【正文】 。在MSM7512B芯片上，數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制后送出的音頻信號(hào)（AO）和接收的待解調(diào)成串行數(shù)據(jù)的音頻信號(hào)（AI）是分開(kāi)的，而且不平衡的信號(hào)，因此必須配合外部接口電路變成平衡的信號(hào)再送到公用電話通信網(wǎng)的有線系統(tǒng)中。R37/R30和R38/R31的比值即為輸入、輸出的放大倍數(shù)，可根據(jù)需要選擇不同的阻值。通常電子電路都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。本文設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓等四部分組成。其中，電源變壓器將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)殡娐匪璧碾妷?，本文中?V電源。本文采用典型的穩(wěn)壓電源電路，電路圖如下所示：圖415穩(wěn)壓電源電路圖[10]如圖所示電路為輸出電壓 5V、。它由電源變壓器B，橋式整流電路D1～D4，濾波電容C2C10，防止自激電容C2C30和一只固定式三端穩(wěn)壓器(7805)極為簡(jiǎn)捷方便地搭成的。 220V交流市電通過(guò)電源變壓器變換成為交流低電壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路D1～D4和濾波電容C28的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的VIN和GND兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化)。此直流電壓經(jīng)過(guò)LM7805的穩(wěn)壓和C30的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為T(mén)TL電路或單片機(jī)電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡(jiǎn)捷方便等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。 5 電力線載波抄表系統(tǒng)集中器軟件的設(shè)計(jì)電力線載波抄表系統(tǒng)的硬件水平由于擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展使其成為可能，而軟件中繼技術(shù)的應(yīng)用使這種可能變成了現(xiàn)實(shí)。要使這種建立在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層面上的通信系統(tǒng)得以正確實(shí)施，優(yōu)秀的軟件和良好的協(xié)議是必不可少的。系統(tǒng)中各個(gè)單元都有對(duì)應(yīng)的軟件，整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)既是一個(gè)整體，又相互獨(dú)立，其間靠通信協(xié)議相互聯(lián)系。本章首先介紹集中器與上位機(jī)以及集中器與載波電表之間的通信協(xié)議，然后介紹集中器的軟件設(shè)計(jì)。本協(xié)議是參照電力部門(mén)規(guī)定的通信協(xié)議來(lái)編寫(xiě)的，在某些具體的數(shù)據(jù)格式上采用了特有的組織方式。協(xié)議的規(guī)定是為了使用方便、系統(tǒng)可靠。集中器系統(tǒng)軟件使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，這種語(yǔ)言具有功能浮點(diǎn)運(yùn)算、編程靈活和移植性好等優(yōu)點(diǎn)。(1) 軟件設(shè)計(jì)思想在設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：(a) 程序承擔(dān)的任務(wù)：任何一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，都有其具體的應(yīng)和明確的工藝要求，程序設(shè)計(jì)的首要任務(wù)就是確定程序承擔(dān)的任務(wù)；(b) 程序的時(shí)序性:單片機(jī)是按時(shí)序運(yùn)行的，所以程序設(shè)計(jì)到抄表任務(wù)的執(zhí)行順序和時(shí)間要求；(c) 程序的適應(yīng)性：所謂適應(yīng)性，就是要求設(shè)計(jì)出來(lái)的程序靈活性，主要考慮將來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)必要的修改，增加通用性。本文采用模塊化設(shè)計(jì)思想，將一個(gè)完整的程序分成若干個(gè)可以成某些任務(wù)的功能模塊，各模塊又分為若干子模塊，各子模塊之間立，又受主程序模塊的控制。使整個(gè)系統(tǒng)層次分明，邏輯清楚，便的編制、調(diào)試、修改和查錯(cuò)。利用模塊化技術(shù)，可以將錯(cuò)誤控制限在模塊內(nèi)部而不影響整體，提高了系統(tǒng)的可靠性、靈活性和可維護(hù)性。(2) 軟件設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)集中器要完成的功能，軟件結(jié)構(gòu)主要包括：主程序模塊(集中器接收上位機(jī)的命令、集中器抄收下位載波電表的數(shù)據(jù))、數(shù)據(jù)塊、時(shí)鐘模塊等。(a)上位機(jī)下發(fā)給集中器的指令全抄指令：上位機(jī)與集中器建立通信鏈路后下發(fā)的全抄指令，應(yīng)將存儲(chǔ)在RAM中的所有電表數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)；集中器和載波電表的通信主要指集中器根據(jù)上位機(jī)下載的定時(shí)抄收電表數(shù)據(jù)；根據(jù)上位機(jī)下發(fā)指令實(shí)時(shí)抄收電表數(shù)據(jù)。(b)時(shí)鐘模塊當(dāng)上位機(jī)下發(fā)校時(shí)指令時(shí)，MCU可對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行寫(xiě)操作，在定時(shí)抄表程序中，MCU要讀取時(shí)間數(shù)據(jù)，與上位機(jī)下載時(shí)間相比較，從而執(zhí)行相應(yīng)的程序。(c)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊集中器會(huì)將抄收回來(lái)的電表數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)。當(dāng)上位機(jī)下發(fā)抄表指令后，集中器便將存儲(chǔ)在RAM的所有電表數(shù)據(jù)讀出并發(fā)送至上位機(jī)。在所有的操作中，定時(shí)讀取各載波電表的數(shù)據(jù)是最主要的也是最復(fù)雜的，本文主要介紹集中器定時(shí)抄取載波電表數(shù)據(jù)的程序設(shè)計(jì)。上電復(fù)位信號(hào)使系統(tǒng)復(fù)位，系統(tǒng)都將重新進(jìn)行初始化，包括串口初始化等。接著檢測(cè)集中器和電表的數(shù)據(jù)庫(kù)是否存在后，才能保證抄表工作準(zhǔn)確；若數(shù)據(jù)庫(kù)已下載，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)下載完成并退出與上位機(jī)的通信后集中器進(jìn)入抄表狀態(tài)。圖51 抄表循環(huán)程序流程圖【8】MCU采用查詢(xún)的方式獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，當(dāng)讀取到的時(shí)間數(shù)據(jù)為設(shè)定抄表時(shí)間數(shù)據(jù)時(shí)，先判斷數(shù)據(jù)庫(kù)是否下載，接著判斷所有表已抄標(biāo)志，若為1，說(shuō)明系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行過(guò)抄表操作；若為0，說(shuō)明當(dāng)月的電表讀數(shù)還沒(méi)有抄取，于是啟動(dòng)抄表循環(huán)程序。從抄表循環(huán)程序退出來(lái)后，系統(tǒng)還會(huì)檢查到表是否成功，若成功為1，則證明所有表都已成功讀??；若為0，則說(shuō)明系統(tǒng)曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)抄表操作，但沒(méi)有把所有表的數(shù)據(jù)成功讀完，需重新調(diào)用抄表循環(huán)程序。在集中器的主程序中要不斷的查詢(xún)是否有上位機(jī)下發(fā)的命令，如果有則先根據(jù)上位機(jī)下發(fā)的命令，執(zhí)行相應(yīng)的程序，抄表循環(huán)程序流程圖如圖51所示。 集中器向上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸與集中器相連接的MODEM在進(jìn)行初始化設(shè)置時(shí)將自動(dòng)應(yīng)答功能開(kāi)啟，這樣呼叫方MODEM撥號(hào)后，等待集中器MODEM送來(lái)的載波信號(hào)，集中器MODEM檢測(cè)到預(yù)定的響鈴次數(shù)后便自動(dòng)摘機(jī)，然后與呼叫方進(jìn)行載波連接。如果雙方在預(yù)定時(shí)間沒(méi)有檢測(cè)到載波信號(hào)MODEM會(huì)自動(dòng)釋放線路，同時(shí)返回結(jié)果碼，一旦載波建立成功后，MODEM便會(huì)返回結(jié)果碼，表明雙方連接成功，可進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。集中器向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的流程圖如圖52所示。圖52 集中器向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖【8】如果串口接收到數(shù)據(jù)則開(kāi)始計(jì)時(shí)，并繼續(xù)查詢(xún)串口，若在10秒內(nèi)串口接收到數(shù)據(jù)，表示載波建立成功保持集中器與上位機(jī)的連接，開(kāi)始與上位機(jī)進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)傳送完成后，使MODEM從聯(lián)機(jī)狀態(tài)返回到命令狀態(tài)，延時(shí)一段時(shí)間后發(fā)送掛機(jī)命令，一次數(shù)據(jù)通信結(jié)束。若第一次響鈴10秒后還未接收到結(jié)果碼l，則表示載波無(wú)效，上次響鈴為有人打電話或者是連接出現(xiàn)錯(cuò)誤，集中器不與上位機(jī)連接而繼續(xù)運(yùn)行其他程序。發(fā)送完一包數(shù)據(jù)后，集中器若接收到上位機(jī)發(fā)送的“W”指令，說(shuō)明發(fā)送有錯(cuò)誤，要求重發(fā)本包數(shù)據(jù)。調(diào)制電路的工作過(guò)程是這樣的:從終端到中心的鏈路建立之后，先控制MOD2和MOD1使MSM7512B工作在接收狀態(tài)，使能“MODEM狀態(tài)中斷”，等待數(shù)據(jù)采集中心的應(yīng)答信號(hào)；當(dāng)有應(yīng)答信號(hào)時(shí)，MSM7512B的CD/引腳變的有效，觸發(fā)W77E58的“MODEM狀態(tài)中斷”，在中斷過(guò)程中，查詢(xún)是否為正確的應(yīng)答信號(hào)，如果是，則禁止“MODEM狀態(tài)中斷”，使能“發(fā)送數(shù)據(jù)空中斷”，控制DTRB和DTRA引腳使MSM7512B切換到發(fā)送模式，控制RTSB/引腳使能MSM7512B的發(fā)送，控制RTSB/引腳選擇M7512B的發(fā)送幅度為4dBm，然后就可以從存儲(chǔ)器中取出數(shù)據(jù)通過(guò)PSTN向數(shù)據(jù)采集中心發(fā)送數(shù)據(jù)，如果不是正確的應(yīng)答信號(hào)，則繼續(xù)等待應(yīng)答信號(hào)。MSM7512B的最高波特率為120ObpS，因此，設(shè)置W77E58的波特率時(shí)，最高不能超過(guò)1200bps，否則MSM7512B不能正常工作。[12]編程序的時(shí)候,主處理器和SSC P300之間的交互歸結(jié)為4個(gè)基本的子程序,就可以完成命令和數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。這四種操作分別是初始化、寫(xiě)、讀、中斷服務(wù)程序。 圖53 SSCP300初始化流程圖【18】圖54 SSCP300讀事務(wù)子程序圖55 SSCP300寫(xiě)事務(wù)子程序 主控制器在每次上電時(shí)必須初始化SSC P300系統(tǒng)信息,因?yàn)橄到y(tǒng)信息是掉電丟失的，系統(tǒng)信息是通過(guò)一個(gè)寫(xiě)操作寫(xiě)入SSC P300的。經(jīng)過(guò)初始化操作以后,主控制器就可以使用寫(xiě)操作發(fā)送數(shù)據(jù)包了，數(shù)據(jù)包的發(fā)送完成和數(shù)據(jù)包接收完成的通知(給處理器),需要使用讀操作來(lái)確定具體的中斷原因。數(shù)據(jù)包的獲取是通過(guò)讀操作來(lái)完成的。本章簡(jiǎn)單介紹了集中器的軟件系統(tǒng)。包括集中器與上位機(jī)以及集中器與載波電表之間的通信協(xié)議、集中器主程序的流程圖、集中器向上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸流程圖和單片機(jī)與擴(kuò)頻芯片SSCP300的數(shù)據(jù)傳輸流程圖。由于軟件設(shè)計(jì)不是本文的主要任務(wù)，在此不做詳細(xì)介紹。6 結(jié)論本系統(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(jiǎn)單易懂、安裝維護(hù)方便。這套系統(tǒng)的使用極大地減少電力部門(mén)的勞動(dòng)量，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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)系統(tǒng)稍加擴(kuò)充，便可完成對(duì)煤氣表、自來(lái)水表的自動(dòng)抄收，從而推進(jìn)智能化小區(qū)的建設(shè)。但在運(yùn)行中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，如與集中器連網(wǎng)的電話線有時(shí)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)的抄表成功率有時(shí)不高，這還有待改進(jìn)。自動(dòng)抄表技術(shù)這幾年發(fā)展很快，尤其是在網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量技術(shù)、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)飛速進(jìn)步的強(qiáng)勁支撐下，表現(xiàn)出與燃?xì)?、水、熱量等自?dòng)抄表技術(shù)的更加緊密地結(jié)合，并明顯加快了融入現(xiàn)代綜合化網(wǎng)絡(luò)測(cè)量技術(shù)的步伐。二十一世紀(jì)是網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，在計(jì)算機(jī)技術(shù)，微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的迅速發(fā)展下抄表方案也層出不窮。各種方案都有其特點(diǎn)，有其相適應(yīng)的應(yīng)用環(huán)境和存在的條件，不能一概而論，甚至在特殊情況下還需要將其結(jié)合在一起，揚(yáng)長(zhǎng)避短可發(fā)揮出更大的優(yōu)勢(shì)。相信自動(dòng)抄表系統(tǒng)會(huì)有更加廣闊的發(fā)展前景!致 謝感謝我的輔導(dǎo)老師陳興，本論文是在陳老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題到最后完稿無(wú)不滲透著陳老師的心血和智慧。陳老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)、忘我的工作熱情、不斷進(jìn)取的創(chuàng)新精神都是我學(xué)習(xí)的楷模。在我論文的撰寫(xiě)過(guò)程中給了我很多幫助和很好的建議。在此，謹(jǐn)向陳老師致以我最誠(chéng)摯的謝意!感謝我所有的專(zhuān)業(yè)課老師，感謝他們幾年來(lái)在各個(gè)方面對(duì)我們的關(guān)懷和指導(dǎo)。他們所講授的知識(shí)，開(kāi)闊了我的思路，培養(yǎng)了我與他人在學(xué)習(xí)和工作中的協(xié)作能力，使我受益匪淺。感謝論文主審和答辯委員會(huì)的全體成員，他們辛勤的工作和誠(chéng)懇的建議使得我的論文更加完善。感謝我的家人，是他們的支持和生活上無(wú)微不至地關(guān)心和幫助使我能夠順利完成學(xué)業(yè)。感謝我的合作伙伴王磊同學(xué)、以及其他所有同學(xué)，他們?cè)谖艺撐木帉?xiě)過(guò)程中給了很多幫助和很好的建議。感謝給予我關(guān)心和幫助的所有親人和朋友們。參 考 文 獻(xiàn)[1] [M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，1993.[2] [M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.[3] [D].安徽：合肥工業(yè)大學(xué)，2005.[4] [D].西安：西安科技大學(xué)，2006.[5] P300的小區(qū)自動(dòng)抄表系統(tǒng)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2005.[6] [J]. 應(yīng)用科技,2001, 28（1）：1718.[7] [M].北京：電子工業(yè)出版社，2008. [8] [D].太原：太原理工大學(xué)，2005.[9] 劉思久，[J].電器與儀表，2003， 40（456）：3741.[10] 模擬部分（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[11] [D].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2006.[12] [D].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué),2003.[13] 夏為民. 擴(kuò)頻技術(shù)在電力線載波通信中的應(yīng)用研究[M].南京:南京理工大學(xué),2002.[14] [J]. 昆明冶金高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2001, 17（1）：4446.[15] 劉剛，韓恒，[J].安康學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，19（2）：8386.[16] 周向紅，范偉. DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片及應(yīng)用研究[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2006， 25（2）：68.[17] 宋一弘,高樹(shù)江,[J]. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002， 18（4）：425427.[18] [J].沈陽(yáng)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，21（3）：2630.[19] 史賢俊, P300的電力線擴(kuò)頻載波通信電路的設(shè)計(jì)[J].國(guó)外電子元器件,2002， 1：47.