【導讀】8路脈沖輸出電能計量芯片AD7755能夠把居民的用電量轉(zhuǎn)換為一定。74HC164串入并出8位移位寄存器和LED顯示器能夠?qū)崟r循環(huán)顯示8. 戶居民的用電量。AT24C16通過I2C總線和單片機連接，單片機將居民的。單片機將其保存的數(shù)據(jù)讀出，從而實現(xiàn)掉電保護。與抄表集中器相連，接收抄表集中器下達的抄表、清零等命令。機聯(lián)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳或命令的下達。中心計算機根據(jù)一天中電費不同價格的時間分割點讀取用戶的用電量，從而可以實現(xiàn)電能表的復費率功能。如果在電能表外圍接入電平控制的低。、RS-485電平與TTL電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路……………………、終端系統(tǒng)硬件設計…………

　　

【正文】 3AT24C64 的存儲器單元地址為 2 個字節(jié)，因此，字節(jié)寫的格式根據(jù)不同的器件會有所不同，字節(jié)寫的幀格式如圖所示。在發(fā)出停止條件后，對于這類非易失性的存儲器，都要經(jīng)歷一個寫周期后才能再次對該芯片進行操作。 圖 AT24C01/02/04/08/16 字節(jié)幀格式 ② 頁寫 頁寫操作能對存儲器地址連續(xù)的單元進行小批量的數(shù)據(jù)存儲。這里同樣存在單字節(jié)和雙字節(jié)存儲器單元地址的問題。 AT24CＸＸ的讀寫操作包括當前地址讀、指定地址讀和系列讀三種情況。對于讀操作，不存在寫周期需延時等待的問題，即在發(fā)生 一次讀操作后，可以馬上再進行讀寫操作。 山東科技大學學士學位論文 串行 E2PROM芯片 AT24CXX 29 ③ 當前地址讀 當前地址讀是指讀出上次操作（讀或?qū)懀┑淖詈蟊辉L問單元的下一個地址的數(shù)據(jù)，只要器件沒有斷電，上次操作的那個單元地址將一直被保存著，因此不再需要提供下一個單元的地址。其操作格式只需提供讀命令后，數(shù)據(jù)即被讀出。 ④ 指定地址讀 指定地址讀是指讀出指定單元的數(shù)據(jù)。該操作首先要通過 1 個寫入讀出數(shù)據(jù)的地址操作，習慣上稱為偽啟動，在得到操作的當前地址后，再進行與當前地址讀一樣的操作。因此，指定當前地址讀的數(shù) 據(jù)幀格式中出現(xiàn) 2 次啟動信號， ⑤ 系列讀 系列讀是指在當前地址讀或指定地址讀的基礎上，如果主動器件不斷提供同步脈沖 SCL 信號，而且不發(fā)出非應答信號，下一個地址單元的數(shù)據(jù)將通過 SDA 線被串行送出，直至主動器件發(fā)出非應答信號為止。 無論是當前地址讀還是指定地址讀后的系列讀，都不存在連續(xù)讀數(shù)的個數(shù)受頁寄存器大小的限制，即不存在頁內(nèi)回卷的問題。當讀出的數(shù)據(jù)單元到達最大一個單元時，下一個被讀出的單元地址將為最小的地址單元，如讀到 AT24C04 的最大地址單元為 1FFH 時，下一個讀數(shù)單元為 000H。 AT24XX接口電路 單片機與 AT24C16 的接口電路如圖 所示。 AT24C16 的 SDA、 SCL分別與單片機的 和 引腳相連， AT2401 的器件地址 A A A0引腳， WP 引腳接地，使寫保護功能無效。 山東科技大學學士學位論文 串行 E2PROM芯片 AT24CXX 30 圖 單片機與 AT24C16 的接口 山東科技大學學士學位論文 RS485 接口與應用 31 6 RS485 接口與應用 RS485 簡介 RS485 是 1983 年電子工業(yè)協(xié)會 (EIA)為了擴展 RS422 的應用范圍在其基礎上制定的標準， RS485 接口在總線上是容許連接 多達 32 個收發(fā)器，可以擴展到 128 或 256 個。 RS485 最大傳輸速率為 10Mbps，最大傳輸距離為 1219 米。 因為 RS485 接口組成的半雙工網(wǎng)絡，一般只需二根連線，所以RS485 接口均采用屏蔽 平衡雙絞線 傳輸。 平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在 l00Kbps 速率下才能使用規(guī)定最長的電纜長度，只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。因此， RS485 更適合短距離的數(shù)據(jù)傳輸。在實際應用中， RS485 總線的傳輸速率常選擇在 9600bps 及以下。 RS485 是一個電氣接口規(guī)范，它規(guī)定了平衡驅(qū)動器和接收器的電器 特性而沒有規(guī)定插件傳輸電纜和通信協(xié)議。 RS485 接口采用差分方式傳輸信號，并不需要相對某個參考點來檢測信號系統(tǒng)，只需檢測兩線之間的電位差即可。但必須注意，收發(fā)器只有在共模電壓不超過一定范圍（ 7— 12V）的條件下才能正常工作。當共模電壓超出此范圍時，就會影響通信的可靠性甚至損壞接口。 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。 、 RS485 電平與 TTL 電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路 RS485 的驅(qū)動接口部分通常由 Maxim 公司生產(chǎn)的差分平分器首發(fā)芯片MAX481/483/485/487/489 等，每種型號的芯片內(nèi)部均集成了一個驅(qū)動器和一個接收器。 MAX481/483/485/487 為 8 引腳封裝，其引腳分布與典型工作電路如圖所示，引腳功能說明如下。 山東科技大學學士學位論文 RS485 接口與應用 32 RO：接收器輸出端。若 A 比 B 大 200mV， RO 為高；反之為低電平。 RE：接收器輸出使能端。 RE 為低時， RO 有效；為高時， RO 呈高阻狀態(tài)。 DE：驅(qū)動器輸出使能端。若 DE＝ 1，驅(qū)動器輸出 A 和 B 有效；若 DE＝ 0，則它們呈高阻態(tài)。 若驅(qū)動器輸出有效，器件作為線驅(qū)動器用，反之作為線接收器用。 DI：驅(qū)動器輸入 端。當 DI＝ 0，有 A＝ 0， B＝ 1；當 DI＝ 1，則 A＝ 1， B＝0。 GND：接地。 A：同相接收器輸入和同相驅(qū)動器輸出。 B：反相接收器輸入和反相驅(qū)動器輸出。 VCC：電源端，一般接 +5V。 圖 MAX485 發(fā)送 接收 輸入 輸出 輸入 輸出 /RE DE DI A B /RE DE AB RO X 1 1 1 0 0 0 + 1 X 1 0 0 1 0 0 + 0 0 0 X Z Z 0 0 輸入開路 1 1 0 X Z Z 1 0 X Z 表 MAX485 的收發(fā)功能 當 RE 為低電平時， MAX485 數(shù)據(jù)輸入有效；當 DE 為高電平時， MAX485數(shù)據(jù)輸出有效。 多機通信 圖 所示為一主多從的總線型連接方式。在總線的末端加入兩個山東科技大學學士學位論文 RS485 接口與應用 33 100～ 300Ω 的電阻，以實現(xiàn)通信線路的阻抗匹配，從而消除反射、吸收噪音。 單片機的全雙工串口，通過設置可以方便實現(xiàn)多機通信。在多機通信中，主機通常把從機地址作為 8 位數(shù)據(jù)（第九位數(shù)據(jù)為 1）發(fā)送。因此，MCS51 構(gòu)成的多機通信系統(tǒng)最多允許 255 臺從機（地址為 00H— FEH），F(xiàn)FH 作為一條控制命令由主機發(fā)送給從機的 SM2=1. 多機通訊的過程可以如下： 1 首先從機初始化，開中斷，讓其以方式 2 或 3接收（ 9 位異步通訊方式），置位 SM2， REN 位，允許接收，那么當 SM2=1的時候，只有當接收到的第 9 位數(shù)據(jù)（ RB8）等于 1（接收到的為地址幀）的時候，前 8 位數(shù)據(jù)送入接收 SBUF，置位 RI，產(chǎn)生中斷。如果接收到的第 9 位數(shù)據(jù)位 0，則將接收到的數(shù)據(jù)幀丟棄。 2 此時主機可以先將從機地址發(fā)送給各個從機系統(tǒng)，各個從機的串口接收到第 9 位數(shù)據(jù) RB8 為 1，由于SM2=1,置位 RI,各個從機相應中斷，在中斷服務程序中判斷主機送來的地址是否與本機地址相符合（ 這個地址是由軟件編寫人員自行設定的），若相符，在上位機發(fā)送停止位后，下位機給上位機發(fā)送確認信號。并更改 SM2=0，設置為點對點通信。若不符，則保持 SM2=1. 3 第三步主機開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀，此時前面地址相符合的從機， SM2=0，主機發(fā)送的數(shù)據(jù) RB8=0，這樣只有SM2=0 的相符的從機可以產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)中斷，激活中斷標志位 RI，進入中斷服務程序，去接收數(shù)據(jù)。其他的從機因 SM2=1，又 RB8=0，不能激活中斷標志 RI，不能進入中斷，則把接收到的數(shù)據(jù)丟失不做處理。從而保證了這個數(shù)據(jù)通信的正確性。 綜上所述 SM2 的 功能是： 當 SM2=1 和收到 RB8=1 時，能產(chǎn)生接收中斷 RI=1。該狀態(tài)用于接收地址。 當 SM2=0 和收到 RB8=0 時，能產(chǎn)生接收中斷 RI=1。該狀態(tài)用于接收數(shù)據(jù)。當 SM2=1 和收到 RB8=0 時，不能產(chǎn)生接收中斷 RI=1。 該狀態(tài)拒絕接收數(shù)山東科技大學學士學位論文 RS485 接口與應用 34 據(jù)。 圖 一主多從的總線型連接方式 山東科技大學學士學位論文 抄表集中器 35 7 抄表集中器 GPRS 通訊技術(shù)介紹 通信是自動抄表技術(shù)中的關(guān)鍵，也占據(jù)了投資的大部分。數(shù)據(jù)通信的設計要綜合考慮地理環(huán)境、用戶用能行為、技術(shù)水平、管理體制和投資成本等因 素。在國外己有許多發(fā)展成熟的自動抄表系統(tǒng)，他們采用的信息傳輸方式有 :電視電纜、電力線載波、無線電波和公用電話網(wǎng)等。 GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務的簡稱，構(gòu)建在 GSM 網(wǎng)絡基礎之上，對原有的 GSM 網(wǎng)絡子系統(tǒng)和無線系統(tǒng)的設備及功能進行了升級和增強，被稱為 系統(tǒng)。 GPRS 采用了與 GSM 同樣的無線調(diào)制標準、同樣的帶寬、同樣的跳頻規(guī)則和同樣的 TDMA 幀結(jié)構(gòu)，因此現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡可以很容易地提供 GPRS 業(yè)務。它支持 TCP/IP 協(xié)議，是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，無需經(jīng) 過 PSTN 等網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)接，就可直接將數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式與 Inter 互傳。因此 GPRS 業(yè)務在無線上網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測、交通監(jiān)控、移動辦公等行業(yè)中具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。 GPRS 的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 如圖 所示， GPRS 網(wǎng)絡是對 GSM 的平滑升級，通過在 GSM 系統(tǒng)的無線側(cè)新增 PCU（ Packet Control Unit)作為分組接入和控制單元，在網(wǎng)絡側(cè)新增 SGSN(Serving GPRS Support Node)和 GGSN(Gateway GPRS Support Node)實施用戶管理和分組支撐，將 電路交換系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)合二為一，從而實現(xiàn)系統(tǒng)資源的有效利用，拓展系統(tǒng)功能。 GSN 是 GPRS 網(wǎng)絡中最重要的網(wǎng)絡節(jié)點。 GSN 具有移動路由管理功能，它可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，并可以連到 GPRS 寄存器。 GSN 可以完成移動臺和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換。 GSN 可以是一種類山東科技大學學士學位論文 抄表集中器 36 似于路由器的獨立又備，也可以與 GSM 中的 MSC 集成在一起。 GPRS 服務支持節(jié)點 SGSN(Serving GPRS Support Node)。的主要功能是對移動終端進行鑒權(quán)和移動性管理，建立移動終端到 GGSN 的傳輸通道，接收從 BSS 傳送來的移動終端分組數(shù)據(jù)，通過 GPRS 骨干網(wǎng)傳送給 GGSN或 圖 GPRS 網(wǎng)絡 者將分組發(fā)送到同一服務區(qū)內(nèi)的移動終端。 SGSN 還可以集成計費網(wǎng)關(guān)、邊緣網(wǎng)關(guān) (負責實現(xiàn) GPRS 網(wǎng)絡之間的互連 )和防火墻的功能。 GPRS 網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點 GGSN(Gateway GPRS Support Node) 。 GGSN 主要是起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡連接，如 ISDN、 PSPDN和 LAN 等。有的文獻中，把 GGSN 稱為 GPRS 路由器，負責存儲己經(jīng)激活的 GPRS 用戶的路由信息。 GGSN 可以把 GSM 網(wǎng)中的 GPRS 分組數(shù)據(jù)包進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠端的 TCP／ IP 或 網(wǎng)絡。 GGSN 是連接 GPRS 網(wǎng)絡與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的節(jié)點。 GGSN 接收移動終端發(fā)送來的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)至相應的外部網(wǎng)絡，或接收來自外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，通過隧道 (Tunnel 技術(shù)，傳送給相應的 SGSN。另外 GGSN 還可具有地址分配、計費、防火墻功能。 SGSN 和 GGSN 兩節(jié)點可分可合，即它們的功能既可以由一個物理節(jié)點全部實現(xiàn)，也可以由不同的物理節(jié)點來實現(xiàn)。每個 GGSN 和 SGSN 都至少擁有一個網(wǎng)內(nèi)固定 IP 地址，它們都應有 IP 路由功能，并能 與 IP 路由器山東科技大學學士學位論文 抄表集中器 37 互連。 GPRS 骨干網(wǎng)絡是 IP 的網(wǎng)絡，提供 GPRS 內(nèi)部和 GPRS 之間的通信。對外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡來說， GPRS 系統(tǒng)中的 GGSN 就是一個路由器，實現(xiàn) GPRS骨干網(wǎng)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡 ( 網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)或 ATM網(wǎng) )之間的路由尋址功能。因為采用相同的協(xié)議， GPRS 可以看作是 Inter 的子網(wǎng)，能夠使用 GPRS的移動終端可以視為移動主機。每一個 GPRS 終端都有一個自己的 IP 地址，并可以依據(jù)此尋址。 PCU(分組控制