【正文】 15 腳背光正極 12345678910111213141516V S SV C CV0RSR /39。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 41?F 由主時鐘 CLKIN 分頻獲得，分頻系數(shù)由 SO 和 S1 決定 . 顯示電路 （ 1） LCD1602 液晶顯示屏是以若干個 5*8 或 5*11 點陣塊組成的顯示字符群。 U1 為差動輸入電壓的有效值 (V)。這個頻率是對有功功率信號經(jīng)過相當(dāng)長的時間累計后產(chǎn)生的，因此這個輸出頻率與平均有功功率成正比，有功功率的平均過程是隱含在數(shù) 字 —頻率轉(zhuǎn)換中完成的。電流通道和電壓通道的信號經(jīng)放大器放大后，通過 AD7755 內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為兩路數(shù)字信號，然后經(jīng)乘法、低通濾波、 遼寧科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 第 22 頁 數(shù)字頻率變換等電路的處理， AD7755 輸出與瞬時功率成正比的脈沖，并將此脈沖送至微處理器 MCU. 表 傳輸函數(shù)與通道增益框圖 S1 SO FlF4 G1 GO GAIN 0 0 0 0 1 0 1 0 1 2 1 0 1 0 8 1 1 1 1 16 (3)AD7755 的 CF 引腳可以提供脈沖常數(shù)為 16001MP/KWH(脈沖數(shù) /千瓦時 )，將此輸出脈沖用 LED 和光電 耦合 器隔離輸出，然后送入 MCU 的中斷輸入引腳，由 MCU 控制計量功率脈沖。 ⑦ 腳 DIP 封裝或可選 8 腳 SOIL 封裝 ⑧ 簡單的 3 線接口，與 TTL 兼容 (VCC=5V) ⑨ 可選擇的工作溫度范圍較廣 :40+85 攝氏度 ⑩ 與 DS1302 兼容，且對 VCCl有可選的涓流充電能力，雙電源管用主電源和備份電源供應(yīng)，備份電容管腳可由電池或者大電容輸入 (3)DS1302 引腳及其電路連接 X1,X2 接 的晶振引腳 GND，接地端 SCLK，串行時鐘， RST 復(fù)位引腳 I/O 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 VCCl,VCC2 電源供電管引腳 遼寧科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 V C C 21X12X23G N D4V C C 18I /O7S C L K6CE5D S 1 3 0 2 圖 DS1302 引腳圖 C20 . 1 u F3 2 . 7 6 8 K H z0 . 1 u FR110KR210KR310KV C CV C C3 . 6 VV C CV C C 21X12X23G N D4V C C 18I / O7S C L K6CE5D S 1 3 0 2P 1 1P 1 0P 1 2P 1 . 2P 1 . 1P 1 . 0A T 8 9 C 5 1 圖 DS1302 電路連接圖 電能的 采集和計數(shù)模塊 (1)功率計量部分實現(xiàn)對電流和電壓信號的采樣，產(chǎn)生功率脈沖功能。實時時鐘 /日歷電路提供秒、分、時、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可以自動調(diào)整，時鐘還可以通過 AM/PM來決定采用什么時制。 MAX232 芯片引腳如圖 所示 。 ② MAX232 芯片及其接口電路 遼寧科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 MAX232 芯片是由 MAXIM 公司生產(chǎn)，包含了 2 路接收器和驅(qū)動器的芯片，適用于各種 EIA232C 和 的通信接口。這種連接方式需要通過軟件來實現(xiàn)其握手功能，其連接圖 所示 : 圖 終端 /計算機與終端 /計 算 機連接的最簡單的方式 在本設(shè)計方案中，一端是單片機的電平轉(zhuǎn)換芯片，而另一端是網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，兩者三線相連，可以把 PC 機中的數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)上，實現(xiàn)遠程傳播。 “數(shù)據(jù)終端就緒 ”和 “數(shù)據(jù)設(shè)備就緒 ”兩根線也是交叉相連，使得兩臺設(shè)備都能檢測出對方是否已經(jīng)準(zhǔn)備好。當(dāng)兩臺 PC 系列機近距離點對點通信，或 PC 系列機與外部設(shè)備進行串行通信時，可將兩個 DTE 直接相連，而省去作為 DCE 的調(diào)制解調(diào)器 MODEM，這種連接方式稱之為零 MODEM 連接。 RS232C 規(guī)定的邏輯電平與一般的微處理器、單片機的邏輯電平不一樣 ,在實際的運用中把微處理器和單片機的信號電平 (TTL)轉(zhuǎn)換成為 RS232C 的電 平，或者對兩者進行逆轉(zhuǎn)換，這兩種電平的轉(zhuǎn)換由專門 的電平轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)。在該方案中，單片機與網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備連結(jié)在一起，在傳輸距離上不受什么影響，并且速度可以適當(dāng)?shù)姆艑挘栽谏闲袀鬏斈K中可以采 用 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)，來完成 TTL 電平到 CMOS 電平的轉(zhuǎn)換。2)抗干擾能力。 所謂標(biāo)準(zhǔn)接口，就是明確 定義了若干信號線，使接口電路標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，借助于串行通信標(biāo)準(zhǔn)接口，同類型的數(shù)據(jù)通信設(shè)備可以很容易的實現(xiàn)他們之間的串行通信。 (1)串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)接口 標(biāo)準(zhǔn)異步串行通信接口主要有以下幾類 : RS232C,RS232E。如何保證 WDT 正常運行也是一個關(guān)鍵的問題，要針對 WDT 失效的原因，采取多種措施，防止失效，從而進一步提高系統(tǒng)得可靠性 : ① 盡量減少干擾源的存 在，并且降低不可去除 干 擾的影響，如電源電壓的波動，尖峰，浪涌等，它們都是強度比較大的干擾源，要加強過濾與去除 : ② 對本機任務(wù)進行分流，合理的配置 CPU 的操作任務(wù)，能在上位機運行的功能，一般應(yīng)放在上位機上運行，因為上位機的運行環(huán)境良好，便于控制，從而減少本機出錯的概率 : ③ 對地址指針、過程控制程序中判斷轉(zhuǎn)換的條件狀態(tài)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行實時備份，當(dāng)由于數(shù)據(jù)被改而使 WDT 失效時，可以從備份 RAM 中恢復(fù)這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而也使得系統(tǒng)恢復(fù)。 ⑥ RESET:復(fù)位輸出， RESET是一個開漏型輸出引腳，只要 VCC 下降到最小允許 VCC值，這個引腳就會輸出高電平，一直到 VCC 上升超過最小允許值之后 200ms，同時它也受看門狗定時器控制，只要看門狗處于激活狀態(tài)，并且 WDI 引腳上電平保持為高或者為低超過了定時時間，就會產(chǎn)生復(fù)位信號， CS 引腳上 的一個下降沿將會復(fù)位看門狗定時器，由于這是一個開漏型的輸出引腳，所以在 使用時候必須 接上拉電阻。 ② SO:串行輸出， SO 是一個推 /拉串行數(shù)據(jù)輸出引腳，在讀數(shù)據(jù)時， 數(shù) 據(jù)在 SCK 脈沖的下降沿由這個引腳送出。時鐘可達 。在看門狗關(guān)閉時，電流小于 lOuA。 ② VCC 的降壓檢測和復(fù)位控制 。 X5405 具有簡單的三線總線工作的串行外設(shè)接口 (SPI)和軟件協(xié)作。 P2 口 ()是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O 口 )，當(dāng)訪問外部程序存儲器時，它是高 8 位地址。 ⑨ P0,P1,P2,P3 口 PO 口 ()是一個 8 位漏極開路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)時，它是地址總線 (低 8 位 )和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。如果是使用AT89C51 或其它內(nèi)部有程序空間的單片機時，此引腳接成高電平使程序運行時訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)程序指針 PC 值超過片內(nèi)程序儲存地址 (如 8051/8751/89C51 的 PC 超過 OFFF 均時，將自動轉(zhuǎn)向外部程序儲存器繼續(xù)運行。當(dāng)采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入 ； ⑤ RST:AT89C51 的復(fù)位信號輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對芯片復(fù)位時 ,只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機器周期以上的時間， AT89C51 便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)部均被設(shè)為已知狀態(tài) ； ⑥ ALEIPROG:ALE 是英文 “ADDRESS LATCH ENABLE”的縮寫，表示地址鎖存允許信號。在單片機內(nèi)部，它是一個反向放 大器輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 AT89C51 是一種性價比高，功能先進的 8 位微處理器，在許多的嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是內(nèi)部 4K 字節(jié)的 EPROM 為使用者提供了很大的方便，當(dāng)應(yīng)用程序較小時，不用為 CPU添加外擴的 CPU工作在低耗的狀態(tài)下，內(nèi)部的 RAM 的數(shù)據(jù)不會丟失。 ⑤ 芯片有 2 個十六位定時器 (計數(shù)器 )。 CPU 的選型 (1)CPU 是整個系統(tǒng)的核心部件，它直接影響系統(tǒng)的性能，對于本系統(tǒng)中選用的 AT89C51單片機，現(xiàn)對其功能引腳，電路特征作一個詳細的介紹。隨時抄，指在某種特殊的情況下，需要單獨的對某個用戶進行復(fù)查等。整體結(jié)構(gòu)如圖 所示 。在遠程抄表系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)計量準(zhǔn)確性的因素是脈沖信號是否有效。利用 C 語言寫采集器與 PC 機的通信程序，實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換。包括抄表系統(tǒng)的硬件設(shè)計，電路設(shè)計 ,抄表系統(tǒng)主要用來完成對電量的采集和計量工作以及與上位機（ PC）之間進行通訊。 (3)對于整個抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳送，以及芯片功能的實現(xiàn)，將會在后面 遼寧科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 的章節(jié)中詳細介紹。 遠程抄表系統(tǒng)構(gòu)成 圖 遠程抄表系統(tǒng)的組成 (1)如圖 所示的自動抄表系統(tǒng)體系。本設(shè)計中，力求搭建出遠程抄表系統(tǒng)的整體框 架，利用單片機為主題，結(jié)合通信技術(shù)，控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等設(shè)計出一套遠程抄表系統(tǒng)并最大限度的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抗干擾性，實時性和經(jīng)濟型。在這種情況下，傳統(tǒng)的管理模式暴露出種種弊端 ：一方面，由于用量管理內(nèi)容多，要處理的數(shù)據(jù)量大，從用戶建立到正常用量后抄表數(shù)據(jù)的記錄，存儲，統(tǒng)計，分析查找都十分繁瑣和困難。總線上掛接的節(jié)點個數(shù)因選用的接口驅(qū)動芯片而異，最多可以接 128 個節(jié)點。該標(biāo)準(zhǔn)采用集成電路，在一對平衡的互聯(lián)電纜上傳送差分信號，在接收端用差分接收器進行信號判決。接收端由解擴和解調(diào)器構(gòu)成，在接收端，利用與發(fā)送端相同的偽碼序列對收到的擴頻信號進行解擴 (擴 頻的反變化 )處理，還原成窄帶已調(diào)信號再經(jīng)過解調(diào)器后，原始信號就解調(diào)出來。當(dāng)前市場上應(yīng)用于電力線上的調(diào)制解調(diào)器一般是基于移頻鍵控 (FSK)調(diào)制方式，由于傳輸速率低 (一般不超過 2400bs)，而且抗 干 擾性能差、傳輸距離短，所以基本上是已經(jīng)被淘汰，而被廣泛使用的是擴頻調(diào)制解調(diào)器。即使是同一段電力 線路 ,其傳輸特性也會隨著各種電力負荷的投切而改變，所以通信設(shè)備的穩(wěn)定性和適應(yīng)不同線路的能力也很重要。還有大量的用電設(shè)備釋放出干擾，而這些干擾的瞬動頻率、周期、相位、變化很大 ，即產(chǎn)生連續(xù)變化的 干 擾 。信號衰減與跨相傳播的關(guān)系，通常的同相傳播的信號要比跨相傳播衰減要小 :信號衰減與電源相位的關(guān)系，有時高頻信號在工頻電源的每個相位范圍時會發(fā)生較大的衰減變化，這些電路上通常有大量電 容器或大功率電器，會引起高頻信號的急劇變化，而開關(guān)電源會向電力線上釋放大量的高頻干擾，從而影響正常的通信工作 。 首先，低壓電力線信號特性決定了電力載波傳輸?shù)膹?fù) 雜性。此高頻信號經(jīng)線路傳輸?shù)浇邮辗?，接收機通過 耦合 電路將高頻信號分離出來，濾去干擾信號后放大，再經(jīng)過解調(diào)電路還原成二進制數(shù)字信號。常用的模式有低壓電力線載波通信、 RS485 網(wǎng)等。使用這種通信方式，安裝調(diào)試方便，主要缺點是要申請頻點使用權(quán)，如果頻點選擇不合理，相鄰的兩個信道會產(chǎn)生相互的干擾。主機對集中器的呼叫主要通過撥號由交換機自動完成。由于目前星型連接節(jié)點造價高，安裝費用也比較高，在 ARMS 系統(tǒng)中無法采用。在這種方式下，信道的通信數(shù)據(jù)量較大，要求有一定的傳輸速率和帶寬。以往耗能表的抄收采用人工方式 ,不能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實時性 ,會造成大量的人力、物力及時間上的浪費 ,也可能造成錯抄、漏抄、估抄的現(xiàn)象 ,給收費人員和住戶帶來很大的麻煩 ,甚至造成很多不必要的糾紛。 信息化社會在逐步改變?nèi)藗兊纳罘绞脚c工作習(xí)慣的同時 ,也對一些傳統(tǒng)的理念提出了挑戰(zhàn)。據(jù)資料披露，美國在 1990 年度，共有 791 項 AMR 應(yīng)用項目，其中約有 550 萬臺電表實現(xiàn)了自動抄表 。 遠程抄表系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電力部門。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 V 頁 1. 緒論 .....................................................................................................................................1 遠程抄表系統(tǒng)的國內(nèi)外概況 .......................................................................................1 上層星型通信方案 ................................................................