 收發(fā)器，直接使用 RS485 驅(qū)動(dòng)芯片即可構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)。 RS485 總線抄表方式技術(shù)簡(jiǎn)單、成熟，易于實(shí)現(xiàn)，且總線傳輸速率高，可靠性好。 更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 12 4 8 5 節(jié) 點(diǎn)（ 電 能 表 1 ）4 8 5 節(jié) 點(diǎn)（ 電 能 表 2 ）4 8 5 節(jié) 點(diǎn)（ 電 能 表 N ）? ?數(shù) 據(jù) 采 集 器4 8 5 總 線 圖 485 總線結(jié)構(gòu) 什么 是 RS485 典型的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)是 RS232和 ,阻抗等 .但不對(duì)軟件協(xié)議給予定義 區(qū)別于 RS232, RS485 的特性包括 1. RS485 的電氣特性：邏輯 “1” 以兩線間的電壓差為 +（ 2— 6） V 表示；邏輯 “0” 以兩線間的電壓差為 （ 2— 6） V 表示。接口信號(hào)電平比 RS 232C 降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與 TTL 電平兼容，可方便與 TTL 電路連接。 2. RS485 的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為 10Mbps 3. RS485 接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。 4. RS485 接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為 4000 英尺，實(shí)際上可達(dá) 3000米，另外 RS232C接口在總線上只允許連接 1 個(gè)收發(fā)器，即單站能力。而 RS485 接口在總線上是允許連接多達(dá) 128 個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力 ,這樣用 戶可以利用單一的 RS485 接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。 因 RS485 接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。因?yàn)?RS485 接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò) ，一般只需二根連線，所以 RS485 接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 RS485 接口連接器采用 DB9 的 9 芯插頭座，與智能終端 RS485 接口采用 DB9（孔） ，與鍵盤連接的鍵盤接口 RS485 采用DB9（針）。 RS485 串行接口標(biāo)準(zhǔn) （ 1）平衡傳輸 RS42 RS485 與 RS232不一樣，數(shù)據(jù)信 號(hào)采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為 A，另一線定義為 B。通常情況下，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器 A、B 之間的正電平在 +2~+6V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負(fù)電平在 2V~6V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。另有一個(gè)信號(hào)地 C，在 RS485 中還有一 “ 使能 ” 端，而在 RS422 中這是可用可不用的。更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 13 “ 使能 ” 端是用于控制發(fā)送驅(qū)動(dòng)器與傳輸線的切斷與連接。當(dāng) “ 使能 ” 端起作用時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài)，稱作 “ 第三態(tài) ” ，即它是有別于邏輯 “1” 與 “0” 的第三態(tài)。 （ 2） RS485 電氣規(guī)定 RS485 總線，在要求通信距離為幾十 米到上千米時(shí)，廣泛采用 RS485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。 RS485 采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至 200mV 的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。 RS485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。 RS485 用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用 RS485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián) 32 臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和 32臺(tái)接收器。 RS485 最大傳輸距離約為 1219 米，最大傳輸速率為 10Mbps。 平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100Kbps 速率以下，才可能使用規(guī)定最長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般 100 米長(zhǎng)雙絞線最大傳輸速率僅為 1Mbps。 終端主控制器與外圍電路的設(shè)計(jì) 用單片機(jī)作為智能系統(tǒng)的核心部件，是目前作為智能儀表設(shè)計(jì)的一般方法，在工業(yè)測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)，占主導(dǎo)地位的還是 8 位機(jī)和 16 位機(jī)，對(duì)本課題涉及的帶有 GPRS 模塊功能的數(shù)據(jù)采集終端的設(shè)計(jì)，運(yùn)用單片機(jī)的主要目的是構(gòu)成一個(gè)既能與 GPRS 模塊進(jìn)行交換數(shù)據(jù)，又能與電能表交換數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它所處理的信息量和復(fù)雜程度用 8 位 機(jī)己經(jīng)足夠了，對(duì)單片機(jī)主要的要求是帶有串行通信功能即可滿足要求，本課題選用 Atmel公司的 AT89C51 芯片主控制器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹如下。 AT89C51 芯片基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)中選用的單片機(jī)芯片 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8 位單片機(jī)。 AT89C51 單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，主要性能參數(shù)如下 [5]： AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32個(gè) I/O 線，兩個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)?級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89C51 可降至 0HZ 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方