基于单片机的远程智能电表抄表系统设计和实现分析研究通信工程管理专业.docx

《基于单片机的远程智能电表抄表系统设计和实现分析研究通信工程管理专业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的远程智能电表抄表系统设计和实现分析研究通信工程管理专业.docx（22页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、基于单片机的远程智能电表抄表系统设计目录摘要4Abstract5第1章绪论6Ll课题的提出以及意义6L2国内外发展状况6L3课题可行性论证结论71.4本文所完成的主要工作7第2章抄表系统总体结构设计82.1 系统组成82.2 通信规范的选择82.3 系统总体方案明确9第3章抄表系统的模块功能设计93.1 抄表系统的整体结构93.2 数据传输模块13第4章抄表系统软件设计144.1 软件设计的基本原则154.2 系统软件设计154.2.1 上位微机发送命令到达的路径154.2.2 2远程抄表主程序的设计164.2.3 各子程序的设计16第5章系统的抗干扰设计185.1 硬件抗干扰设计185.2

2、软件抗干扰设计195.2.1 单片福呈序195.2 .2采取措施保证数据写入的可靠性195.3 .3定时设置I0205.4 .4延的斗动技术205.5 .5采用“看门狗”电路205.6 本章小结20结束语22参考文献23摘要随着电子和计算机技术的发展，实现多用户能耗仪表的智能抄录已经成为可能，特别是建设部提出了小康型住宅小区的规划要求，并逐步实行能耗仪表出户的统一管理，实现微机自动检测、计量和收费。本文针对目前居民小区的电能计量中实际存在的收费分散、计量信息实时性较差、工作效率低下和计量计费不准确等现状，以及能耗计量的数据远传和联网等问题，设计了一种实用的远程自动抄表系统。该系统具有成本低廉、

3、计量准确、工作稳定可靠和系统安装维护方便等特点。关键词：技术；数据；智能AbstractWiththedevelopmentofelectronicandcomputertechnology,realizetheintelligenttranscribingmulti-userpowermeterhasbecomepossible,especiallytheministryofconstructionpresentedwellresidentialdistrictplanningrequirements,andgraduallyimplementunifiedmanagementofenerg

4、yconsumptioninstrumentathomeandrealizecomputerautomaticdetection,meteringandbilling.Electricenergymeteringinthispaper,basedonthecurrentresidentialquartersinrealchargedispersion,informationmeasurement,lowproductivityandpoorreal-timeperformancemeasurementinaccuratebillingsuchasthestatusquo,aswellasene

5、rgymeteringdataremotetransmissionandnetworking,wedesignapracticalremoteautomaticmeterreadingsystem.Thesystemhasthecharacteristicsoflowcost,accuratemeasurement,stableoperationandconvenientinstallationandmaintenance.Keywords:technology;Data;smart第1章绪论本文的研究课题是电表自动抄表系统,本章主要解释主题设计的背景以及现实意义，并介绍了国内外在该领域的抄表

6、技术的发展历史、现状以及未来趋势，设计内容以及任务,并提出全文的同时一章阐述了体系结构。1.l课题的提出以及意义随着人们生活水平的提高以及住宅商品化的发展，住宅建筑的质量以及等级越来越高，住房环境以及物业管理水平的要求也越来越高。这样，传统抄表以及计费方式的弊端也越来越突出。抄表的难度也是各部门管理中的一个问题。其困难如下：1要进入家用计量比较困难。由于居民生活水平的提高、家庭财产的价值以及用户对隐私权的日益重视，用户不愿被他人打扰。与此同时，抄表只能在早上以及晚上进行，而抄表机实际使用的时间也缩短了。所以，电费、水费、暖气费、燃气费等费用，实际费用往往比统计数字低得多，费用也很严重。2管理部

7、门有很大的负担。低阅读率、长期以及缓慢的资本恢复严重影响了这些行业的经济效益。3过多的管理费用。随着城市的发展，用户将会越来越多，公司开始移动抄表管理以及操作人员也相应增加，这将严重制约相关企业以及机构的发展。4抄表以及劳动强度增加。抄表操作人员工作条件差、效率低、劳动强度大，但目前大部分费用是人工抄表、收费、人工清理，很难适应企业管理信息的形式要求。正是因为上述各种困难，建设部提出建设好住宅小区的规划要求，明确提出的建设以及扩张统一规划的居民区,一步一步的实现水、电、气三表室内统一管理,实现微机自动检测、计量以及收费。随着居民小区物业管理水平的不断提高,在目前的许多住宅小区，计量问题的能耗已

8、由原来的管理逐步向社区物业管理部门统一管理。现代物业管理需要在规范化、自动化以及科学化方面不断取得进展。多表网络远程传输系统将越来越受到用户以及市场的认可，市场全景非常广泛。所以，对于多用户电表的研究生来说，网络远程抄表系统非常迫切。1.2国内外发展状况近年来，智能抄表技术已在国内外发展起来，国内外许多国家都在开发以及开发智能抄表系统。在国外，如美国等发达国家，智能抄表系统已被广泛应用于分销管理。以色列特别是尼克(Unb)技术公司开发了集电极集中抄表系统，利用现有的电网以及电表，电力线作为信息传输介质，建立了数据收集以及通信系统，通过线路载波技术进行远距离传输信息。由杭州沃特系统电力有限公司开

9、发的自动化仪表公司计划，依照用户需要，在界面上使用RS-485接口，零电压脉冲继电器输出或4220ma线进行远程监控。D-TeCh公司开发了SMI专用模块，用于数据收集电子能表，输出数据为400脉冲/度或800脉冲/度1。在国内，虽然智能抄表技术的研究起步较晚，但发展很快。目前国内生产的智能仪表读数超过150家厂家。通过电力设备以及仪器检测中心的电力行业，近100家厂家已获得了165多项专利。据不完全统计，在智能抄表列表中安装了超过250万米的阅读技术:总线、载波、红外、工作频率以及超窄频带(UNB)。仪表读数多样化:单台、多台。系统功能逐步完善，除仪表读数外，还设有线路损耗统计、电力评估、远

10、程控制、自动充电、网络与银行。1. 3课题可行性论证结论本文重点介绍了住宅小区能耗测量的现状，以及为数据传输以及能耗测量网络设计的远程抄表系统。该系统主要采用廉价的单片机作为中央处理器。为社区用户收集能源消费信息。系统采用分布式结构，通过上位机形成典型的分布控制系统。系统充分考虑了现场总线通信规范传输距离以及传输速度的极限，两个系统的负载能力，并改善远程传输系统的可靠性，各种各样的远程传输基表以及微机系统之间采用两个级别的收集器的结构。其中，由于远程基表的能耗信息，二级收集器被称为收集器。主收集器被称为数据集中器，因为它负责从数据收集器中收集数据并将其上传到顶级计算机。在主机与集中器之间，集电

11、极能够进行现场总线数据传输，通过引入一种屏蔽的双成对能量消耗信息收集表，并通过接口类型DF多用户watth-hourmeter直接通过接口类型DF多用户电能表接收用户的电能信息，直接进行转换存储、收集以及收集电能。从而形成了两级分布式控制系统。1.4本文所完成的主要工作针对电表网络远程抄表系统的发展现状以及存在的问题，结合本项目的设计任务以及技术要求2,本文主要解决了以下几个问题：1完成远程抄表系统的硬件设计，实现以下功能或性能：(1)能耗:数据收集器正确收集用电信息并将其存储在收集器中；自动计时的仪表读数，数据存储在集中器;通过红外抄表仪能够得到集中器的能耗数据；集中器自动收集仪表，并将仪表

12、的数据存储在集中器中。上位机能够远程获取用户的各种能源消耗信息。(2)参数设置:上位机能够设置选矿机以及集电极的参数，能够设置用户的功率，并可依照仪表的信息设置收集器。2完成各部分以及上位机的软件设计：(1)设计收集器以及集中器的硬件，包括系统主流以及每个子程序的编译；每个硬件的驱动以及初始化。(2)上位机软件设计:上位机的软件编程由客户/服务器客户服务形式。第2章抄表系统总体结构设计2.1 系统组成智能抄表系统是完全的通信检测控制系统，上面是计算机管理的工作。这些层由各种工作站、机械安装等计算机装置构成，具有软件、读出数据、统计电力等功能。各个站都有被称为“集中器”的中间转移层。集中器在各台

13、设置一台，负责管理职及下侧及收集层的通信连队，主要负责通信及临时数据。下面的通讯使用了巴士的技术；除了总线技术之外，还包括诸如红外线、无线电的辅助通信装置。最下层是电表层，由各种电表构成，主要是消费量。在实际系统中，成本以及实际使用情况以及系统结构发生了不同的变化。现在的都市民居大厦，为了使用人工照片，为了修理而设置了集中的表，因为一个单元的数十户用户表被设置在相同大小的范围内。所以，在这种情况下，在没有派生方法的情况下，这些方面在最下层被扩展。2.2 通信规范的选择本系统的一个重要的问题这就是通信问题。要依照系统的通信距离来选择合适的通信规范。如果通信距离要求太高的话，能够采用电话线公网或者

14、无线GPS等方式来进行通信。在通信方式中，大多数采用串行通信方式。这里先对常见的串行总线规范作一个比较。我们知道，RS-232以及RS-422有一个显著特征，即RS-232接口与RS-422接口通常吸用于点对点通信系统中，若系统中需要相互通信的节点数超过两个时，他们都无法直接满足要求。所以，EIA制定了新的接口规范RS-485,它能支持一点对多点的通信，RS-485电气规范与RS-422完全一模一样，只是RS-485工作于半双工方式。5RS-485规范总线是一种平衡传输方式的串行口接口规范，它允许在电路中有多个发送器，且允许一个发送器驱动多个负载设备，负载设备能够是被动发送器、接收器或收发器的

15、组合单元。RS-485的共线电路结构是两个平衡传输的两端都配置终端电阻,其发送器、接收器、组合收发器能够挂在平衡传输线上任何位置，在数据传输中实现多个驱动器与接收器通用同一传输线的多点应用。RS-485通信接口的信号传输是用两根线之间的电压差来表示逻辑“1”或“0”的，因为发送端仅需两根传送线，而接收端也只需要两根传送线，这样，RS-485接收端与发送端公需两根线就能完成信号传输。RS-485规范总线的特征是：抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远，在采用双绞线，不用Modem的情况下，在IooKbPS的传输速率时可传送1200m,若速率为960Kbps时，能够传送1500m,甚至更远。由于RS

16、-485具有上述优点，能够支持一点对多点的通信，便于组网通信距离也能满足本系统的设计要求；且电表联网远程抄表系统对实时性要求不高，能耗的抄取也是不经常发生的，一般情况下仅需要每月抄一次。所以本系统选择了半双工的RS-485的通信规范。2.3 系统总体方案明确在我们明确了通信规范之后，就能够对整个系统进行设计了。既要充分考虑RS-485通信规范中对传输距离以及波特率的限制，又要兼顾到系统的带载能力，来确保系统运行的可靠性，在基表与上层管理微机之间，采用了收集器、集中器两级结构形式，上位微机与集中器之间可通过RS-485总线进行数据传输,收集器通过屏蔽双绞线收集用户各种远传能耗基表的信息，并进行换算以及存储；收集器对电量的收集能够直接通过DF型电能表