【導(dǎo)讀】提高能耗管理部門自動(dòng)化水平的需要，也是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)迅速發(fā)展的必然?？?，抄表實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)。出來的一種新的承載業(yè)務(wù)——通用分組無線業(yè)務(wù)。本文構(gòu)成的自動(dòng)抄表系統(tǒng)采用。式與智能電表連接，向上通過接入Inter，利用GPRS通信方式與監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器通信。統(tǒng)，并以此實(shí)現(xiàn)多功能的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。對(duì)用戶電能表的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、記錄和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能。數(shù)據(jù)傳輸形式的選擇………………………電子式電能表的硬件設(shè)計(jì)………………………第五章總結(jié)與展望.....

　　

【正文】 60M I C 2N59S I M 100 圖 SIM100 引腳圖 SIM100 模塊共有 60 個(gè)引腳，這 60 個(gè)引腳分為 5 類，即電源、數(shù)據(jù)輸入和輸出、音頻接口、控制接口。第 117 腳為電源部分，其中 18 腳均為電源 電壓輸入端， 914 腳更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 18 接地， 16 腳 VANA 為模擬電壓輸出， 17 腳為數(shù)字電壓輸出。 1925 腳為 SIM 卡引腳，2746 腳中奇數(shù)腳為鍵盤輸入引腳，偶數(shù)腳為接 RS232 輸入輸出引腳， 5360 腳為音頻接口，即麥克風(fēng)和受話器輸入腳， 20 腳為 SPI 時(shí)鐘。 34 腳為模塊啟動(dòng)開關(guān)， 36 腳為模塊復(fù)位信號(hào)。 GPRS 模塊 SIM100 與外圍電路設(shè)計(jì) 1. 電源電路： SIM100工作時(shí)共有三組電源，一是 SIM100模塊使用電源 PWR，其范圍 ，電源應(yīng)該具有至少 2A的峰值電流輸出能力；二是用于保證模塊與外部數(shù)字 接口的電平匹配的電壓 VDD_EXT，其范圍 ，該電源具有 50mA的輸出能力；三是用于給音頻電路提供電源 VANA，其電壓為 ，且該電源具有 50mA的輸出能力。顯然對(duì)于我們只傳輸數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)，用于模擬信號(hào)系統(tǒng)的 VANA電壓是不再需要的。本設(shè)計(jì)根據(jù)相關(guān)資料提供的參考電路設(shè)計(jì)了如圖 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 14 J un 2 008 S he e t o f F i l e : G : \ 自動(dòng)抄表系統(tǒng)硬件圖 \ M yD e s i g D r a w n B y :IN1O U T3GND2U6M I C 2930 0 B T IN2EN1O U T4ADJ5GND3U5M I C 2930 2B T+ 5VG N DE2100 uFR 18100 KR 20470E3100 uFR 1943KE4 uF 圖 電源參考電路圖 2. 工作狀態(tài)電路的設(shè)計(jì) SIM100 的 30 腳提供網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈輸出信號(hào)。網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈電路設(shè)計(jì)如圖 所示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 12 J un 2 008 S he e t o f F i l e : G : \硬件圖 \ M yD e s i g D r a w n B y :R 13 KR 15100 KR 14300Q1N P ND3L E D / G P I O 1P W R 圖 網(wǎng)絡(luò)指示燈電路圖 更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 19 根據(jù) SIM100 的文檔說明，可以從網(wǎng)絡(luò)指示燈上的亮熄信息來判斷 SIM100 的工作情況。狀態(tài)指示燈的亮熄情況與工作狀態(tài)關(guān)系見表 。 表 狀態(tài)指示燈亮熄與工作狀態(tài)關(guān)系表 LED 運(yùn)行狀態(tài) 工作狀態(tài) OFF 模塊未啟動(dòng) 64ms ON/ 1s OFF 模塊已經(jīng)啟動(dòng)，但未完成網(wǎng)絡(luò)位置登記 64ms ON/ 3s OFF 完成網(wǎng)絡(luò)位置登記 64msON/ 300ms OFF 正在進(jìn)行 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸 64ms ON/ 1500s OFF 移動(dòng)場(chǎng)景 (PDP context)已經(jīng)激活，未進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 3. 卡座電路的設(shè)計(jì) SIM卡是 GPRS模塊工作不可缺少的一個(gè)部分，它是連接 GSM網(wǎng)絡(luò)和 GPRS模塊電路的一個(gè)橋梁。由于 SIM100模塊支持外部 SIM卡，可以直接與 SIM卡或者 SIM卡連接。 SIM100模塊能自動(dòng)監(jiān)測(cè)和適應(yīng) SIM卡類型。設(shè)計(jì)的卡座部分的電路如圖 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 1 J un 20 08 S he e t o f F i l e : G : \ 硬件圖 \ M yD e s i g D r a w n B y :R 1022R922D1D3D2D4R 12 10KC6220 nFR 1122V C C6R E S E T5C L K4G N D1V P P2I / O3U4X 2 02S I M _V D DS I M _I / OS I M _C L KS I M _R S T 圖 卡座設(shè)計(jì)電路圖 圖中 R9R11是限流電阻，其值較小，主要起保護(hù)作用，在 SIM卡座各引腳的位置放置瞬變電壓抑制二極管 (TVS管 )是為了防止靜電損壞。 4. 復(fù)位電路 在應(yīng)用設(shè)計(jì)中只要將 /RESET 腳連接到 一個(gè)接地的 電容即可實(shí)現(xiàn)電路的復(fù)位作用。 在實(shí)際應(yīng)用中， RESET 和 ON/~OFF 可由 MCU 控制， MCU 通過對(duì) ON/~OFF 和RESET 的控制可以實(shí)現(xiàn)模塊的關(guān)機(jī)，具體程序?yàn)椋?MCU 先發(fā)命令 ( AT+CFUN=0， 1)，模塊開始注銷網(wǎng)絡(luò)登記，然后使 ON/~OFF 信號(hào)為反向有效 (0FF 有效 )，再使 RESET 有效 (低電平維持 100ms 以上 )，這樣就可以關(guān)掉模塊。模塊關(guān)機(jī)后的電流為 50uA。 關(guān)機(jī)更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 20 的時(shí)序如圖 ： O N / ~ O F F~ R E S E T2 0 0 m s1 0 0 m s 圖 模塊關(guān)機(jī)時(shí)序圖 本章小結(jié) 本章系統(tǒng)構(gòu)建了自動(dòng)抄表數(shù)據(jù)采集終端的硬件平臺(tái)，通過性能分析選擇了適合本系統(tǒng)的電子式電能表， 并介紹了電子式電能表的組成及工作原理； 分析了目前市場(chǎng)上的無線 GPRS 通信模塊，選擇了一款性價(jià)比較高的 SIM100 模塊，微控制器采用 8 位的單片機(jī)芯片 AT89C51，并對(duì)單片機(jī)和通信模塊做了簡(jiǎn)要介紹，包括 AT89C51 的外圍接口電路設(shè)計(jì)、與 GPRS 模塊 SIM100 的串口接口電路和 GPRS 模塊的外圍電路設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)；在硬件設(shè)備上基本實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的功能。 更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 21 第四章 電能遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的軟 件設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 軟件部分主要由監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信兩個(gè)模塊組成。監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)集中器通過 RS485 總線抄收各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的功能。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信模塊實(shí)現(xiàn)集中器通過 GPRS 方式與監(jiān)控中心通信的功能。 AT89C51 的主程序大部分是調(diào)用相應(yīng)的子程序來實(shí)現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的采集和通信功能，它是整個(gè)電表的設(shè)計(jì)主線。上電復(fù)位后進(jìn)入主程序，除了初始化程序和模塊啟動(dòng)程序外，其他部分是一個(gè)無限的循環(huán)過程，電表的所有功能都在這個(gè)循環(huán)里面執(zhí)行，除非系統(tǒng)掉電或者程序的干擾而跑飛，執(zhí)行的過程是不會(huì)跳出這個(gè)循環(huán)的。遠(yuǎn)程自 動(dòng)抄表系統(tǒng)的整個(gè)程序流程如圖 所示： 開 始初 始 化啟 動(dòng) S I M 1 0 0 模 塊模 塊 是 否 已 啟 動(dòng) ？ 啟 動(dòng) 通 信 模 塊向 終 端 發(fā) 送 抄 表 命 令時(shí) 延 ： 等 待 回 送 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 是 否 到 達(dá) ？數(shù) 據(jù) 長(zhǎng) 度 ≥ 最 小 長(zhǎng) 度 ？校 驗(yàn) 和 是 否 正 確 ？按 協(xié) 議 提 取 數(shù) 據(jù)保 存 數(shù) 據(jù)結(jié) 束否是否是是否否是 圖 主程序流程圖 更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 22 從主程序流程圖里面，可以清楚的見到，整個(gè)系統(tǒng)的暢通運(yùn)行，對(duì)每個(gè)子程序的要求是很高的，不僅僅在性能上要能夠達(dá)到要求，而且在子程序的嵌入上也要十分的注意。 系統(tǒng)軟件特點(diǎn) GPRS 自動(dòng)抄表系統(tǒng)的 另一 核心部分是 位于供電公司的 系統(tǒng)軟件，它遵循電力部國(guó)標(biāo)2021通訊規(guī)約，并有擴(kuò)展性。抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為 SQL數(shù)據(jù)庫，運(yùn)行于 WIN98/2021/XP、NT 的操作系統(tǒng)，易于使用。軟件所能管理的用戶 數(shù)量沒有限制。 系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)有： (一 )安全可靠：安全性由三方面構(gòu)成：第一， SQL 數(shù)據(jù)庫是大型的、多用戶的數(shù)據(jù)庫，它的安全性高，允許多用戶同時(shí)使用同一數(shù)據(jù)庫而不會(huì)破壞完整性，用它來做抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)引擎可以保證數(shù)據(jù)的安全；第二，系統(tǒng)對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)分級(jí)授權(quán)管理功能，通過檢查使用者的名字和授權(quán)密碼，賦予使用者相應(yīng)的操作權(quán)，借鑒銀行系統(tǒng)的密碼管理模式限制無關(guān)人員改變數(shù)據(jù)庫和硬件設(shè)置。第三，防火墻功能及完善的數(shù)據(jù)備份功能，防備系統(tǒng)受到人為的惡意攻擊，數(shù)據(jù)備份功能確保在硬件系統(tǒng)故障時(shí)，也能隨時(shí)在新的硬件設(shè)備上數(shù) 據(jù)無丟失地啟動(dòng)抄表系統(tǒng)。 (二 )完善的系統(tǒng)日志：系統(tǒng)日志記錄了進(jìn)入系統(tǒng)，離開系統(tǒng)，收費(fèi)，設(shè)置硬件，改變運(yùn)行參數(shù)操作等及操作者，操作時(shí)間，凡是改變數(shù)據(jù)庫的操作都被記錄下來。 (三 )抄表速度快：抄表快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，抄表時(shí) PC 機(jī)只讀采集器的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸采用 115200波特率，傳輸速度快，并對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊都有效驗(yàn)碼，保證了傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。 (四 )廣播對(duì)時(shí)功能：該功能使得系統(tǒng)中的所有電能表的時(shí)間基準(zhǔn)與 PC 機(jī)保持一致，對(duì)時(shí)成功后，由電池供電的電能表內(nèi)部時(shí)鐘，不再需要 PC 機(jī)的干預(yù)。因此，只要保證在對(duì)時(shí) 時(shí)刻， PC 機(jī)的時(shí)間是正確的，以后在運(yùn)行的過程中，改變 PC 機(jī)的時(shí)鐘并不會(huì)影響電能表的時(shí)間。 (五 )自動(dòng)抄表功能：按照設(shè)置的抄表開始時(shí)間和抄表間隔，到預(yù)定的抄表時(shí)刻，系統(tǒng)便會(huì)依次撥號(hào)去抄采集器或電表內(nèi)的數(shù)據(jù)。對(duì)于抄不上數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)抄或人工發(fā)命令補(bǔ)抄。 (六 )電量?jī)鼋Y(jié)功能：可以方便地定義總表，安裝和刪除總表，給總表分配分表。通過安裝適當(dāng)?shù)目偙恚Y(jié)合抄凍結(jié)數(shù)據(jù)功能，就可得某一特定的時(shí)刻的總表讀數(shù)，各分表的讀數(shù)（由此得到讀數(shù)和），就可以計(jì)算出某部分電路的電能損耗，為確定電費(fèi)提供依據(jù)。 (七 )電費(fèi)管理功能：收電費(fèi)前，統(tǒng)一抄錄一次電費(fèi)數(shù)據(jù)。當(dāng)確保數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)反映最近的電表讀數(shù)后，利用程序中的功能自動(dòng)計(jì)算出當(dāng)月用電量和電費(fèi)。交納電費(fèi)時(shí)，只需輸入用戶號(hào)，當(dāng)月用電量和電費(fèi)由程序填寫。每筆電費(fèi)都有詳細(xì)記錄，便于對(duì)帳。 更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 23 (八 )設(shè)備管理功能，如告警：開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過載告警、傾斜或移動(dòng)報(bào)警等；控制：對(duì)欠費(fèi)用戶進(jìn)行拉閘等。并提供停電數(shù)據(jù)保護(hù)功能，在停電 4872小時(shí)內(nèi)仍可抄表和監(jiān)控。本系統(tǒng)結(jié)合移動(dòng)公司的短信平臺(tái)，在告警時(shí)，可根據(jù)具體內(nèi)容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員。（九）用戶界 面清晰美觀，操作簡(jiǎn)單，具有完善的在線幫助功能。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析，繪制負(fù)荷曲線，作平衡分析，具有與銀行，客服中心的聯(lián)網(wǎng)功能。 子程序設(shè)計(jì) 電能表的軟件設(shè)計(jì) 多功能表主程序流程主要包括初始化、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、負(fù)荷曲線修補(bǔ)和事務(wù)處理等， 其 流程如圖 所示。 圖 主程序流程圖 日常事務(wù)處理流程集中體現(xiàn)了多功能表的大 部分主要功能，包括費(fèi)率處理、計(jì)量數(shù)據(jù)采集及處理、自動(dòng)抄表、電能脈沖輸出、校表模塊和掉電檢測(cè)及處理模塊等，其流程圖如圖 所示。 更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 24 圖 日常事務(wù)處理流程圖 RS485 串行通信子程序 采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的接口符合的 RS485總線接口標(biāo)準(zhǔn)，集中器只需按照定義好的協(xié)議通過串口接收數(shù)據(jù)。集中器與各監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間采用主從通 信方式，集中器做主機(jī)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)作從機(jī)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)響應(yīng)主機(jī)的數(shù)據(jù)通訊請(qǐng)求上傳數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)中給每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的地址號(hào)，此地址號(hào)唯一區(qū)別各監(jiān)測(cè)點(diǎn)。集中器抄收監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，主動(dòng)呼叫監(jiān)測(cè)點(diǎn)，發(fā)送控制指令讀取數(shù)據(jù)，指令中包含有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地址碼，只有當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)接到的地址碼與本機(jī)地址碼相符時(shí)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集器才響應(yīng)指令，發(fā)送數(shù)據(jù)，集中器接收數(shù)據(jù)。 更多相關(guān)精品文檔資源請(qǐng)?jiān)L問 68661508 索要 25 表 集中器與個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)通信幀結(jié)構(gòu) START ADDRESS FUNCTION DATA LRC END 1Byte 2 Byte 1 Byte 3 Byte 1 Byte 2 Byte 說明： START為起始標(biāo)志，占 1個(gè)字節(jié)，用來表示通訊頭； ADDRESS占 2個(gè)字節(jié)，表示各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地址； FUNCTION為命令號(hào)，包括 11H和 12H，其中 11H表示采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)， 12H表示集中器向監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)送指令； DATA為數(shù)據(jù)段，根據(jù) FUNCTION的不同而變化， 11H時(shí)為采集到的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)， 12H時(shí)表示集中器下發(fā)的指令； LRC為校驗(yàn)碼，采用 CRC校驗(yàn)； END為結(jié)束碼，表示命令的格式。集中器通過 RS485總線與監(jiān)測(cè)點(diǎn)串行通信流程如圖 ： 開 始集 中 器 呼 叫 監(jiān) 測(cè) 點(diǎn)返 回 碼 正 確 ？接 收