红外抄表系统设计

摘要本文介绍了利用红外线实现上位单片机和多个单片机间的无线串行通信的新方式，并基于该方式设计实现了新型无线抄表系统，给出了硬件线路图、通信协议和程序流程图及用MCS51汇编语言编写的部份串行通信程序。本文第一分析了当前红外抄表技术的国内外进展现状，指出了红外抄表的意义和优势，然后进行了系统的整体设计，详细说明了红外抄表系统硬件电路设计，最后介绍了抄表系统的软件实现和程序流程。红外抄表机的硬件设计是整个抄表系统的关键所在。抄表机由单片机、电源电路、串行通信电路、显示电路、键盘设置电路、存储器、红外发射接收电路等组成。本设计采纳了AT89C51芯片作为抄表机的单片机，它是整个抄表机的中央处置单元；显示模块选用了电表专用液晶显示器SM0823；红外发射电路的发射管采纳了TK69931；红外接收电路的接收器则采纳了德律风根的TFMS5380接收器。关键词：红外线、单片机、抄表系统、无线串行通信ABSTRACTThispaperdescribesanewmethodtorealizethemasterslavemodecommunicationthroughserialportsbetweenmastermicrochipandothermicrochipsbyusinginfrared.Baseonthemethodanewwirelessmeterreadingsystemwasproposed.Circuit,protocol,flowchartandpartsourcecodesofMCS51arealsopresentedforserialcommunicating.Inthispaper,theinfraredanalysisofthecurrentdevelopmentofmeter-readingathomeandabroad,pointingoutthatthesignificanceoftheinfraredandtheadvantagesofmeterreading,andthenthesystemdesign,detaileddescriptionoftheinfraredmeterreadingsystemhardwarecircuitdesign,andfinallyintroducedacopyTablesystemsoftwareprocessesandprocedures.Infraredmetermachinehardwaredesigningisthekeytothemeterreadingsystem.Meter-readingmachinesfromsingle-chip,powersupplycircuit,theserialcommunicationcircuit,displaycircuit,akeyboardsetupcircuit,memory,infraredemissionandthecompositionofthereceivingcircuit.AT89C51isthemeter-readingmachinecentralprocessingunit,displaymoduleselectedspecialLCDmeterSM0823,infraredtransmitterlaunchtubeusesTK69931,infraredreceiverofthereceivercircuitusesthetelefunkenTFMS5380receiver.Keywords:Infrared,Microchip,Meterreadingsystem,WirelessserialcommunicatingTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1绪论1\o"CurrentDocument"红外抄表进展现状1选题的意义4红外抄表的优势及利用成效5\o"CurrentDocument"2红外抄表系统整体设计7\o"CurrentDocument"红外抄表系统工作原理7\o"CurrentDocument"2.2红外抄表系统设计方案9\o"CurrentDocument"3红外抄表系统硬件电路设计11\o"CurrentDocument"3.1手持抄表机电路设计11\o"CurrentDocument"3.2分时付费率电度表电路设计23\o"CurrentDocument"3.3红外线发射电路设计26\o"CurrentDocument"3.4红外线接收电路设计29\o"CurrentDocument"4红外抄表系统软件设计32\o"CurrentDocument"4.1串行通信原理32手持抄表机软件设计35\o"CurrentDocument"4.3分时付费率电度表软件设计40\o"CurrentDocument"5结论42\o"CurrentDocument"6致谢437参考文献448附录461绪论红外抄表进展现状红外线是一种人的肉眼看不见的光线。最近二三十年来，初露头角的红外技术，在各个领域里取得了普遍的应用，开始应用到生产上，并形成了一门崭新的技术一红外技术。1800年，英国科学家海谢尔做了一个实验，他把阳光分成彩色光带以后，用温度计来测量各类光的温度，发觉了一个奇怪的现象：靠近太阳光深红色光外的不可见部份，温度竟比红光还高。这是一个意外的发觉。因为以前只明白太阳光有七色，至于在七色之外的黑暗中还存在着什么物质，是不清楚的。于是，海谢尔假想在太阳的辐射中，除可见光之外，必然还包括着一种人的肉眼看不见的辐射。后来通过实验证明：这种辐射还存在于其他物体发出的辐射中。那时，人们就称它为“不可见辐射”。由于这种“不可见辐射”是在红光的外边发觉的，因此，后来就称它为红外辐射，又叫它红外线［1］。抄表机是20世纪80年代初起源于美国，我国自1986年开始自行研制并推行抄表机的应用⑵。在尔后的七八年中，由于抄表机与纸卡抄表相较具有明显的优势，国内对抄表机的需求大幅度增加，抄表机在这期间取得了迅速的推行。准确的计量用电关系到用电户和电力公司两边的利益，因此愈来愈受到重视。专门是在城乡电网改造实现“一户一表”后，抄表的数量和工作量爆炸性增加，电力信息系统的建设和完善愈显重要，这一切都为电力掌上电脑的进展提供了有利的外部环境。供电所在普及微机利用和MIS系统的同时，因为抄表集中在每一个月的某几天，假设利用抄表卡抄表，录入工作量大、人员多、估抄、漏抄、人情电等不可幸免，尤其主观因素造成的错误增多［3］。可是用抄表机抄表，准确度高、实抄率高、数据录入快，大大提高了工作效率。这就解决了微机治理中数据搜集上的瓶颈问题。至今，抄表机在我国各级市县的普及率已达到70%以上，其中一些经济发达地域的普及率几乎达到了100%［4］。在利用抄表机之前，采纳人工、卡片抄表方式，这种抄表方式具有以下几方面的明显不足：手工抄写电量时笔迹不清，在往PC机里转录数据的时候容易发生错误；抄表人员不到现场只进行估抄，不能够抄表到位；抄表人员关于熟悉的用户电量少抄或不抄，容易发生“人情电”；手工抄表效率低下，在查询、记录、传输这几个环节上，手工操作的方式使工作效率大大降低⑸。由此电力部门就开始寻觅更有效的抄表解决方案。以电力营销治理信息系统为基础的抄表机的应用，在电表定位查询、电量数据的搜集、传输、处置方面发挥着庞大的作用，而且比集中抄表远程传输更节约本钱［6］。因此，选择手持抄表机为数据搜集基础的抄表方案比较可取。采纳手持抄表机进行抄表与原先的手工模式相较，在抄表效率上取得了质的提升。目前的抄表方式是抄表人员每次抄表前将抄表户的详细数据从电力营销治理信息系统下载到抄表机中，然后携带抄表机到现场，利用抄表机简便的查找方式查到该抄表户资料，将现场表码数据输入到抄表机中抄表终止后，将抄表机连接到微机上，抄表机内存储的抄表数据就全数自动的录入到电力营销治理信息系统中。由于抄表人员在现场通过人工按键盘的模式将用户的表数输入到抄表机中，通过这几年的实际应用，咱们发觉有以下几方面的问题：有些表计底数是由液晶显示器显示，这种显示器较之传统的显示方式有些脆弱，现场光线不足的情形下，看不清表数，容易输入错误；有些电表安装环境不行，或太高，抄表人员须登高抄表，平安性不强；或太脏太暗，看不清表数，准确性不高；到位率不能保证，存在估抄现象；由于用户的表数是手工键盘方式输入，难以杜绝“人情电”。鉴于上述情形，在抄表机中添加新的技术手腕以幸免上述情形的发生，增强抄表的治理工作，增强、改善电力部门与用户的关系，以降低用户的投诉率［7］。租用线抄表是利用现成的网络，只需在数据的发出和接收端别离加装调制解调器(MODEM)。该方式的数据传输率较高且靠得住性好，一次性投资小。但不足是线路接通时刻较长，当集中器数较多,集中器到操纵中心的通信效率将明显降低。另外，假设租用线路多，其租用费也很可观，因此不适合大容量系统。低压电力载波是利用低压电力线作为抄表的传输通道。电力载波直接利用配电线网络,免去了租用线路或占用频段等问题，降低了抄表本钱。但电力线传输所存在明显的缺点确实是噪声大和平安性低的问题。电力系统的基础设施并非具有提供高品质数据传输效劳的功能，而且，利用电力线来进行通信常常会发生一些不可预知的错误。家庭电器产生的电磁波也会对通信产生干扰。光纤通信抄表具有频带宽、传输速度高、传输距离远和抗干扰性强等特点。但其安装结构受限制且本钱高，也不适合在电力抄表系统中利用［8］。由此，无线抄表技术的应用就迫在眉睫了。无线抄表技术确实是在技术与治理两方面急待进步、改革的迫切需求下慢慢进展起来的。无线抄表系统，是指将无线传输作为电力抄表通信方式的抄表系统。目前，系统中的无线传输要紧有红别传输和无线射频传输两种。红外抄表系统采纳红外(IrDA)技术通信，通过红外无线模块实现电表数据的传输，其优势是价钱低廉，功耗低［9］。尽管此刻有了一样是近距离无线通信的蓝牙技术，但红外数据通信由于其自身低廉的本钱和普遍兼容性的优势，必将在以后很长的时刻内在短距离无线数据通信领域扮演重要的角色。因此本设计要紧采纳红外线技术进行抄表。随着我国电力事业飞速进展，专门最近几年来一户一表制的慢慢实施,不但用户的电表数量急剧增加，而且还带来了高层楼抄表、抄表效率低，抄写不准确等一系列令供电部门十分困扰的问题。准确的计量用电关系到用电户和电力公司两边的利益，因此愈来愈受到重视。专门是在城乡电网改造实现“一户一表”后，抄表的数量和工作量爆炸性增加，电力信息系统的建设和完善愈显重要。要想从全然上解决这一矛盾,必需研制出新一代的居民用电多能计量、计费智能仪表系统来取代原有的电表系统，完全改革现行的人工抄表方式才能解决。近几年来,供电部门在用电治理标准化、自动化方面做了大量的工作，正慢慢向抄表到户，用电治理运算机化及与银行存款收费的方向进展，显然传统的人工抄表模式已成为制约上述体系成立的关键所在［10］。本文所设计的系统具有系统简单、数据靠得住完整、操作方便、保护费用低、抄表省时省力、可幸免误抄等特点。手持终端与电度表间的通信采纳红外通信方式。红外通信它的诞生使供电部门实现抄表自动化成为可能,它的推行利用，不但能够使供电部门节省大量人力，取得靠得住的经济效益，而且还增进了新的用电治理体系的成立,免去广大人民自行分摊电量，排队交费之苦，对进一步推动本地房地产业的进展也具有相当重要的意义。红外抄表的优势有：投资小。假设采纳集抄系统，一个供电所改造后需20〜30万元左右，而采纳红外线抄表系统仅需7〜8万元，能有效地节约开支。施工周期短。红外线抄表系统的安装工程主若是改换表计，不需要通信线路和网络支持，施工方便周期短。准确度高。由于该系统抄表时数字表通过红外端口发射信号，与传统的脉冲表相较准确度大大提高，抄表数据与表计底数完全相符，无误差[11]随着多功能电表和阶梯电价在电力行业的普及，抄表机在电力营销业务中发挥着愈来愈重要的作用。专门是红外通信技术在抄表机中的成熟应用，利用成效是超级明显的，具体体此刻以下几方面：红外通信技术在多功能电表中利用，具有直观、操作简便、靠得住性高等优势。抄表机的红外接口能够方便地和多功能电表之间进行通信，能够实现电表和抄表机之间抄表、编程、校时、数据治理等功能，在抄表时只需要拿抄表机红外口对着电表按下抄表键进行红外扫描，抄表据就能够够准确快捷地通过扫描传输过来，这就大大降低了抄表人员的劳动强度，提高了工作效率，优化了工作流程。抄表机的红外通信技术还超级有利于户外数据的搜集，对一些挂置较高或无益于太近距离搜集的电表，抄表人员再也不需要登杆、利用梯子等方式，加速了抄表速度，提高了工作效率，进一步保证了人员平安，红外抄表发挥了专门好的效益。抄表机的红外通信技术能专门好地处置多功能多率电表分时电价问题。由于多功能多费率电表本身的特点是对不同时段的电量进行搜集和记录，并多屏轮显，使得传统的手工抄表显现许多问题，如时刻太长，而且容易读错；另外由于多费率电表能实现电量计量、断电数据和断电时刻记录等，在抄表时可将这些数据抄写下来，综合利用，能够快速发觉偷漏电和断相失压等用电故障，有效降低线损提高经济效益，提高治理水平。抄表机的红外通信技术还能妥帖解决停电抄表问题。在用户因各类缘故停电时，多功能电表会处于休眠状态，致使抄表人员不能抄到数据，而利用抄表机的红外通信功能，能够唤醒多功能电表，及时抄写数据，提高了工作效率，减少了供电局的资源消耗。抄表机独立的时钟电路设计，使抄表机的时钟超级准确，能够普遍应用于红外分时电表的校时。完全解决了现场抄表到位率的问题，由于红外抄表固有的技术特性，抄表人员必需到现场才能将用户的电表数据抄写到抄表机中，从而保证了抄表人员100%的现场抄表到位率。完全杜绝了“人情电”“估抄电”的现象，利用红外抄表技术后，抄表数据自动搜集到抄表机中，不需要人工输入，同时也不许诺人为的修改，保证了用户数据的及时性和准确性，从而杜绝了“人情电”“估抄电”的情形显现。红外抄表在利历时，只需要拿抄表机红外口对着电表按下抄表键进行红外扫描，抄表据就能够够准确快捷地通过扫描传输过来，这就大大降低了抄表人员的劳动强度，提高了工作效率，优化了工作流程。抄表机的红外通信技术还超级有利于户外数据的搜集，对一些挂置较高或无益于太近距离搜集的电表，抄表人员再也不需要登杆、利用梯子等方式，加速了抄表速度，提高了工作效率，使供电部门实现抄表自动化成为可能，免去广大人民手动抄表的麻烦。2红外抄表系统整体设计红外抄表系统工作原理红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于电磁波而低于可见光是一种人的眼睛看不见的光线［12。IRDA(红外数据协会)制订的一系列红外数据通信标准形成了红外数据通信技术的基础。红外通信技术是一种点对点的数据传输协议，是传统的设备之间连接线缆的替代。它的通信距离一样在0到1米之间，传输速度最快可达16Mbps，通信介质为波长为900纳米左右的近红外线。红外通信技术的特点是：它是目前活着界范围内被普遍利用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持;通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的彼此转换实现无线的数据收发。(2)主若是用来取代点对点的线缆连接；新的通信标准兼容初期的通信标准；小角度(30度锥角之内)，短距离，点对点直线数据传输，保密性强；传输速度较高，目前4M速度的FIR技术已被普遍利用，16M速度的VFIR技术已经发布。红外通信技术常被应用在以下设备中：笔记本电脑、台式电脑和手持电脑；打印机、键盘鼠标等运算机外围设备；机、移动、寻呼机；数码相机、计算器、游戏机、机顶盒、腕表；工业设备和医疗设备；（6）网络接入设备，如调制解调器。红外通信技术已被全世界范围内的众多软硬件厂商所支持和采纳，目前主流的软件和硬件平台均提供对它的支持。红外技术已被普遍应用在移动计算和移动通信的设备中，庞大的装机量使红外无线通信技术有了庞大的用户群体。在抄表机数据通信系统中，单片机之间的数据通信采纳一对多的主从模式，利用远红外波通信。主机（即抄表机单片机）负责发送从机（即电度表单片机）地址、操纵命令及调度，从机那么负责搜集现场信息，进行必然的数据处置，依照主机的要求返回数据，并执行主机发出的命令。抄表机单片机与电度表单片机之间的信息互换是通过串行通信来实现。在采纳主从式多机串行通信系统中，从机不主动发送死令或数据，一切都由主机操纵。由于发送和接收共用同一物理信道因此在任意时刻只许诺一台从机处于发送状态，其余的从机不能发送。只有被主机呼唤的从机才能占用总线，对主机做出应答。抄表机本身并非具有红外通信接口，但能够利用抄表机的串行接口与红外发射、接收电路组成一个应用于单片机系统的红外串行通信接口。在红外通信进程中，手持抄表器是通信的发信者，其发送和接收都是主动的。它的具体工作进程为：CPU不断扫描键盘，假设发觉有命令键按下，那么挪用发送子程序发送相应的操作命令；发送终止后即启动接收子程序，以接收电表回送的信息，然后对接收到的信息进行后续处置。2.2红外抄表系统设计方案数据通信一样采纳的是串行通信方式。串行通信可采纳有线与无线两种方式，依照单片机串行通信原理、脉冲编码调制(PCM)技术和红外无线通信技术，开发设计了单片机编解码红外无线通信接口。用该接口组成的新型无线抄表系统，利用红外线这种非电信号作为传输介质，来传送数据信息，能够在那些不适合或不方便架设电缆线及电磁干扰较强的工作环境，来实现单相电度表的抄表系统，完成电度表用电量的抄写、设置表底数、电度表校准等工作。红外抄表的组成：具有红外线发射装置的电子式表计；红外线抄表机(接收存储器)；应用软件；主机接收►滤波放大—解调—电度表:单片机发射调制•——从机图2.1抄表单片机与电度表单片机的串行通信红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端采纳脉冲调制（PPM）方式，将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去；接收端将接收到的光脉冲转换成电信号，再通过放大、滤波等处置后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。简而言之，红外通信的实质确实是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输;红外通信接口确实是针对红外信道的调制解调器。在抄表机数据通信系统中，单片机之间的数据通信采纳一对多的主从模式，利用近红外波通信。其原理示用意如图。抄表单片机：发送从机（即电度表单片机）地址、操纵命令及调度。电度表单片机（即从机）：那么负责搜集现场信息，进行必然的数据处置，依照主机的要求返回数据，并执行主机发出的命令。调制的作用：那么是把发出的信号加载到38KHZ的方波信号上进行发射。滤波放大：即是对接收到的信号进行滤波滤除38KHZ之外的信号并对其进行放大。解调：确实是把有效的信号从38KHZ的载波信号上分离出来。从机和主机采纳串行通信模式，主机与从机通信时，主机先呼唤某从机地址，唤醒被叫从机后，主、从两机之间进行数据互换，而未被呼唤的从机那么继续处于等待状态。主机发送的信息能够传到多个从机或指定的从机，各从机发送的信息只能被主机接收。3红外抄表系统硬件电路设计3.1手持抄表机电路设计目前抄表大多挨家挨户用肉眼去记录数据，然后由专门人员将电表数据输人电脑，计算出本月的用量，最后打印清单，如此既麻烦又容易犯错，因此设计一种以单片机为核心的掌上红外抄表器来用于电表数据的无线接收，如此抄表方便快捷，省去了人工抄表的麻烦，而且抄表数据比传统抄表要准确的多。目前我国用电收费大多采纳人工收费，其治理存在的问题要紧表此刻：（1）入网户数和利用用户不吻合，造成电厂财务统计困难。（2）收费系统不健全，对用户数量把握不准确和对违规用户缺乏有效制裁，使收费工作难度较大。（3）电费收取的本钱太高且无法保证收费工作的按时准确完成。掌上红外抄表器它要紧的任务是搜集数据并保留，而且还能计算出当月的用量，最后再输人电脑进行处置存档，极大的提高了工作效率。红外抄表机组成掌上红外抄表器是抄表系统中的核心部份。它的要紧任务是搜集电子式电度表的数据，更新数据库中的内容，与上一个月的内容相较较。该系统完成的要紧功能有：（1）能够设置单元和对应的户数，且所抄数据能够长期保留。（2）系统采纳直流供电，以避免在不用系统时掉电电池耗电太多。抄表机由单片机、电源电路、串行通信接口、显示电路、键盘设置电路、存储器等组成。系统的硬件框图如图3.1所示:图3.1硬件设计框图单片机采纳AT89C51,AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压，高性能CMOS8位微处置器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器能够反复擦除100次。该器件采纳ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微操纵器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式操纵系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。要紧特性：与MCS-51兼容，4K字节可编程闪烁存储器，寿命：1000写/擦循环，数据保留时刻：10年，全静态工作：0Hz-24MHz，三级程序存储器锁定，128X8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位按时器/计数器，5个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。

IC11SMS0823+5-4IC11qP10IC11SMS0823+5-4IC11qP10P00VDDP11P015UP12P02CS-5P13P032-6P14P04VSSP15P053-8P16P06DIP17P07CLK41^~012_QINT1P20INT0P2115P2214T1P23T0P243J—P25EA/VPP2619P2718X1'X2-9RESETRXD11_O16^0RD-WRTXdALE/PPSENAT89C51393837363433322122.23-2425262728VCC：供电电压。GND：接地。P0□:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被概念为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它能够被概念为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，现在P0外部必需被拉高。P1□:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外手下拉为低电平常，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2□:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄放器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和操纵信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外手下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些操纵信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要维持RST脚两个机械周期的高电平常刻。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存许诺的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平常，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于按时目的。但是要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。现在，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。若是微处置器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每一个机械周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不显现。/EA/VPP:当/EA维持低电平常，那么在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH)，不管是不是有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当旧人端维持高电平常，其间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。显示电路将采纳专门用于付费率电能表显示用的液晶显示器SM0823，键盘设置电路采纳可同时驱动8位共阴式数码管的智能显示驱动芯片zlg7289A。按键驱动电路电度表部份的按键只能进行用电量的查询，因此手持抄写器应完成包括用户用电量的查询在内的全数需求功能。要紧包括设置功能、抄写功能、查询功能等。设置功能包括：电能表表号设置，密码设置、电能表时钟校准、手持抄写器时钟校准、零抄表设置、时段设置等。依照这些功能要求设计的按键组如图3.3所示。按键接口芯片选用zlg7289A。zlg7289A是广州周建功单片机进展自行设计的，具有SPI串行接口功能的可同时驱动8位共阴式数码管的智能显示驱动芯片。该芯片用于键盘接口的同时还可连接多达64键的键盘矩阵，单片机即可完成LED显示、键盘接口的全数功能。zlg7289A具有片选信号可方便的实现多于64键的键盘接口。64键键盘操纵器内含有去抖动的电路可免去软件设计中的消抖动延时。在zlg7289A的键盘接口电路中，由于zlg7289A具有SPI接口，因此只需4根总线即可实现与AT89C51进行数据互换。在图3.3中，zlg7289A得、、引脚别离与zlg7289A的CLK（串行时钟输入引脚）、DATA（串行数据输入/输出引脚）、/KEY（按键有效输出引脚）连接。当zlg7289A检测到有效的按键时/KEY引脚从高电平变成低电平并一直维持到按键终止，在此期间若是zlg7289A接收到“读键盘数据指令”，那么输出当前按键的键盘代码；若是在收到“读键盘指令”时没有有效按键，zlg7289A将输出FFH。键值和命令字从DATA引脚输入输出，CLK接收发送数据时的时钟信号，/CS始终接地使zlg7289A始终维持选中状态。8只下拉电阻和8只键盘连接位选线DIG0-DIG7的8只电阻应遵从必然的比例关系；下拉电阻应大于位选电阻的5倍而小于其50倍（典型值为10倍）。下拉电阻的取值范围是10K-100K，位选电阻的取值范围是1K-10K。在不阻碍显示的前提下下拉电阻应尽可能的取最小值，如此能够提高键盘部份的抗干扰能力。因此，下拉电阻选择为100K,位选电阻选择为10K。为了提高靠得住性，复位引脚RESET外接复位电路，利用12MHZ的晶振提供系统时针。zlg7289A具有片选信号可方便的实现多于64键的键盘接口。64键键盘操纵器内含有去抖动的电路可免去软件设计中的消抖动延时。在zlg7289A的键盘接口电路中，由于zlg7289A具有SPI接口，因此只需4根总线即可实只需4根总线即可实现与AT89C51进行数据互换。AT89C51的、、引脚别离与zlg7289A的CLK（串行时钟输入引脚）、DATA（串行数据输入/输出引脚）、/KEY（按键有效输出引脚）连接。当zlg7289A检测到有效的按键时/KEY引脚从高电平变成低电平并一直维持到按键终止，在此期间若是zlg7289A接收到“读键盘数据指令”，那么输出当前按键的键盘代码；若是在收到“读键盘指令”时没有有效按键，zlg7289A将输出FFH。键值和命令字从DATA引脚输入输出，CLK接收发送数据时的时钟信号，/CS始终接地使zlg7289A始终维持选中状态。下拉电阻的取值范围是10K-100K，位选电阻的取值范围是1K—10K。在不阻碍显示的前提下下拉电阻应尽可能的取最小值，如此能够提高键盘部份的抗干扰能力。因此，下拉电阻选择为100K，位选电阻选择为10K。为了提高靠得住性，复位引脚RESET外接复位电路，利用12MHZ的晶振提供系统时针。由此可实现设置功能、抄写功能、查询功能，电能表表号设置，密码设置、电能表时钟校准、手持抄写器时钟校准、零抄表设置、时段设置等全套功能。100KIC1P10P00P11P01P12P02P13P03P14P04P15P05P16P06P17P07INT1P20INT0P21P22T1P23T0P24P25EA/VPP26P27X1X2RESETRXDTXDRD"393837363534333221222324252627U—CSRESETRCCOSC1VCCOSC2NCDIG7DIG6NCDIG5CLKDIG4DATADIG3KEYDIG2SGDIG1SFDIG0SEDPSDSASCSBR3R4R5R610K10K10K10KR710K图按键电路与AT89C51的接口大容量数据存储器接口电路手持抄写器需要纪录1000户电表的用电量，保留参数的设置值。每一个手持抄写器的每种电量的存储空间选用四个字节，每一个电能表表号用两个字节的空间存储。另外在手持抄写器中还需保留时段设置值及其他设置参数，还考虑智能小区用户的增多，因此选择存储容量为128KB的DS1245Y/A非易失性静态数据存储器。那个地址存储器在没有外部电源的情形下可长期保留数据，掉电时自动保留数据。■+5—1—~2—3~~4-56「-—8—13心~rr-^1514-―31—T9-T8—917J—nz~~。||IC1P10P00P11P01P12P02P13P03P14P04P15P05P16P06P17P07INT1P20INT0P21P22T1P23T0P24—P25EA/VPP26P27X1X2RESETRXD■+5—1—~2—3~~4-56「-—8—13心~rr-^1514-―31—T9-T8—917J—nz~~。||IC1P10P00P11P01P12P02P13P03P14P04P15P05P16P06P17P07INT1P20INT0P21P22T1P23T0P24—P25EA/VPP26P27X1X2RESETRXD—TXDRDWRALE/PPSEN28P2.1011AT89C5130口^29[CZ[C3■39P0.0336P0.：01^P0.2737P0P0.3835P0^O¥!■慌P0.6173T-MP0]34P0.：33P0J21P2.(zz■2324P2电T5~"26"||'P0.514718TTD0Q0D1Q1D2Q2D3Q3D4Q4D5Q5D6Q6功Q7OE74HC373212511610--99-128—157166A0A2A3A4A5A6■27"232-2545~2-22—°1^9-°A7A8A9DQ0DQ1DQ2DQ3DQ4A10DQ5A11DQ6A12DQ7A13NCA14NCA15A16CEWEDS1245P0.0/P0.1了P0.2yEPQT^P0.4/P0.5yP0.6VP0.7DS1245Y/A具有17根地址线和8根数据线，8根数据线由单片机P0口的8根数据总线提供，17根地址线的低8位由单片机的P0的8根数据/地址复用线通过锁存器74HC373提供，A8-A15由单片机的P2提供，最高位地址线由引脚提供，在此电路中用作一样的I/O接口，当其为高电平常读写DS1245Y/A的高64K地址空间，当其为低电平常读写DS1245Y/A的低64K地址空间。片选引脚/CE直接接地使其始终维持选中状态。输出使能/OE，写使能/WE别离与AT89C51的读写信号线相连。接口电路如图所示。显示器硬件接口电路在手持抄写器上不但要显示各类电量值，还要显示各类设置值，但前时刻及日期，因此依照各类功能要求选用长沙太阳人一辈子产的专门用于付费率电能表显示用的液晶显示器SM0823.SM0823与AT89C51的接AT89C51图SMS0823与AT89C51的接口电路口采纳三线式串行接口，其硬件电路如图所示，AT89C51的、别离与SM0823的DI（数据输入引脚）、CLK（串行时钟输入引脚）连接。CLK接收单片机发送的串行移位脉冲，DI接收单片机发送的命令字和显示数据。因为当打开手持抄表器时，需在SM0823上显示时钟的当前时刻，因此将SM0823的/CS接地。串行通信接口依照设计的要求，手持抄写器除具有与通用运算机的串行数据通信外，还需要与电能表进行红外数据通信。为了二者都能利用单片机的串行通信，采纳串行口扩展方式增加一个串行口。串行口的扩展有硬件空分扩展法与硬件时分扩展法两种，硬件空分发的要紧特点是每一个串行口都有一套完全独立的硬件电路，串行口硬件电路在物理空间上是分开的.它具有电路易于明白得的优势，可是电路较多，本钱较高，体积及功耗也较大，这都不知足于手持抄表机体积小，功耗低的要求，因此在电能表手持抄表器的设计中采纳了硬件时分法扩展串行口。利用高阻态的三态门74LS125作为两种通信方式的切换开关°74LS125相当于一个操纵门，来自于P3.5（T1引脚）的操纵信号经一个反相器74LS04与74LS125相连接，只有当门打开时，外面的数据才能进入串行口，因此，当系统需要输入数据时，打开操纵门，第一发出数据申请标志，接收方收到后，经确认后才将数据发出。选用MX232接口芯片，它与电平转换芯片MC1488和MC1489相较其不需要外接12V的电源，而只需5V电源即可。内部包括两路接收器和驱动器。图中C12、C13、C14、C15及V+、V-是电源变换部份，电容C16是电源对地的去耦电容。图3.6手持抄写机的串行通信接口电路3.2分时付费率电度表电路设计电子电能表是应用模数转换技术计量电能并直接以数字显示的仪表。其工作原理为先进行交流电压与交流电流相乘，并求的表征信号周期内平均功率,随后对其做累计运算，取得一按时刻内的电能，实现上述原理的多种方式，可归结划分为模拟相乘法与采样计算法两类。（1）模拟相乘法。输入量”与i经互感器进入由模拟器件组成的瞬时值乘法器实现相乘，其输出中包括了表征周期内平均功率A的直流分量和交变分量B。U/^I/f转换器将A,B同时转换成频率信号f。由于B的交变性质，其对时刻的累加甚小或等于零，那么在较长的时刻段内累计频率信号的脉冲数N便只反映人的累加值，即现在段内所剂量的电能值，在工频电能计量中，时分割式模拟乘法器的应用最普遍。因为它的转换误差较小，价钱低廉，而且靠得住性高。（2）采样计量法。应用快速A/D转换技术，在周期T内对电压电流进行N次采样然后将相应瞬时值有微机进行相乘，取得n个乘积，然后再进行求和运算，那么可取得功率P。最后按要求计量能量的时段将周期的P求和即取得电能值。电子式电能表的准确度，线性度，频率特性和温度特性等均远优于感应式电能表。电子式电能表分为电子式单相电能表、电子式三相有功电能表、电子式分时计费电能表、电子式多功能电能表等。本设计中采纳电子式分时计费电能表。电子式分时计费电能表本电度表是依照各地的用电情形将一天分成8个时段，能够依照季节的转变调整时段的划分，别离按三种价钱进行分时记费。采纳液晶数字显示，能够显示时刻、日期、当前时段、本月峰平谷、上月峰平谷、总的峰平谷、8个时段和抄表日等数据。通过按钮进行显示选择，通过红外线接口完成抄表，还能够调整时段划分。单相电子式复费率电度表采纳PHILIPS增强型8051单片机作为中央操纵器，采纳LCMIOBK10位8段液晶显示器显示数据，信号采样电路采纳双向电能计量电度表专用SM9903，配有专门的时钟电路，图为单相复费率电度表原理图。图硬件设计电路电度表是工作在现实的电网环境下，像电网电压波动，闪电冲击，用户端的家用电器等各类干扰在所不免，因此在设计中必需考虑有效的抗干扰方法和爱惜方法。本设计中大部份电路是采纳集成程度高的专用芯片，分立元件比较少，彼此之间的干扰也很小，采样电路与操纵器之间和输出端与操纵器之间都采纳光电耦合电路，有效的避免了闪电冲击和用户端的突然短路造成的对电度表的阻碍。采样电路本身带滤波电路能够滤掉大部份的电网波动干扰，另外本设计中还加了矫正电路，在必然程度上增强了抗干扰的能力，提高了电度表的精度。.2电能表模块功能实现电子式复费率电度表的各类功能均由软件实现，并按模块化进行设计，每一个模块别离完成一种或几种功能。软件模块要紧有：主程序模块、读写存储器和时钟芯片程序模块、红外接口中断子程序模块、显示程序模块、延时采样计时模块、掉电中断子程序模块。下面别离对各模块进行说明：主程序模块完成对单片机初始化:设定工作频率、串行口工作方式、设定中断向量和中断向量的优先级、设定按时器0按时器1的工作方式等。显示子程序模块是操纵数据、类型和是不是轮显或全显方式。同时通过延时子程序对按键进行查询。当单片机在轮显状态时有按键应设定为全显状态，再有按键时应终止当前显示数据，转到显示下一个显示数据，以此类推直到显示完毕。如此就实现了快速显示，跳过不需要的显示数据，方便用户查询信息。存储器或时钟芯片程序模块是存储器或时钟芯片的驱动程序，采纳120总线方式存取数据。延时子程序模块不但延长显示时刻还进行了按键处置和对计数器的存取进行操作。当计数器0的计数内容超过160时（避免数据溢出），应将其存人存储器当中，当进行时段转换时也应将计数器0的计数内容存人存储器中。超过抄表日时应将本月峰、平、谷计时数据存人存储器中。掉电中断子程序模块是当掉电时对电度表内的数据进行及时的存储，避免数据丢失。CPU对掉电的检测是通过外部中0端话柄现的。红外接口中断模块是红外接收和发送数据的中断处置子程序。通过红外接口能够完成对电度表的一些参数设置和抄表功能。3.3红外线发射电路设计红外发射电路是采纳红外发光二极管来发出通过调制的红外光波，将红外发射器发出的红外光转换成相应的电信号，再送前置放大器放大。红外发送电路的信号一样采纳两级调制。红外发射管是通用的，那个地址选用发射TK69931。在红外数据传输的信号调制方式上，采纳脉冲调制的二进制不图红外线发射电路归零码。这种调制方式比较简单，编码解码都比较方便，有利于电路简化。数字基带信号的传输码型很多，（1）单极性非零码（2）双极性非零码（3）单极性归零码（4）双极性归零码。所谓不归零码即脉冲波的占空比（脉冲宽度与码元宽度之比）为100%，即一个脉冲持续的时刻等于一个码元的宽度，在整个码元期间电平维持不变。所谓归零码确实是在发送“1”的整个码元期间高电平只持续一段时刻，在码元的其余时刻内那么返回到零电平，即此方式中在传送“1”码时发送一个宽度小于码元持续时刻的归零脉冲，假设为单极性传送“0”码时不发送脉冲，假设为双极性其特点是所有脉冲宽度比码元宽度窄，即还没到码元的终止时刻就回到零值。红外发射电路如图3.8所示。由455KHZ的晶振CRY，反相器74HC04及电阻、电容组成的振荡器产生455KHZ的方波信号。经脉冲分频器74LS92，六分频成为75.83KHZ的脉冲信号。再通过D触发器组成的2分频/整形电路变成38KHZ的方波信号。由单片机的异步串行口TX输出的串行数据信号，送到与非门74HC00的输入端。与非门的另一输入端接38KHZ的载波信号。与非门的输出信号用来操纵三极管的开通或关断，从而操纵红外发射管发送信息。如此就达到了用串行口TX输出的串行数据信号直接调制载波，进行红外数据传输的目的。发射电路的调制采纳的是时分制幅度键控调制方式。因单片机在复位后，TXD脚为高电平，为知足同步的要求，采纳低电平同步脉冲，经与非门（U3）后变成高电平同步脉冲。因此单片机TXD发送的编码应是反码。红外发送器的工作原理为：串行数据由单片机的串行输出端TXD送出并驱动T1管，数位“0”使T1管导通，通过T2管调制成38kHz的载波信号，并利用红外发射管以光脉冲的形式向外发送。数位“1”使T1管截止，红外发射管不发射红外光。假设传送的波特率设为1200bps，那么每一个数位“0对应32个载波脉冲调制信号的时序，如图所示:晶振CRY，反相器74HC04及电阻、电容组成的振荡器产生455KHZ的方波信号。经脉冲分频器74LS92，六分频成为75.83KHZ的脉冲信号。再通过D触发器组成的2分频/整形电路变成38KHZ的方波信号。由单片机的异步串行口TX输出的串行数据信号，送到与非门74HC00的输入端。与非门的另一输入端接38KHZ的载波信号。与非门的输出信号用来操纵三极管的开通或关断，从而操纵红外发射管发送信息。如此就达到了用串行口TX输出的串行数据信号直接调制载波，进行红外数据传输的目的。发射电路的调制采纳的是时分制幅度键控调制方式。因单片机在复位后，TXD脚为高电平，为知足同步的要求，采纳低电平同步脉冲，经与非门(U3)后变成高电平同步脉冲。3.4红外线接收电路设计红外接收电路由光电转换器、前置放大电路、解调电路和译码器等部份组成。光电转换器的作用是将红外光敏器件接收到的红外光指令信号转换成相应的电信号。然后通过放大器放大后，才能送到信号处理电路进行处置。经红外前置放大器放大后的红外线信号，要由解调电路解调后才能送到译码器电路译码，将调制载波信号还原为调制信号，然后送译码器进行译码。红外接收电路一样多为集成为一体化的接收模块设计中采纳一种高效能的红外接收——德律风根TFMS5380。德律风根所开发的微型接收器TFMS5380是近期市场上最高效能的红外接收器。VCC图TFMS5380VCC图TFMS5380组成的接收电路图TFMS5380特点：单一的接收器和前置放大器的组合。超灵敏度和传送距离。⑶内置PCM频率过滤器。无外置组件需要。特强光及电场干扰屏蔽。TTL及CMOS兼容，适用于微处置器操作操纵。可选频率由30KHZ至56KHZ。低功耗。ISO9000认可。TFMS5380适用于数据传送、电视机、录像机、组合音响及卫星接收器等。TFMS5380的内部框图及组成的接收电路如图所示。该接收电路要求被接收的红外光波长在950pm左右，被调制信号的脉冲宽度不小于600ps。TFMS5380的应用电路超级简单。实验证明，TFMS5380的性能良好，完全能够知足数据传输的需要。自动增益操纵电路(AutomaticGainControl,AGC)，关于无线接收电路而言，输出电平要紧取决于接收信号的强弱及接收机本身的电压增益，当接收信号较强时，接收机输出电压或功率较大；当接收信号较弱时，接收机输出电压或功率较小。在数据搜集系统中，输出的电量一样都比较微弱，必需通过放大器放大以后才能够输入A/D转换器进行转换。由于在很多数据搜集系统中，信号转变的幅度比较大，若是采纳单一的放大增益那么放大后的信号幅度有可能超出A/D转换器的量程。因此在数据搜集系统中有必要依照信号的转变相应地调整放大器的增益。若是采纳手工切换电阻来实现放大器增益的改变，需要多次切换才能确信适合的放大倍数，而且切换速度也无法知足系统的要求，因此这种方式往往是不可取的，那么必需采纳自动增益操纵电路进行调剂。自动增益操纵电路是一种反馈电路，是接收机的重要辅助电路，它的大体功能是稳固电路的输出电平，在那个操纵电路中，要比较和调剂的量是电流或电压，受控对象是放大器。它是使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动操纵方式。实现这种功能的电路简称AGC环。它能够分成增益受控放大电路和操纵电压形成电路两部份。增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随操纵电压而改变。操纵电压形成电路的大体部件是AGC检波器和低通滑腻滤波器，有时也包括门电路和直流放大器等部件。放大电路的输出信号uo经检波并经滤波器滤除低频调制分量和噪声后，产生用以操纵增益受控放大器的电压uc。当输入信号ui增大时，uo和uc亦随之增大。uc增大使放大电路的增益下降，从而使输出信号的转变量显著小于输入信号的转变量，达到自动增益操纵的目的。带有自动增益操纵电路的调幅接收机的组成方框图如图所示。图调幅接收机的组成方框图4红外抄表系统软件设计4.1串行通信原理每台从机均分派有一个唯一的从机地址，主机与从机通信时，主机先呼唤某从机地址，唤醒被叫从机后，主、从两机之间进行数据互换，而未被呼唤的从机那么继续处于等待状态。主机发送的信息能够传到多个从机或指定的从机，各从机发送的信息只能被主机接收。为了完成上述功能需通过设置单片机的串口操纵寄放器SCON来实现，在此将单片机设置在工作方式3，即SM0=一、SM1=1。通信的数据格式为每帧11位，包括1位起始位、8位数据位、1位奇偶校验位和1位停止位；片内按时器T1作为波特率发生器，选择传送的波特率为1200bps，那么按时器T1的初值应设置为TL1=TH1=E8H，另外应禁止按时器T1中断，以避免因按时器T1溢出而产生没必要要的中断错误。当主机发送一帧地址信息时，应维持这帧数据的第9位TB8为“1”；发送一帧数据信息时，应维持这帧数据的第9位TB8为“0”，所有从机最初均处于接收状态，即SM2=1状态，当接收的一帧数据的9位为1，所有从机均产生中断，接收这一帧地址数据并与各自的从机地址进行比较，以判定主机是不是要与本机通信。接收到的地址数据与从机地址相等的为被呼唤从机，该从机将串行口操纵寄放器SCON中的操纵位SM2清0，去接收主机发来的数据帧（数据帧的第9位为0），现在不管接收到的第9位数据是不是为1，都要产生串口中断，保证了主机与被叫从机间的正常数据通信。通信终止后，该从机又从头将串行口操纵寄放器SCON中的操纵位SM置为1，为下一次与主机进行通信做好预备。其它从机那么一直在SM2=1下继续自己的等待，可不能受到其它从机与主机通信的干扰。在通信协议中规定：（1）单片机以方式3进行通信，一帧数据的第9位为“1”代表地址帧，为“0”代表数据帧。（2）设定通信波特率为1200bps。（3）00H是以地址帧形式发送的一条对所有从机起作用的操纵命令，命令各从机恢复SM2=1，等待接收状态。（4）主机与从机的联络进程为：主机下发地址帧，被呼唤从机向主机返回地址帧，以便主机确信与从机联络上了。主机下发操纵命令，从机依照命令或接收主机的数据块，或向主机发送数据块。（5）主机发送的操纵命令代码为：AAH：设置表底数；BBH:读取表数；CCH：开表设置；DDH：关表设置EEH：校验犯错；EDH：传送终止符。（6）数据块组成格式为：数据块最后一帧为终止符EDH，终止符之前本数据块内容能够是操作码帧、地址码帧和数据帧。为了实现多机通信，所有发射电路的振荡频率和所有的接收电路的振荡频率都必需调整一致，为保证正常通信，避免自己发自己接，数据传送方向必需为半双工传送，收发器在发射时，必需屏蔽自己的接收中断，发射终止后再开放中断。多机通信进程为：（1）所有从机的SM2=1，处于地址帧接收状态。（2）主机发送一帧地址信息，其中包括8位地址，第9位为“1”，与所需的从机进行联络。（3）从机接收到地址信息后，各自将其与自己的地址相较较；关于地址相符的从机使RI=0，TB8=1，发送自身地址，并使SM2=0，TI=1，以等待接收主机随后发来的所有信息；关于地址不相符的从机仍维持SM2=1状态，对主机随后发来的数据不睬睬直至发送新的一帧地址信息。（4）主机接收到地址后将SCON第9位TB8清“0”，然后进行地址校对，假设地址校对通过，说明从机已经联络上，发送进一步的通信操纵命令信号；地址校对犯错，说明从机没有联络上，发送终止本次通信命令，修改SCON第9位，将TB8置“1”。主机向被寻址的从机发送操纵指令与数据，一帧数据的第9位为“0”，表示发送的是数据或操纵指令。（5）被叫从机接收到命令后进行命令分析，搜集现场信息，进行必然的数据处置，依照主机的要求返回数据，并执行主机发出的命令。假设为终止通信的命令，那么当即置SM2=1，终止本次通信，等待下一次通信，不然执行相应的动作，关于要求返回信息的命令，置TB8=0，返回正确的响应信息后置SM2=1，恢复其只接收地址帧数据状态。（6）主机接收终止通信命令的返回信息后修改SCON第9位，将TB8置“1”预备进行下一轮的通信。当主机发送一帧地址信息时，应维持这帧数据的第9位TB8为“1”；发送一帧数据信息时，应维持这帧数据的第9位TB8为“0”，所有从机最初均处于接收状态，即SM2=1状态，当接收的一帧数据的9位为1，所有从机均产生中断，接收这一帧地址数据并与各自的从机地址进行比较，以判定主机是不是要与本机通信。接收到的地址数据与从机地址相等的为被呼唤从机，该从机将串行口操纵寄放器SCON中的操纵位SM2清0，去接收主机发来的数据帧（数据帧的第9位为0），现在不管接收到的第9位数据是不是为1，都要产生串口中断，保证了主机与被叫从机间的正常数据通信。通信终止后，该从机又从头将串行口操纵寄放器SCON中的操纵位SM置为1，为下一次与主机进行通信做好预备。手持抄表机通信流程图图4.1初始化子程序图4.2抄表机通信程序流程图红外抄表器的软件程序要紧包括主程序和系统初始化、红外发送、红外接收、LCD显示设置、键盘输入设置等子程序。主程序第一完成启动时的系统初始化，包括串口通信、LCD设置、flash及RAM等的初始化操作，然后进入wait模式并显示功能菜单，以后不断扫描键盘，假设发觉有命令键按下，那么挪用发送子程序发送相应的操作命令，发送终止后即启动接收子程序，以接收电度表回送的信息，然后对接收到的信息进行后续处置。主程序要紧完成系统初始化，在无键按下的时候显示“红外抄表器”名称，与设置外中断1相连接的任一键按下，那么显示“单元：XX、户数：XX”，抄表键按下以后，进入抄表效劳子程序，在中断效劳子程序中进行通信波特率(2.4kHz)的设置、发送抄表标识码、接收数据和转存数据等工作。设置中断程序的任务包括设置各户单元号(00〜80)和单元中包括的户数(01〜24)，按显示键循环显示各户的水量或电量；完成一个16X16点阵汉字或字符的显示，只要确信每一个汉字的或字符的显示起始页面和起始列，一一挪用显示子程序，就能够够将所要的内容显示。键盘程序完成的功能是：当按键按下以后，软件依照按键的设计完成不同的功能，其中抄表键与单片机的外中断0相联，INT0用作抄表中断，其他的单元键、户数键、十位键、个位键、显示键别离与单片机的P1.0〜P1.4相连。显示程序采纳动态显示方式，在单片机中的数据存储单元中分派动态存储区60H〜6AH，用于数据传输的缓冲区。显示器子程序包括操纵器复位子程序、送操纵字子程序、送数子程序。红外发送子程序与红外接收子程序均依照高频载波信号的模式来编写，在红外发送子程序中，第一发送一个初始同步帧，接着发送一个字节的数据，然后发送中间同步帧，再发送它的反码，再发送中间同步帧，如此直到发送完所有的数据为止。红外抄表子程序与红外修改子程序都是利用红外发送子程序与红外接收中断子程序的组归并依照必然的协议编写的子程序。红外抄表子程序中，第一让抄表器发送一个抄表的命令码，然后进入接收等待状态。电度表接收到这段命令码通过判定，若是为抄表机的命令码，那么会向抄表器发送用户用电量的数据。这时抄表器就会开始接收电度表发来的数据，若是接收进程没有任何问题，红外抄表器便会显示抄表成功，通过小键盘能够查看用户的用电量或是进行其他的各类操作。红外修改子程序中，第一让抄表器发送一个代表红外修改功能的命令码，然后等待一段时刻后会发送表示费率的数据。电度表在接收到代表红外修改功能的命令码后，会立刻进入红外接收等待状态（接收超时，会退出等待状态）。在电度表成功接收到表示费率的数据后，会向抄表器发送-个表示成功接收数据的命令码，通知抄表器红外修改成功，然后电度表会当即用刚接收到得费率数据来修改电度表的费率。手持抄表机红外线通信程序设计初始化子程序MSIO，主若是对通信波特率及方式的设置，部份程序如下:R0—主机发送的数据块首址；R1—主机接收数据块首址；R2一被寻址从机地址；R3—主机命令；R4一数据块长度；MSIO：MOVTMOD，#20H；选择按时器T1模式2，计时方式MOVTH1，#0E8H；预置时刻常数MOVTL1，#0E8H；CLRET1；禁止按时中断SETBTR1；启动计时器MOVPCON,#80H；SMOD=1MOVSCON,#0D8H；方式3,SM2=0,REN=1,TB8=1SETBEA；开总中断SETBES；开串口中断MSIO1：MOVA,B；发送地址帧MOVSBUF，A；JNBRI，SIO1；I为0时跳转CLRRI；MSIO2：CLRTB8；地址符合预备送死令MOVSBUF，R3；送死令JNBRI，MSIO3；从机无应答跳转CLRRI；MOVA，SBUF；MSIO3:MOVSBUF，#0FFH；从头联络SETBTB8；SJMPMSIO1；MSIO4：JNBACC.0，MSIO1；从机是不是预备就绪该程序实现的功能：抄表机第一发送所抄电能表的地址，地址符合后抄表机发送抄表命令并接收电能表发送的数据。4.3分时付费率电度表软件设计电度表通信流程图电度表端作为从机，其软件程序包括主程序和中断效劳程序，流程图如图、4.4所示：NN主程序流程图4.4中断程序流程图主程序要紧负责完成系统初始化，开串口中断，等待中断等指令。中断程序负责判定抄表机发送的命令码，电度表接收到命令码通过判定，若是为抄表机的命令码，那么会向抄表器发送用户用电量的数据。这时抄表器就会开始接收电度表发来的数据，若是接收进程没有任何问题，红外抄表器便会显示抄表成功，通过小键盘能够查看用户的用电量或是进行其他的各类操作。主程序流程图4.电度表红外线通信程序设计部份主程序为：ORG0023H；LJMPSUBCOM；串口中断效劳程序入口ORG0050H；SM_COM：LCALLSP_INIB；调串口初始化子程序MOV08H，#40H；接收缓冲区起址送1区工作寄放器区R0MOV09H，#50H；发送缓冲区起址送1区工作寄放器区R1MOV0AH,#10H；发送或接收字节送1区工作寄放器区R2SETBEA；开总中断SETBES；开串口中断LOOP：SJMP$；等待中断SP_INIB:MOVTMOD，#20H；选择按时器T1模式2，计时方式MOVTH1，#0E8H；MOVTL1，#0E8H；CLRET1；SETBTR1；5结论水电供给部门对用户电表、水表、煤气计量都采纳传统的手工抄表方式，在科技日新月异的今天，传统的治理方式和技术已经无法知足当前的进展趋势，专门是在城乡电网改造实现“一户一表”后，抄表的数量和工作量爆炸性增加，这就很无益于供给部门进行更深层次的分析和治理决策。因此，在行业信息化进程当中，户表数据的自动化抄送具有超级重要的意义。本文介绍的应用于电度表抄表系统中单片机红外串行通信接口，具有硬件电路简单、本钱低廉、编程方便、通信靠得住性高的特点。利用手持抄表器能够方便地完成对电度表的抄写和校准等工作，大大提高了抄表工作的效率，而且抄表准确度高并杜绝了估抄和误抄的问题。只是在利用进程中应注意的事项有：（1）应幸免在中午阳光充沛时抄表，因阳光过于充沛会干扰红外线的传输，抄表成功率降低；（2）农网改造后，部份台区计量箱表计观看孔较小，加大了抄表难度，为解决那个问题，须对设备进行改造，采纳的方式是在表计后加装支架，使表计的红外线发生器切近观看孔以取得最正确的发射成效；（3）系统中表计底数是由液晶显示器显示，由于这种显示器较之传统的显示方式有些脆弱，因此要增强对它的治理。本文提出的通信协议能够在多台单片机间平安地传送数据，实现了通信两边非接触式的数据传送，也可用于其他遥控、遥测的单片机应用处合。红外线抄表系统能够弥补集抄系统投资大、保护难的缺点；能够提供传统计量系统所缺乏的功能，既为供电企业带来治理上的便利，又能取得效益。咱们相信，随着科技进步和治理技术的革新，红外无线抄表系统必然会有美好的进展前景。6致谢本论文取得了郭银景、孙红雨教师的悉心指导，在论文的撰写进程中，教师给了我很多的关切和照顾。两位教师有很深的学术造诣，对学生严格要求，治学严谨，对工作充满热情，高度负责，这些都对我产生了潜移默化的阻碍，永久是我学习的表率。在此向两位教师表示衷心的感激，并致以高贵的敬意。感激通信05-2班全部同窗在这四年内对我的帮忙与关切。咱们班级一直是一个团结上进的优秀班级体，在四年里每一个同窗都为班级做出了踊跃的奉献，谢谢你们让我感受到集体的温馨。还要感激我的所有舍友，与他们一起度过的光阴是美好而难忘的。在如此一个充满温情的集体中生活了两年的时刻是令人幸福的。尚有周围许多真诚而热情的同窗与朋友，尽管无法一一具名致谢，但一起收藏的温暖回忆足以让我存留此生。最需要感激的是我亲爱的父母，是他们最深切的关切与教诲、最无私的爱与奉献伴我走过彷徨与窘境。在我顽强十几年求学的青春岁月过去时，他们也已日趋苍老，回顾时不免有几分感动或惭愧，谨以此文献给他们。7参考文献杜中良.红外通信在电力自动抄表系统中的应用[M].北京：航天航空出版社,2005⑵黄采伦.智能仪表的红外通信技术[M].北京：国防工业出版社,2000赵伟.电子式电能表及其在现代用电治理中的应用[M].北京：中国电力出版社，2002周长红，刘敬彪.智能抄表系统的设计和实现[M].成都：电子科技大学出版社，1998蓝海青，沈振宇.便携式智能红外线数据通信系统的设计与实现[J].数据搜集与处置，1998,35（13）:179-181陈新亮.电子式电能表的应用[M].北京：人民邮电大学出版社,2000周文举.基于单片机红外无线通信的抄表系统[D].南京：东南大学，2006王柏林，侯勇.多功能电度表及红外抄表器的红外通信设计[J].电测与仪表,2001,38（11）:49-50赵四海.智能仪表的红外通信口设计[J].现代仪器,2001,24（2）：18-20胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社,1996杨秋海等.MCS-51单片机串行口的一种复用[M].北京：清华大学出版社,1998樊昌信等.通信原理[M].北京：国防工业出版社，2003AD7755EnergyMeteringICwithpulseOutput[DB/OL].AnalogDeviceInc.,1999何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计[M].北京：航天航空大学出版社,2000[15]颜永军等.Protel99电路设计与应用[M].北京：国防工业出版社，2001陈巨人.MCS-51系列单片机有效子程序集锦[M].北京：清华大学出版社，1993徐爱均.智能化测量操纵仪表原理与设计[M].北京：航空航天大学出版社，1995顶峰.单片微型运算机原理与接口技术[M].北京:北京科技大学出版社,2004MichaelCollier&SunXiuJuan.IntroductoryMicrocontrollerTheoryandApplications[M].ShandongUniversityofScienceandTechnology,2007JohnGorge.PublicWirelessBroadbandAccess[J].NetworkSafety2006,162(3):58-648附录附图手持抄表器硬件电路设计原理图!-.英文文献及翻译PublicWirelessBroadbandAccessAbstract:Thereisawiderangeofcommercialwirelessbroadbandaccessnetwork(WEAN)technology,exampleasWLAN.MMDS.LMDSandsoon.Inordertoprovideapublicwirelessbroadbandaccessnetwork(PWBAN)services,Basedontheexistingbroadbandaccessnetworkabuseofspeciesproposedpublicwirelessbroadbandaccesscontrolmodel:expoundedthepublicwirelessbroadbandaccessuseridentification,roaming,accesssecurityandotherimportantfunctions.1IntroductionAlongwiththerapiddevelopmentofcommunicationandthecontinuesimproveofthestandardoflive,traditional,andpurevoicebusinesshasbeenunabletomeetthedemandofthepeople,particularly,astherapiddevelopmentoftheInternet,Peoplehopetoenjoymulti-media,diversity,individuality,thetelecommunicationsbusiness.Whenthedatavolumeincrease,thedemandofthepeopleforthebandwidecommunicationshasbeenrising.Telecommunicationsnetworkswithlarge-scaletelephonenetworks,Intemetnetwork,TMandMANnetworks,havedial-upaccess,ADSL,broadbandaccessandgreenEthernetAccessmeans,andtheirdiversificationandpopularization,highbandwidth,highqualityrichapplicationfeatures.TheyultimatelyhavenotcompletelyMobileDataAccesswasreplaced!Theymaylackismobility,However,themobilenetworkmobilityisnotabsolute,whethertheyhavecoverageareasandblindspots.Another3Gprovidesthedataaccessapplicationdependsonthematurityoftheexistingdatanetwork,theapplicationofinnovationanddevelopmentThereal3Gbusinessisalsoaffectedbymanyfactors.WirelessLANasaspread-spectrumcommunicationtechnology,especiallysuitableforshortdistanceofwirelessdatacommunications,theindustryisgenerallyconsideredabetterbroadbandwirelessaccess,hasrecentlyattractedmuchattention.Sofarin2001,operatorsofwirelessLANalreadyhaveaverygoodunderstandin