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基于单片机的电能表自动抄表系统的设计(最终版) 基于单片机的电能表自动抄表系统的设计(最终版)

格式:word 上传:2022-06-25 17:08:28

《基于单片机的电能表自动抄表系统的设计(最终版)》修改意见稿

1、“.....串行接口数据通信方式主要有并行数据通信与串行数据通信两种。考虑到串行数据通信只需要对数据传送线进行信息的传送,所需传输线条数极少,传送成本较低,特别适用于分级分层和分布式控制系统以及远距离通信之中,故本设计选择串行数据通信。接口电路是最常用的接口之,缺点是只能用于短距离的数据通信。接口在总线上允许连接多达个收发器,具有良好的抗噪声干扰性长的传输距离和多站能力等优点。在此我们选用接口。本设计采用公司生产的芯片作为通信收发器,芯片具有通信协议,可以带下位机个传输距离大于传输速率达。单片机可以通过总线方式与主控计算机相连,主控计算机可以向智能电表发出遥控指令,采集到当前的电量数据和历史数据,构成了主从式的通信应用系统。与的接口电路如图所示。图中为发送器使能端,为时发送器可以工作。为输入端,为输出端。当为时,发送器停止工作,且输出端为高阻......”

2、“.....为时允许接收器工作,为输入端,为输出端为时接收器被禁止,为高阻状态。通过和来控制收发器的工作状态,从而达到与主机通信的目的。数据集中器的结构原理图数据集中器主要由单元存储模块与数据采集器的通信模块与管理中心计算机的通信模块欠电压检测模块和电源模块等组成。其结构原理图如图所示图与管理中心通信欠电压检测单元电源模块与数据采集通信与抄表器接口模块存储模块将其与图的数据采集器结构原理图相比,两者之间很多功能模块具有相同之处,如存储模块通信模块和欠电压检测模块。合理利用两部分相似之处,对采集器中的部分硬件和软件进行修改,将其移植到对集中器的软硬件开发中,可以节约系统开发的时间,降低研制成本。集中器硬件电路的设计数据集中器中的单元同样采用的芯片,采用,用于对所辖只采集器的数据进行二次记录,提高数据的安全性。为提高系统的抗干扰能力,增加系统的可靠性......”

3、“.....两套总线系统各自采用相互隔离的电源进行供电。数据集中器用交流整流稳压后的电源供电,辅以免维护铅酸蓄电池以防断电。与卡抄表器的接口电路图中与的引脚相连,当有卡读卡机接入时,会调用中断子程序,去执行系统与卡读卡机的数据传输及参数设置等任务。,与单片机的,引脚相连,采用总线标准进行数据传输。电源模块系统中的电源模块是独立的,它不仅给数据集中器供电,同时也通过给数据采集器供电。因此,电源模块的设计很关键,为此专门设计了块电路板,由市电供电电路和蓄电池供电电路两部分组成,有效地提高了系统的抗干扰性。数据采集器的设计数据采集器的结构原理图数据采集器的硬件电路设计数据采集器的硬件电路主要根据上述结构原理图来设计,其中电源由数据集中器的电源通过总线供给,短路断路检测模块在设计时与光电信号输入模块集成在起。单元单元选用的芯片,其主要性能特点如下高性能的结构指令集精简,共有条指令......”

4、“.....其余都是单周期令时钟频率时,执行速度为多种硬件中断功能个中断源级深度硬件堆栈直接间接相对三种寻址方式。特殊特征低功耗睡眠模式四种可选振荡方式在线串行编程内置上电复位电路上电定时器和振荡启动定时器片内振荡的石门狗定时器可保证可靠运行程序代码保护,可防程序代码非法拷贝。工艺性能低功耗特性时典型值小于时典型值小于,低功耗睡眠模式下典型值小于低功耗高速技术全静态设计宽电压工作范围工业级温度范围。外围特性位路通道转换器带位可编程预分频器的位定时器计数器带预分频的位定时器计数器,当使用外部时钟时,在睡眠模式下仍可运行带位周期寄存器,前预分频器和后分频器的位定时器计数器个捕捉比较机时,位机屏蔽。其中通信中断子程序用来接收和解析管理中心下传的命令并执行相应操作,如开户时对采集器初始化表底数,上传燃气气表数据等操作......”

5、“.....其操作和数据采集器的存储器操作子程序类似。电源管理程序的设计电源管理程序是对电源模块进行管理,程序流程图如下图电源管理程序主要负责检测蓄电池的电压,根据电平高低进行恒流恒压浮充充电,充电过程中的各种状态由两个指示灯显示。亮表示恒流充电间隔亮表示恒压充电亮表示浮充充电闪亮表示浮充放置。数据采集器的软件设计在数据采集器的程序设计中,为了确保系统的可靠性和实时性,提高数据采集器程序的执行速度和精度,节约系统资源,这里采用汇编语言进行程序设计。软件的功能由各个子程序完成。主要的子程序有数据采集与处理通信中断存储器操作子程序和延时子程序。主程序主程序首先对单片机进行初始化,还包括堆栈指针设置端口的通信方式定时器的预分频系数和初值设置串行通信的控制寄存器和波特率寄存器的设置等,并且调用数据采集与处理子程序对燃气表进行流量采集......”

6、“.....通过通信中断子程序响应数据集中器的命令。其工作流程图如下图每采集个通道的数据,都要与光电采样电路标定的电平进行比较判断。采样由路标定结果如表所示。发讯电表可能出现的状况模拟量数字量断路信号高电平信号抖动状态信号低电平短路对于信号发生抖动其实是种临界状态,处在高低电平之间,在处理时直接将其剔除,等到下采集周期重新进行采样并判断。通讯中断子程序通信中断程序负责与集中器的通通信并执行数据集中器下达的各项指令,如图所示。在接收集中器命令帧时,为了防止长期处于侦听接收数据状态,进而影响对发讯燃气表的采集过程,所以对接收过程进行计时,从数据集中器唤醒数据采集器开始内数据未接收到或通讯字节接收时间间隔超过,则终止此次通讯。当数据接收完毕之后,需对命令帧进行检验,保证命令帧的可靠性。通过以下步骤实现检验报头......”

7、“.....任何步检验报错均视为干扰信号并中断检验,返回到主程序中。只有以上四个步骤的检验都通过,才确认为正确的命令帧。对通过校验的不同命令帧,数据采集器处理方法有所不同,但差别不大,均需经历以下几步检验命令所指采集器地址与采集器地址是否致通过总线读取存储器,获取所需表的抄收数据根据规定的应答帧格式建立应答帧④通过总线向数据集中器发送应答帧返回主程序。存储器操作子程序存储器操作子程序包括对的读操作和写操作,采用模式。读操作是在向数据集中器发送应答帧时进行的,写操作是在数据采集上来并处理好后进行的,这部分非常重要,因为系统旦工作后,记录的数据是绝对不能丢失的。延时自程序在数据采集器工作时,很多情况下需要延时环节。例如的,口的位模数转换需要采样时间个振荡周期,单片机采用晶振,故每个指令周期为毫秒,所以采样时间毫秒。在通道转换期间,对通道的操作都会引起模数转换中断......”

8、“.....因此,程序设计中的延时子程序相当重要,延时子程序的延时时间必须足够大,但又不能过大,以免影响整个系统的运行速度。对于长时间延时,般采用循环来实现结论智能型复费率电能表作为个智能型器件,十分适用于高层建筑密集的住宅区等密集用户区的集中管理,配合适当的通讯规约,可以方便的与管理计算机接口或通过集控器构成远程自动抄表网络。本设计方案采用低功耗器件,成本较低,便于集成。经过试验,本文所设计的复费率电能表的各项技术指标均达到国家多费率电能表的技术标准,具有定的推广价值和较好的市场前景。本文介绍的这种基于单片机的复费率单相电能表的主电路及通信接口电路,采用作为专用电量测量芯片以保证测量脉冲数的准确性,硬件日历时钟及参数存储采用总线器件以减少电路连线。综合设计使电能表的工作可靠性得到大大提高......”

9、“.....位比较器的最大分辨率为,的最大分辨率为位同步串行口同步异步通讯接口操作。由其特点可知,单片机功耗低精简指令集抗干扰性好可靠性高有较强的模拟接口代码保密性好,并且价格也较低,因此非常适合本系统的数据采集与通信。如下图所示存储模块为了提高数据的可靠性,每次采集的数据都写入数据采集器的存储器中,而不是的寄存器中暂存,这样可以确保干扰或断电时数据不会丢失。但这提高了对存储器的要求,如果只有两百万的写入次数,那两年后就失效了。通过比较......”

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