远程自动抄表系统设计
远程自动抄表系统设计
因 此 主 控 制 器 可 以 直 在本系统中 ， ２ ２ ０ Ｖ的 单相 交 流 电作 为 有 一 个 串 口驱 动 器 ， ３驱 动 器 的 电源 输 入 ， 输 出 为稳 定 的 ＋５ Ｖ电压 。 供 电模 接 选 用 华邦 公 司 的具 有两 个 串 １
７ Ｅ ５ ８ 单 片 机 或 者 采 用一 般 单 串 口单 片 终端模块 的正 常工作 ； 系 统 具 有 备 用 电 池 块 用 来 实 现 ２ ２ ０ ～５ Ｖ的 电 压 转 换 。 设 计 方 Ｗ ７ 机 外加 串 １ ３ 扩展芯片例如１ ６ Ｃ ５ ５ ０ 来 扩 展 出 供 电功 能 以 保 证 在 断 电 情 况 下 的 供 电 。 案 如下 ： 首 先２ ２ ０ Ｖ的 交 流 电通 过 防雷 抗 干
１ 系统功 能描述
冲 方 式 技 术 简 单 但 在 传 输 过 程 中容 易发 生 ＋５ Ｖ电压 。
３ ． １ ． ２备 用 电 池 充 电 电路
远 程 抄 表 系 统 主 要 由主 站 端 数 据 采 集 丢 失 脉 冲 或 产 生 多 脉 冲 现 象 ， 而 且 不能 重
计算机 、 客 户端基于单片机的抄表模块 、 具 新 发 送 ； 而具有 串行接 Ｉ ： １ 输 出 方 式 的 智 能
备 用 电 池 充 电 电 电表 则 可 以 通过 相关 协 议 将 采 集 的 多项 数 备 用 镍 氢 电池 进 行 充 电 。
分组成 。 客 户 端 的 自动 抄表 模 块 与 数 据 采 据 进 行 可 靠 的远 程 传 输 ［ １ １ 。 因而 本 文 中采 用
接， － ４ ８ ５ 串行 通 信 接 口相 连 的 电 能 表 为 具 有 串 行 通 信 接 １ ３的 智 能 电 ＭＡＸ７ １ ３ 来完 成 。 ＭＡ Ｘ７ １ ３ 系列是 Ｍａ ｘ ｉ ｍ公
无线远传水电表远程抄表系统设计方案带IC卡控制
无线远传IC卡水电表方案第二局部系统介绍一、概述远程抄表系统是为提高水表、电表等能耗参数的综合计费管理水平而设计的新兴技术。
它以全自动的抄表方式取代了传统的人工抄表方式，和同类抄表系统相比，具有网络构造自适应、免调试、免维护、运行稳定、方便扩展的特点。
该系统采用先进的无线网络数据传输技术，对居民用水、用电的使用状况进展实时采集，实现数据的集中存储和统一管理，减少了人工劳动，极大地提高了工作效率，为有关部门管理、统计、分析能源使用情况提供依据，使管理更科学、更高效。
1、应用范围✧供水公司✧电力公司✧物业公司✧企业单位✧学校宿舍等2、系统功能✧实时抄表功能✧冻结抄表功能✧设备档案管理✧用户档案管理✧数据统计分析✧报表查询打印✧操作权限管理✧缴费结算管理✧数据异常诊断✧数据备份恢复二、参照标准和标准文件✧GB/T 778.1-2007 冷水水表和热水水表〔第1局部：标准〕✧GB/T 778.2-2007 冷水水表和热水水表〔第2局部：安装要求〕✧GB/T 778.3-2007 冷水水表和热水水表〔第3局部：试验方法和试验设备〕✧CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件✧信部无[2005]423 号"微功率〔短距离〕无线电设备管理暂行规定"✧JJG596-2012 电子式电能表✧JJG596-2012 电子式电能表检定规程✧IEC62052-11交流电测量设备通用要求、试验和试验条件✧GB/T17215.321-2008 1级和2级静止式交流有功电度表✧DL/T 645-1997 多功能电能表通信规约✧信部[2005]423号微功率〔短距离〕无线电设备的技术要求三、系统介绍远程抄表系统是我公司结合自身先进技术和用户实际应用需求，而推出的一套具有极高性价比的自动抄表系统。
该系统秉承我公司在同类产品十余年的丰富经历，借鉴并结合了国内外数家著名同类产品的先进技术思路，运用了先进的计算机网络技术、无线网络技术、自动控制技术等，是目前国内最先进的远程抄表系统之一。
远程电力抄表系统的设计
计 算 机 与 网 络 创 新 生 活
３ ９
远 程 电力抄表 系统 的设计
刘 力 军 汤新 广
（ １河北 经 贸大学信 息技 术 学 院
河北 石 家庄 ０ ０ ６ ） ５ ０ １
（ ２中国 电子科技 集 团 第五 十 四研 究所 河 北 石 家庄 ０ ０ ８ ） ５ ０ １
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｍ ｏ ｅ Ｍ ｅ ｅ － ａ ｉ ｇ Ｓ ｓｅ ｉ ｇ Ｐｏ ｒ Ｌｉ ｅ Ｃａ ｒ ｅ ｓｇ ｆＲｅ ｔ ｔ ｒ Ｒｅ ｄ ｎ ｙ ｔ ｍ Ｕｓｎ ｗｅ ｎ ｒ ｉ ｒ
Ｄａ ａ Ｃｏ ｍ ｕ ｉａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｔ ｍ ｎ ｃ ｔｏ ｃ ｎ ｌ ｇ
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基于物联网的远程抄表系统的设计与实现
技术优势：高可靠性、低延迟、 自组网等特点
数据加密与安全传输技术
数据加密技术：采用对称加密算法对数据进行加密，保证数据传输过程中的机密性和完整性。 安全传输技术：利用VPN技术建立安全的通信通道，保证数据在传输过程中的安全性和可靠性。 加密算法选择：选择国际标准的加密算法，如AES、RSA等，保证数据的安全性。
测试数据：准备测试数据，用于验 证系统的功能和性能
测试方案设计与执行
测试目标：验证系统的准确性和稳定性 测试环境：搭建模拟抄表场景，准备测试数据和设备 测试方法：采用黑盒测试和白盒测试相结合的方式，对系统的各个功能模块进行测试 测试过程：按照测试计划逐步执行测试用例，记录测试结果并进行分析
测试结果分析与评价
实际应用与效果 评估
系统部署与实施
硬件设备选择：根据 需求选择合适的硬件 设备，如智能电表、 数据采集器等。
网络架构设计：设计 稳定、安全的网络架 构，确保数据传输的 可靠性和安全性。
系统软件安装与配置 ：安装远程抄表系统 软件，并进行相关配 置，包括数据库设置 、用户权限管理等。
现场安装与调试：派遣 专业技术人员到现场进 行设备安装、调试，确 保系统正常运行。
系统集成与接口技术
系统集成：将远程抄表系统的各个 模块进行整合，实现数据采集、传 输、存储和分析等功能。
技术实现：采 用 M QT T 协 议 实 现 数 据 传输，使用RESTful API进行数据交 互，保证系统的稳定性和可扩展性。
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接口技术：定义系统各模块之间的 通信协议和数据交换标准，确保数 据传输的准确性和实时性。
基于物联网的远程抄表 系统的设计与实现
汇报人：
基于PLC的远程自动抄表系统的设计与实现
基于PLC的远程自动抄表系统的设计与实现目前我国能源浪费现象比较严重,政府正在大力号召节能,优秀节能方案的提出势在必行。
能源效率检测、分析、控制方案可以从人员合理利用和能源合理规划等方面实现节能。
基于PLC的远程自动抄表系统,是实现能源效率检测、分析、控制的基础和重点。
因为所有的检测、分析、控制工作,都必须在取回数据后才能进行。
通过对读回来的数据的检测和分析,从而实现人员合理利用和能源合理规划等节能方案。
基于PLC的远程自动抄表系统的成功开发,为能源效率检测、分析、控制方案的实施打下了坚实的基础。
不久的将来,这套系统有望在工业现场得到应用,为国家节能事业做出贡献。
本文设计了一个基于PLC的远程自动抄表系统。
这个系统的作用是从带有通信接口的仪表(主要是电能表)中读取需要的参数。
整个系统以RS485通讯协议为基础,以网络为传输介质,以PLC为采集和控制模块,从而实现数据的采集和传输。
所有的操作,最终都通过上位机来执行。
该远程自动抄表系统主要采用PLC 技术采集电能参数,并以工控组态软件STEP7-Micro/WIN为开发工具,采用梯形图编程语言,对PLC进行编程,使电脑和电能表可以进行数据的通信。
其中,PLC技术主要用于发送采集各种电能参数命令,对电能参数的读取进
行控制和对读回的电能参数进行计算转换。
程序完成后通过西门子S7-200PLC
与上位机连接,并进行了较长时间的实验测试,实验过程中能够稳定的从各种带有串口的电能表中读回需要的电能参数,实验结果令人满意。
电能表远程抄表系统设计与实现
电能表远程抄表系统设计与实现摘要：随着科技的不断进步，电能表也得到了许多创新和改进。
远程抄表系统的出现极大地提高了电能抄表的效率和准确性。
本文介绍了电能表远程抄表系统的设计原理、功能特点以及实现方法，并对其在现实生活中的应用和前景进行了讨论。
引言：电能是人类生产生活中必不可少的能源，电能表作为计量电能的工具也扮演着重要的角色。
然而，传统的电能抄表方式存在着许多不便之处，如需要人工上门抄表、存在数据误差等。
为了提高抄表的效率和准确性，远程抄表系统应运而生，成为了电能行业的重要发展方向。
一、设计原理和功能特点远程抄表系统主要由电能表、通信模块、数据中心以及用户终端组成。
电能表通过内部的数据采集模块将电能数据转换成数字信号，并通过通信模块将数据发送给数据中心。
用户终端可以通过网络或手机端等方式实时查看电能数据以及电费情况。
此外，远程抄表系统还具有以下功能特点：1. 自动化抄表：远程抄表系统可以实现全自动化的抄表过程，不再需要人工上门抄表，大大提高了抄表的效率；2. 准确性高：数据采集模块能够精确地采集电能数据，消除了传统抄表中可能出现的人为误差；3. 实时监测：用户可以通过终端设备实时查询电能使用情况，了解电能消耗情况，方便合理规划能源使用；4. 费用统计：远程抄表系统可以自动记录每月的电费情况，并生成详细的费用统计报表，方便用户查看和管理。
二、实现方法电能表远程抄表系统的实现主要使用了以下技术：1. 通信技术：系统使用无线通信技术（如4G、NB-IoT等）或有线通信技术（如以太网、RS-485等）与数据中心进行数据传输。
通信技术的选择要根据实际情况来决定，如地理位置、通信费用等因素；2. 数据采集技术：系统采用数据采集模块将电能数据进行采集和转换。
数据采集模块能够实时读取电能表的数据，并将其转换成数字信号传输给通信模块；3. 数据存储和处理技术：数据中心需要具备足够的存储和处理能力，能够接收、存储和分析大量的电能数据。
远程抄表系统的设计与实现
远程抄表系统的设计与实现1. 引言1.1 研究背景远程抄表系统作为现代智能水表管理的重要组成部分，具有极大的便利性和效率性。
传统的抄表方式需要人工逐个去用户家中进行抄表，费时费力且容易出现差错，而远程抄表系统通过无线通讯技术和智能管理软件实现了远程抄表，极大地提升了抄表的效率和准确性。
随着科技的不断发展和物联网技术的普及应用，远程抄表系统已成为水务管理部门不可或缺的工具。
而随着城市化和工业化的发展，用户数量不断增加，传统的抄表方式已无法满足快速高效的管理需求。
设计和实现一套高效稳定的远程抄表系统显得尤为迫切和重要。
研究远程抄表系统的背景，不仅可以帮助我们了解其发展历程和应用场景，更可以为我们设计和实现更好更高效的远程抄表系统提供参考和借鉴。
本文将深入探讨远程抄表系统的设计与实现，旨在为相关领域的研究和实践工作提供有益的指导和参考。
1.2 研究目的远程抄表系统的研究目的是为了解决传统抄表方式存在的诸多问题，如人工误差、效率低下、成本高昂等。
通过引入先进的远程监测技术，实现水、电、气等能源的远程抄表，并能将数据实时传输至管理中心，从而提高抄表的准确性和效率。
远程抄表系统的研究目的还包括提升能源管理的智能化水平，为用户提供更加便捷的服务体验，降低企业的运营成本，同时为环保节能事业做出贡献。
通过本研究，可以进一步推动远程抄表技术的发展，提升其在能源管理领域的应用价值，推动行业发展。
【字数：131】1.3 研究意义远程抄表系统的设计与实现在当前社会中具有重要的意义。
远程抄表系统的推出可以极大地提高抄表效率和准确性，降低人力资源成本，提高工作效率。
通过远程抄表系统的应用，可以实现智能化管理和监控，及时发现和解决问题，提高供水、供电等公共设施的运行效率和质量，确保用户的正常使用。
远程抄表系统的推广应用也有利于推动科技进步，促进信息化建设，推动传统行业向现代化转型升级。
远程抄表系统的研究与应用具有重大的社会意义和经济效益，在提高行业发展水平、促进社会进步和节约资源方面具有重要的推动作用。
远程抄表的人工智能设计
远程抄表的人工智能设计近年来，随着人工智能技术的不断发展和应用，各个领域都在尝试将其运用到相应的业务中，以提高效率、降低成本。
远程抄表也成为了人工智能技术应用的领域之一。
远程抄表的人工智能设计能够实现自动化、智能化的抄表过程，为抄表工作带来了极大的便利和高效。
一、智能抄表系统的设计原理远程抄表的人工智能设计主要依靠计算机视觉和数据分析技术来实现。
通过安装在抄表区域的摄像头，智能抄表系统能够对电表、水表等进行实时监测，并将数据传输到服务器中进行处理和分析。
然后，系统将通过人工智能算法对数据进行解析和识别，从而准确获得抄表数据。
系统将抄表数据上传至相应的平台，实现远程抄表。
二、智能抄表系统的关键技术智能抄表系统的设计离不开以下几个关键技术的支持：1. 计算机视觉技术：通过计算机视觉技术，系统能够对电表、水表等设备进行实时监测和图像采集。
计算机视觉技术包括目标识别、图像分割、特征提取等，能够精确地捕捉到抄表数据。
2. 人工智能算法：通过人工智能算法，系统能够对监测到的图像数据进行解析、识别，从而准确获得抄表数据。
人工智能算法包括图像处理、模式识别、机器学习等，能够大大提高抄表数据的准确性和效率。
3. 数据传输和处理技术：通过优化的数据传输和处理技术，智能抄表系统能够实现将抄表数据快速传输至服务器，并进行实时处理和分析。
数据传输和处理技术包括网络通信、数据压缩、数据加密等，能够保证数据的安全性和可靠性。
4. 远程控制技术：通过远程控制技术，智能抄表系统能够实现对抄表设备的遥控和管理。
远程控制技术包括远程开关、远程监测、远程配置等，能够使抄表过程更加智能化和便利。
三、智能抄表系统的优势和应用前景远程抄表的人工智能设计相较于传统的抄表方式，具有以下优势：1. 高效准确：智能抄表系统能够实现自动化、智能化的抄表过程，大大提高了抄表效率和准确性。
2. 节省成本：智能抄表系统不需要人力去现场抄表，节省了人力资源成本。
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远程自动抄表系统设计摘要:随着我国国民经济和电力事业的迅速发展,实现各种用户仪表的自动抄录具有重要意义。
利用本地和远程自动抄表技术,可以实现自动抄表并达到实时监控电能表的目的,同时减少人工上门抄表、数据输入等繁杂又容易出错的劳动,提高工作效率,真正做到用电管理自动化。
自动抄表系统成为电力公司解决抄表问题的一种选择。
本论文主要介绍了基于单片机的远程自动抄表系统用户终端模块的硬件设计。
该模块主要完成数据的采集和发送功能,本文主要解决了下面四个方面的问题:一是供电方式的硬件电路设计;二是掉电数据保护功能的设计;三是RS-232、RS-485串行通信设计;四是实时时钟功能的设计。
关键词:单片机远程自动抄表系统485总线232总线1 系统功能描述远程抄表系统主要由主站端数据采集计算机、客户端基于单片机的抄表模块、具有串行数据通信接口的电能计量仪表三部分组成。
客户端的自动抄表模块与数据采集计算机通过RS-485串行通信接口相连接,实现数据传输。
远程抄表系统的工作原理是:用户终端的智能电表通过RS-232协议将数据传送给抄表终端模块,抄表终端在收到命令后把存储的数据信息发送给上级数据采集计算机,这样就完成了一次数据交换。
本次毕业设计主要是研究客户端基于单片机的电能表远程抄表系统终端的实现方案和硬件设计。
综合考虑各种因素之后,将该终端单片机抄表模块所需实现的主要功能定义如下。
第一，正常情况下采用市电(220 V交流电)供电的方式,即采用交流电源即能维持终端模块的正常工作;系统具有备用电池供电功能以保证在断电情况下的供电。
第二，具有数据掉电保护功能,能保存用户用电电量等信息。
第三，抄表终端与智能电表、远方数据采集计算机分别通过RS-232和RS-485协议进行通信。
第四，终端模块具有实时时钟功能,便于实时测量用户用电电量。
2 系统分析应用于远程自动抄表系统的电能表有脉冲电能表和智能电能表两类。
脉冲电能表:能够输出与转盘数成正比的脉冲串[1]。
智能电能表:可以通过串行口以编码方式进行通信,按照智能表的输出接口通信方式划分,智能电能表可分为串行通行接口型和低压配电线载波接口型两大类[1]。
电能表的两种输出接口比较:输出脉冲方式技术简单但在传输过程中容易发生丢失脉冲或产生多脉冲现象,而且不能重新发送;而具有串行接口输出方式的智能电表则可以通过相关协议将采集的多项数据进行可靠的远程传输[1]。
因而本文中采用的电能表为具有串行通信接口的智能电表。
3 系统硬件电路设计3.1 系统供电方式设计由于本模块的使用现场环境相对特殊,故对于电源的设计必须充分考虑到系统供电的稳定性和可靠性。
长期以来单片机系统中使用的集成电路器件绝大多数在5 V或3 V的典型电压下工作。
为了避免采用多电源供电方案带来的供电模块设计过于复杂等问题,在设计本单片机系统时所采用的集成器件的典型工作电压均为5 V。
在本系统中,220 V的单相交流电作为电源输入,输出为稳定的+5 V电压。
供电模块用来实现220～5 V的电压转换。
设计方案如下:首先220 V的交流电通过防雷抗干扰电路,接着利用220/18 V变压器降压,再经过桥式整流电路得到18 V左右直流电压,再接着通过一系列的隔离滤波进入直流转换稳压器件LM2575最终得到系统正常工作所需要的5 V电压。
另外,考虑到现场存在停电的可能性,还应该设计系统的备用电源。
备用电源可以采用比较常见的镍氢电池,当系统正常供电时,电池处于充电状态,对于充电的管理可以选用比较常用的电源充电管理芯片MAX713来管理备用电池的充电过程。
当现场停电时,自动转为备用电池给抄表终端系统供电[7]。
3.1.1 正常条件下供电电路系统在正常运行时采用单相交流电源供电方式,提供给单片机稳定的+5 V电源。
可以采用典型的单相桥式整流电路得到18 V直流电压,后通过直流转换稳压器件LM2575转换得到系统正常工作所需的+5 V电压。
3.1.2 备用电池充电电路系统在由外部电源正常供电的同时对备用镍氢电池进行充电。
备用电池充电电路的功能主要由电源充电管理芯片MAX713来完成。
MAX713系列是Maxim公司生产的快速充电管理芯片,适合1～16节镍氢电池或镍镉电池的充电。
它可以通过简单的管脚电压配置进行编程来实现对充电电池数量和最大充电时间的控制。
当系统失去外部市电供电电压以后自动切换为由备用电池供电。
3.2 系统基本电路设计由抄表系统结构原理图可知,抄表终端要使用两个串口分别对上层和下层通信,一个串口用作RS-232,用来和电表进行通信;一个串口用作RS-485,用来和数据采集计算机通信。
由于一般的51单片机只有一个串口驱动器,因此主控制器可以直接选用华邦公司的具有两个串口驱动器的W77E58单片机或者采用一般单串口单片机外加串口扩展芯片例如16C550来扩展出第二个串口[5]。
下面对这两种方案做简单的对比。
方案1:采用具有两个串口驱动器的增强型单片机W77E58。
由于串口驱动器在单片机内部,所以不用外部再增加硬件设备就可以实现双串口功能,同时这种方案的稳定性好也比较可靠,而且相对于采用单串口单片机外加串口扩展芯片16C550成本要低一些。
方案2:采用具有一个串口驱动器的单片机外加串口扩展芯片16C550。
这种方案是对单片机扩展了一组外部寄存器,硬件投入比方案1多,系统稳定性没有方案1好。
3.2.1 控制核心W77E58单片机根据上文所述对单片机功能的要求以及方案的对比,本设计采用华邦公司的双串口单片机W77E58。
W77E58单片机内含2个增强型串口和32 kB大容量Flash存储器,指令集与51系列单片机完全兼容,非常适合在智能化监控系统中使用[6]。
时钟振荡电路是CPU所需要的各种定时控制信号的必备单元,它为单片机提供时钟脉冲序列。
复位电路由22uF的电容和1 k的电阻及IN4148二极管组成。
在满足单片机可靠复位的前提下,该复位电路的优点在于降低复位引脚的对地阻抗,可以显著增强单片机复位电路的抗干扰能力;二极管可以实现快速释放电容电量的功能,满足短时间复位的要求。
3.2.2 W77E58单片机核心电路单片机的核心电路包括单片机W77E58、单片机系统中常用的地址锁存器芯片74LS373和存储器SRAM6264。
由于单片机的I/O引脚有限,实际应用中常采用地址锁存器进行单片机系统总线的扩展。
本设计中地址锁存器74LS373用来扩展单片机的系统总线,以连接单片机和存储容量为8kB的片外随机存储器SRAM6264。
SRAM6264采用+5 V的单电源,所有的输入端和输出端都与TTL电路兼容。
WE为写信号,CS为片选信号,OE为输出允许信号,D0～D7为8位数据线,A0～A12为13根地址线[3,7,8]。
3.3 掉电数据保护功能的实现在单片机控制系统中,通常要保证一些重要的数据在系统掉电后不丢失,当系统再次上电后能够正确地读取这些数据。
本设计中就需要实现一些通信数据的掉电保护功能。
实现掉电数据保护功能的方法有很多,常用的有系统扩展易失性存储器(RAM)外加电池的方法和系统扩展非易失性存储器(ROM)的方法。
其中系统扩展非易失性存储器的方法中常使用EEPROM和FLASH作为存储介质。
EEPROM也称为可擦除可编程ROM(Electrically Erasable PROM),随着技术的发展,EEPROM的擦写速度将不断加快,容量将不断提高,将可作为非易失性的RAM使用。
由于所设计的系统中需要实现掉电数据保护功能的数据不多,所以选用支持IIC总线数据传输协议的串行EEPROM AT24C04作为系统的掉电数据保护介质,它拥有512×8bit的存储容量,具有结构紧凑、存储容量大等特点。
它的IIC接口简单、操作方便,特别适合存储单片机控制系统中一些重要参数[7,11]。
3.3.1 IIC总线简介IIC(Inter-Integrated Circuit)总线是由PHILIPS公司开发的由数据线SDA和时钟线SCL构成的两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围设备。
IIC总线最主要的有点是简单性和有效性。
由于接口直接接在组件之上,因此IIC总线占用的空间非常小,减少了电路板的空间和芯片管脚的数量,降低了互联成本。
但要注意IIC总线的接口一般为开漏或开集电极输出,所以在实际电路连接时需要加上拉电阻[5]。
3.3.2 掉电数据保护电路设计由于所选用的W77E58单片机没有IIC总线接口,所以我们要用单片机的I/O口模拟IIC总线的时序来实现芯片的读写功能。
用单片机的普通I/O口模拟IIC总线的硬件连接非常简单,只需要使用W77E58单片机的P1.0口连接SCL,P1.1口连接SDA即可。
3.4 基于RS-232、RS-485串行通信接口电路设计在实际应用中,单片机很多时候不是作为一个独立的控制单元而存在,它还要与其他单元进行通信。
串行接口是单片机应用系统常用的通信接口。
在实际应用中,单片机系统使用的是TTL电平,单片机中的串口输出的信号也是如此,但是串行通信中一般使用的是RS-232通信协议,二者的电平并不相同,需要外接接口进行电平匹配。
实现这种电平变换可以使用分立元件,也可以采用集成电路芯片,目前较为广泛的是使用集成电路转换芯片[7,8]。
由于抄表终端与数据采集计算机的距离较远,采用RS-232标准进行通信,带负载能力差、通信范围小,传送距离不超过15 m,难以满足远距离的数据传输和控制。
长距离通信通常采用RS-485方式。
在单片机系统中加入RS-485方式的串行通信,就可以完成抄表终端与远程上位数据采集计算机的数据传送。
RS-485总线采用差分信号传输,抗干扰能力强,传输距离远。
采用双绞线在100 kbit/s的速率时可以传送的距离为1.2 km,若速率降到9600 bit/s则传送距离可达15 km。
RS-485可以实现多个负载的功能。
用一对线便可连接多达32个不同设备[13]。
RS-232既是电气标准也是物理标准,而RS-485只是电气标准,没有规定现实其电气特性所必需的物理环境,故可采用RS-232的物理标准。
这就为在单片机系统中实现RS-485通信提供了方便。
应用时仍使用单片机的串口,但是信号传递过程中使用RS-485协议,以达到较长的传输距离。
本系统中需要使用两个串行通信接口,一个用来和数据采集计算机通信,一个用来和电表通信,分别采用RS-485和RS-232标准。
参考文献[1] 丁毓山.电子式电能表与抄表系统[M].北京:中国水利水电出版社,2005.[2] 曹振华.电路设计教程:Protel起步与进阶[M].北京:国防工业出版社,2007.[3] 陈立周,陈宇.单片机原理及其应用[M].北京:机械工业出版社,2007.[4] 张盛福,王喜斌,张鹏.华邦51单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.[5] 胡耀辉,朱朝华.单片机系统开发实例经典[M].北京:冶金工业出版社,2006.[6] 余永权.世界流行单片机技术手册(欧亚系列)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.[7] 求是科技.单片机典型模块设计实例导航[M].北京:人民邮电出版社,2004.[8] 求是科技.单片机典型外围器件及其应用实例[M].北京:人民邮电出版社,2006.[9] 沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[M].北京:电子工业出版社,2005.[10] 王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2005.[11] 严天峰.单片机应用系统设计与仿真调试[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.[12] 清源科技.Protel 99 SE电路原理图与PCB设计及仿真[M].北京:机械工业出版社,2007.[13] 徐德军,蔡键龙,龚建荣.用单片机实现远程自动抄表[J].电子工程师,2001,27(5):17-18.[14] Stidqer.Ruthw, Meter-Reading Methods Change Slowly,Gas Utility Manager,2004,48(4):26-27.[15] Lu En,Zhang Bu-han,Lu Yi-min, Automatic meter reading system solution and its realization,Electric Power Automation Equipment,2003,23(6): 68-70.。