基于遠程自動抄表系統設計分析

盧漢華

【摘 要】文章結合作者近年來的工作經驗，對遠程制動抄表系統設計進行了簡要的分析，主要從系統的功能、系統硬件電路設計、功能實現等方面進行分析，希望通過分析能夠給廣大同行工作者提供一些參考。

【關鍵詞】遠程；自動抄表；系統設計；分析；研究

1 系統功能描述

在遠程自動抄表系統中，最值得研究的就是其系統內的三部分。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據，并采納有效數據，而客戶端則是在單片機的抄表模塊的和依據有效的串行數據通信接口的基礎上構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據采集計算機系統連接在一起，最終實現了數據的有效傳輸。眾所周知，數據進行相互的交換，這一過程實際就是使用人終端的智能電表在RS-232協議的作用下，實現將具體的數據和信息實現傳達和輸送，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，就會執行相關的操作，將已經保存好的數據以及相關信息，及時發送給 上一級的計算機數據采納和處理系統，這就是遠程抄表系統工作的普遍或基本的規律。

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據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，斷電系統關閉以后，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開展相應的通訊工作的時候，RS-485才是真正的能夠將遠方的數據進行相應的信息采集和整理的比給工具。

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

2 系統分析

對于遠程自動抄表系統而言，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：輸出的脈沖串與轉盤數目是成正比的。 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實現通訊，實際是因為串行口轉換成了具體的編碼樣式。

3 系統硬件電路設計

3.1 系統供電方式設計

本設計的輸入電源和輸出電壓分別是220V以及+5V，220～5V的電壓轉換是供電模塊具有的功能。設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18V左右的直流電壓，最后經過一列的隔離濾波等實現系統正常運作應有的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+5V電源。在取得了18V直流電壓后要注意轉換穩壓器件，從而獲得+5V電壓。

3.1.2 備用電池充電電路

事實上，系統的外部電源對于系統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，依然可以實現主動切換備用電池供電。

3.2 系統基本電路設計

實現最終的數據收集和通訊，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（兩個串口驅動器的W77E58）在雙串口功能的基礎上，比單串口單片機花費少的同時穩定性也增強了。

方案二，選用單串口驅動器，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，在本設計中，采用雙串口的單片機的優勢還是很大的。這種雙串口的單片機實際是華邦公司生產的，是W77E58，其比較顯著的特點是指令集和51系列的單片機實現了多方位的兼容，而這就意味著，在智能化的監督控制系統中，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。其優勢在于不僅可以滿足可靠復位，而且能夠降低相應的對地阻抗，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，為短時間內實現復位提供了有利條件。

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。在本設計中，采用了鎖存器74LS373作為單片機擴展的系統總線，實際是為了實現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的單電源的狀態下，它的輸出端以及輸入端和TTL的電路能夠實現全方位的兼容。

3.3 掉電數據保護功能的實現

在單片機控制系統中，為了當系統再次上電后能夠正確地讀取一些關鍵數據，一般情況下要確保這些關鍵的數據在系統掉電后不會消失，。所以，對通訊數據進行斷電系統關閉之后的保護，要在本設計中體現出來。對于掉電數據保護，主要是用系統擴展易失性的RAM并配合電池的方法，當然，采用系統擴展非易失性的ROM也可以實現。而EEPROM為能夠擦除能夠編寫程序ROM ，技術的發展，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，串行通訊是行業內常用的協議，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，沒有限定現實其電氣特性所必需的物理環境，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中實現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協議。

4 結語

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

【參考文獻】

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[責任編輯：朱麗娜]