基于遠程自動抄表系統(tǒng)設(shè)計分析

盧漢華

【摘 要】文章結(jié)合作者近年來的工作經(jīng)驗，對遠程制動抄表系統(tǒng)設(shè)計進行了簡要的分析，主要從系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計、功能實現(xiàn)等方面進行分析，希望通過分析能夠給廣大同行工作者提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】遠程；自動抄表；系統(tǒng)設(shè)計；分析；研究

1 系統(tǒng)功能描述

在遠程自動抄表系統(tǒng)中，最值得研究的就是其系統(tǒng)內(nèi)的三部分。一般而言，主站端的作用就在于能夠有效地收集好多種計算機數(shù)據(jù)，并采納有效數(shù)據(jù)，而客戶端則是在單片機的抄表模塊的和依據(jù)有效的串行數(shù)據(jù)通信接口的基礎(chǔ)上構(gòu)建的一種電能計量儀表。而其運作模式就是通過RS-485串行通信接口來不斷滿足客戶端的各類需求，從而促使客戶端的超標模塊能夠真正地做到與數(shù)據(jù)采集計算機系統(tǒng)連接在一起，最終實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的有效傳輸。眾所周知，數(shù)據(jù)進行相互的交換，這一過程實際就是使用人終端的智能電表在RS-232協(xié)議的作用下，實現(xiàn)將具體的數(shù)據(jù)和信息實現(xiàn)傳達和輸送，最終到達抄表終端模塊，而抄表終端在接受到具體的信息指令以后，就會執(zhí)行相關(guān)的操作，將已經(jīng)保存好的數(shù)據(jù)以及相關(guān)信息，及時發(fā)送給 上一級的計算機數(shù)據(jù)采納和處理系統(tǒng)，這就是遠程抄表系統(tǒng)工作的普遍或基本的規(guī)律。

通過以上這些分析，給這個終端單片機抄表模塊明確肯定了下面的功能。

第一，在具體的運行過程中，首先要選用220V的交流電作為主要的供電方式，而這樣也可以促使終端模塊的各類數(shù)據(jù)運行等工作正常進行。為了在沒有外部電力得情況下正常供電，要配備一塊備用電池。

第二，斷電系統(tǒng)關(guān)閉以后，并不是將信息鎖定或者刪除，而是能偶針對用戶的用電量，將信息進行全面的存儲與儲存。

第三，事實上，對于抄表終端以及智能電表在利用RS-232開展相應(yīng)的通訊工作的時候，RS-485才是真正的能夠?qū)⑦h方的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的信息采集和整理的比給工具。

第四，實現(xiàn)了終端模具的時時鐘功能得以實現(xiàn)，而這一功能的實現(xiàn)，無疑就是對于使用人的用電數(shù)據(jù)的檢測提供了更為便利的條件。

2 系統(tǒng)分析

對于遠程自動抄表系統(tǒng)而言，最為主要的就是兩個種類的電能表，主要是沖脈電能表以及智能電能表，針對這兩種電能表，筆者進行以下幾個方面的說明：

脈沖電能表：輸出的脈沖串與轉(zhuǎn)盤數(shù)目是成正比的。 智能電能表：按照智能表的輸接口，將通信方式分成了兩大種類，而智能電表之所以能夠?qū)崿F(xiàn)通訊，實際是因為串行口轉(zhuǎn)換成了具體的編碼樣式。

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

3.1 系統(tǒng)供電方式設(shè)計

本設(shè)計的輸入電源和輸出電壓分別是220V以及+5V，220～5V的電壓轉(zhuǎn)換是供電模塊具有的功能。設(shè)計計劃如同下面所敘述的：準備220V的電壓同時要確保交流電能夠抗干擾、能夠防雷，隨后，利用220/18V變壓器降壓，在降壓完成后要利用過橋式整流電路實現(xiàn)18V左右的直流電壓，最后經(jīng)過一列的隔離濾波等實現(xiàn)系統(tǒng)正常運作應(yīng)有的5V電壓。

3.1.1 正常條件下供電電路

主要采用交流電源供電方式，實現(xiàn)+5V電源。在取得了18V直流電壓后要注意轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器件，從而獲得+5V電壓。

3.1.2 備用電池充電電路

事實上，系統(tǒng)的外部電源對于系統(tǒng)的正常供電以及對備用電池進行充電是同步的，充電管理芯片可以完成充電電路的主要功能，1-16節(jié)的鎳氫電池或者鎳鎘電池均可以適用。在失去了外部供電后，依然可以實現(xiàn)主動切換備用電池供電。

3.2 系統(tǒng)基本電路設(shè)計

實現(xiàn)最終的數(shù)據(jù)收集和通訊，依靠的是抄表終端的兩個必備的串口，這樣才促使RS-232、電表以及RS-485相互連通。實際上，有兩種方案可以選擇，下面對這兩種計劃方案進行對照比較。

方案一，選用增強型單片機（兩個串口驅(qū)動器的W77E58）在雙串口功能的基礎(chǔ)上，比單串口單片機花費少的同時穩(wěn)定性也增強了。

方案二，選用單串口驅(qū)動器，但是單片機要外加拓展芯片16C550，這一方案的硬件的成本要高同時，穩(wěn)定性也差一些。

3.2.1 控制核心W77E58單片機

在上文中，筆者提到，單片機的功能以及具體的要求，在于實際的計劃進行對比時，我們可以看到，在本設(shè)計中，采用雙串口的單片機的優(yōu)勢還是很大的。這種雙串口的單片機實際是華邦公司生產(chǎn)的，是W77E58，其比較顯著的特點是指令集和51系列的單片機實現(xiàn)了多方位的兼容，而這就意味著，在智能化的監(jiān)督控制系統(tǒng)中，使用該系列的單片機配合整體而言還是比較成功的，事實上，單片機共有兩個加強型串口以及具有32KB的大存儲容量的存儲器，是Flash的專門存儲器。而對于始終振蕩電路而言，必要的就是控制時間的定時控制信號單元，而單片機的時鐘脈沖序列Y主要是時鐘震蕩的電路給予提供支持的。對于復(fù)位電路而言，電阻（1K）、電容（22UF）以及IN4149二極管是主要的三部分。其優(yōu)勢在于不僅可以滿足可靠復(fù)位，而且能夠降低相應(yīng)的對地阻抗，抗干擾能力得以提升，值得說明的是，二極管能夠快速釋放電容電量，為短時間內(nèi)實現(xiàn)復(fù)位提供了有利條件。

3.2.2 W77E58單片機核心電路

之所以在使用中一般情況下選擇地址鎖存器為單片機系統(tǒng)總線進行擴展，是因為單片機的I/O引腳受到了限制。在本設(shè)計中，采用了鎖存器74LS373作為單片機擴展的系統(tǒng)總線，實際是為了實現(xiàn)單片機以及機存儲器SRAM6264，這一存儲器實際是有8KB的存儲容量的。同時，在5V的單電源的狀態(tài)下，它的輸出端以及輸入端和TTL的電路能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的兼容。

3.3 掉電數(shù)據(jù)保護功能的實現(xiàn)

在單片機控制系統(tǒng)中，為了當系統(tǒng)再次上電后能夠正確地讀取一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，一般情況下要確保這些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)掉電后不會消失，。所以，對通訊數(shù)據(jù)進行斷電系統(tǒng)關(guān)閉之后的保護，要在本設(shè)計中體現(xiàn)出來。對于掉電數(shù)據(jù)保護，主要是用系統(tǒng)擴展易失性的RAM并配合電池的方法，當然，采用系統(tǒng)擴展非易失性的ROM也可以實現(xiàn)。而EEPROM為能夠擦除能夠編寫程序ROM ，技術(shù)的發(fā)展，會推動EEPROM擦寫速度的加快和容量的提高，將來可以把它當作非易失性的RAM使用。

3.4 基于RS-232、RS-485串行通信接口電路設(shè)計

在實際使用中，單片機要與另外的單元進行通訊，一般不當作獨立的控制單元存在。

對于單片機而言，主要的通訊接口就是串行接口，而在人們的日常生活中，對于單片機系統(tǒng)通訊而言，TTL電平實際是使用比較普遍的電平，盡管，在單片機中，串口的輸出信號并沒有比較明顯的差異，但是，對于RS-485而言，串行通訊是行業(yè)內(nèi)常用的協(xié)議，而最大的不同就在于電平不同，電平必須要外接口進行相應(yīng)的電平匹配。

RS-232既是電氣和物理的雙重標準，但RS-485只是電氣標準，沒有限定現(xiàn)實其電氣特性所必需的物理環(huán)境，所以可以選用RS-232的物理標準。所以這很顯然使得單片機系統(tǒng)中實現(xiàn)RS-485通信變得方便。為了使其能夠完成較長距離的傳輸，使用時依然使用單片機的串口，但是信號傳遞過程中要使用RS-485協(xié)議。

4 結(jié)語

總而言之，在遠程自動抄表系統(tǒng)設(shè)計的過程中，想要體現(xiàn)出智能化的效果，就需要在設(shè)計的時候必須要掌握相關(guān)的核心技術(shù)，并且按照實際的情況進設(shè)計，唯有如此，才能將完整的遠程自動抄表系統(tǒng)設(shè)計出來。

【參考文獻】

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]