毕业论文--电力载波通信抄表集中器硬件设计

毕业论文--电力载波通信抄表集中器硬件设计 摘 要 随着我国电力事业的迅速发展传统的用电抄收管理方式己经不能满足市场 需求本文在大量收集查阅国内外有关远程抄表系统资料深入用户及用电管理部 门广泛调研的基础上提出了一种采用低压电力线载波通信技术的远程自动抄表 系统该系统具有三层网络结构即上位机管理系统集中器和载波电表重点 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 研 究了集中器及其与各组成部分的通信由于我国低压电力线上存在的高削减高噪 声高变形必须采用特殊的通信技术 本文首先分析了高频信号在电力线中的传输特性重点讨论了扩频通信技术 在电力线载波通信中的应用深入研究了以扩频调制解调技术 关键词电力线载波扩频通信技术集中器抄表系统 ABSTRACT With the rapid development of power undertaking of our country the traditional ways of meter reading can not satisfy the demand of market any more Based on the vast collecting and consulting of the concerned information of the remote meter reading system of the home and abroad and going deep into the consumers and power consumption administrative departments to investigate and research widely a remote meter reading system adopting carrier communication technology of the low-voltage power line communication PLC had been proposed in this paper It had network structure of three layersie the computer administrative systemconcentrator and carrier meter And the functions and characteristics of the whole system together with its every component had been analyzed Because high attenuationhigh noise and high distortion exist in the low-voltage power lines of our country special communication technology must be adopted First of all the transmission characteristic when high-frequency signal was transmitted through power lines was analyzed Secondly the application of spread spectrum communication technology to carrier communication of the power line was emphatically discussed Thirdlythe interior principle of the special MODEM IC SSC P300 adopting Spread-spectrum modem communication technology was deeply studied Based on thisSSC P300 was selected to the reliable data transmission between the concentrator of the long-distance meter reading system and the terminal signal carrier ammeter Being the heart of the automatic meter reading systemthe concentrator connected the computer with the terminal carrier meter The hardware system of the concentrator was emphatically designed according to the main functions and the demands for performance targets of the concentrator stated in the power trade standard of PRC It was mainly composed of MCU external expanded RAMclock modulewatchdog modulethe computer communication interface circuit and the PLC communication circuit together with its peripheral circuits? KEYWORDS carrier power line spread spectrum communication technology concentratormeter reading system 目 录 摘 要 II ABSTRACT III 1 绪论 1 11电力线载波通信的意义及发展状况 1 12低压电力线通信的特点 1 13国内外研究现状和动态 2 14设计电力载波抄表集中器的目的和意义 2 15课题的可行性分析 3 16本文的主要任务 3 2 电力线载波通信技术 4 21电力线载波通信中信号传输特性分析[8] 4 22常用的低压电力线载波通信技术[13] 5 23扩频通信技术 6 com信的工作原理 6 com信的特点[4] 6 24电力线载波通信的实现 7 com电力线载波专用Modem芯片 7 3 电力载波抄表系统总体设计 9 31自动抄表系统的组成 9 4 电力载波抄表集中器的硬件设计 11 41电力线载波远程抄表系统集中器的硬件设计 11 com的功能及技术指标[8] 11 com的结构框图 11 42时钟模块 12 com想 12 com 时钟模块的选择[15] 12 com 时钟模块与单片机的连接[14] 13 43电力线载波通信电路设计 13 com信芯片SSCP300的发送与接收原理 15 com与SSCP300通信的控制工作过程 17 44主控器与MODEM通信接口 19 com MODEM简介 19 com 主控器与MODEM通信接口电路 20 45电源电路 21 5 电力线载波抄表系统集中器软件的设计 23 51通信 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 的制定 23 52集中器软件设计 23 com设计 23 com 集中器向上位机的数据传输 23 com与扩频芯片SSCP300的数据传输 23 53本章小结 28 6 结论 29 61总结 29 62结束语 29 致 谢 30 参 考 文 献 31 附 录 32 1 绪论 11电力线载波通信的意义及发展状况 当今世界作为输送能源的电力线是一个近乎天然入户率绝对第一的物理网络而电力线现在的功能仅仅是传送电能如何利用网络资源潜力在不影响传输电能的基础上实现窄带通信或宽带通信使之成为继电信电话无线通信和卫星通信之后的又一通信网是多年来国内外科技人员的又一目标要使电力网成为一个新的通信网技术手段只有载波通信电力线载波通信就是以电力网作为信道实现数据传递和信息交换因为电源线路是每个家庭最为普通也是覆盖最为宽广的一种物理媒介其覆盖面超过有线电视网络甚至电话线路同时由于利用现有的电力网实现数字通信可以大大减少通信网建设的费用因而利用电源线路实现数据通信的技术有着可观的经济效益和应用前景 电力线载波通信又分为35KV以上的高压载波通信10KV配电网的载波通信和民用400V以下电力线载波通信在技术上高压载波通信主要为业内业务通信由于网络专一性其简单的数据通信在国内外基本成熟进入千家万户的民用电力网才是最大的通信物理网络但在该网络上实现通信一直是全世界科技工作者的研究课题由于低压电力线上实现通信又很多技术难点如网络不 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 节点多隔离多随机干扰等也可以说民用电力网对通信而言是一个不确定无规则网络特性呈拓扑特性的非 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 通信网是通信网络的一大挑战课题本文研究的对象正是低压电力线通信 12低压电力线通信的特点 总的说来低压电力线信道的特点主要包括下面几个方面的内容 1 噪声和干扰大 低压电力线网络中各式各样的家用电器和办公设备产生的噪声和干扰严重污染着电力线通信环境己有的研究结果表明噪声的大量存在是实现数据在低压电力线上优质传输的主要障碍之一现在把各种噪声干扰主要来源归纳为4个方面 a 可控硅器件和一些电源电路产生的60Hz的倍频谐波 注美国电力线频率为60Hz b 平滑频谱噪声其频谱平坦可以看作有限带宽的白噪声家电中的小电机是产生这类噪音的根源 c 单脉冲干扰通常由开关切换闪电温度调节器或电容充放电引起 d 非同步周期噪声如电视的行扫描频率对电网的干扰 2 信号衰减大 信号在电力线上传输过程中的衰减是低压载波通信遇到的另一难点同时由于低压配电网直接面向用户负荷情况复杂各节点阻抗不匹配所以信号会产生反射谐振等现象使得信号的衰减变得极其复杂信号的衰减随着传输距离的增加而增加同时信号的衰减与频率工频电源的相位有关一般来说随着频率的增加信号的衰减也将增加而在某些特殊的频段由于反射谐振及传输线效应等的影响衰减会出现突然剧增在100-- 400kHz频带内信号的平均衰减为40dB标准偏差为20dB 3 随机性和时变性 低压电力线直接面向用户的特点导致其干扰具有随机性和时变性这是低压载波通信面临的又一挑战由于用户负荷的随机接入和切除网络结构的变化以及不可抗拒的自然因素如雷电等的影响使得其干扰表现出很强的随机性和时变性从而难以找到一个准确的数学模型来加以描述 13国内外研究现状和动态 在国外自动抄表系统的技术发展比较早欧美等国在上个世纪七八十年代就开始试验探索自动抄表技术70年代美国引进欧洲音频电力负荷控制系统的基础上开发研制了负荷监控及抄表系统80年代以色列研制成功低压电力线载波集中抄表技术九十年代初自动抄表技术逐渐成熟在世界各地得到了迅猛的发展近年来美国以色列德国和英国的科技人员一直从事这方面的技术研究与开发90年代初自动抄表技术被引进到中国早期的AMR系统主要用于大电网的电能量考核结算中国电力科学研究院自1997年开始研究电力线载波通信PLC Power Line Carrier 技术主要考虑PLC技术用于低压抄表系统1998年开发出样机并通过了试验室功能测试1999年在现场进行试运行获得了产品登记许可1999年5月开始进行PLC系统的研究开发工作主要对我国低压配电网络的传输特性进行了测试并对测试结果进行了数据处理和分析基本取得了我国低压配电网传输特性和参数为进行深入研究和系统开发提供依据采用低压电力线载波则具有它的先天优势只要解决相关的技术性问题它的成本将是最低的它的研究成功不仅可以替代人工日常抄表工作提高工作效率减少人为差错加强用户管理而且能够实现远程监控管理工作的全面自动化是电力部门实现远程自动抄表的发展趋势具有广阔的应用前景 目前国内虽然出现了一些自动抄表系统但是安装量并不大而且技术并不成熟成功率低所以自动抄表系统的研究还是有较大的发展空间本课题就是在这种情况下将现场总线技术低压电力线载波通讯技术和电话通讯技术结合起来以实现远程集中式抄表系统的自动化和智能化 14设计电力载波抄表集中器的目的和意义 自动抄表系统是指采用通讯和计算机网络等技术自动读取和处理表计数据的一项新技术发展自动抄表技术是提高物业管理水平的需要也是网络和计算机技术迅速发展的必然需要采用自动抄表技术不仅能节约人力资源而且可提高抄表的准确性减少因估计或誊写而造成账单出错使相关管理部门能及时准确获得数据信息由于用户不再需要与抄表者预约上门抄表时间还能迅速查询账单故这种技术越来越受到用户的欢迎随着电价的改革供电部门为迅速出账需要从用户处尽快获取更多的数据信息如电能需量分时电量和负荷曲线等自动抄表为实现上述需求提供了切实可行的技术手段 近10年来美国英国德国以色列中国等国的科技人员一直从事这方面的技术研究与开发到目前为止国内外己有一些企业开发出了用于电力线载波通信的产品如开发的电力线载波抄表系统在技术上取得了可喜的进步和成功但尚未能符合用户使用要求由于专用芯片的原因抄表系统的抄到率最高仅能达到90左右尽管如此目前我国在该方面的技术属先进行列实践证明用进口通用通信芯片不可能实现我国民用电力网的可靠载波通信但是随着市场需求和技术的发展将来的民用电力线载波通信必将成为一个很大的通信网 15课题的可行性分析 本课题所设计的自动抄表系统主要的难点是解决低压电力线载波通讯技术和电话网通讯技术随着扩频载波技术被应用到在低压电力线载波通讯中在规定的通信距离中其抄表的成功率高达100在我国已经开发研制成功而电话网络经过多年的发展己经被实践所检验基本上不存在任何问题因此本自动抄表系统在技术层面来讲是可行的在经济实用性方面本课题设计的自动抄表系统有着绝对的优势本系统在设计中所采用的通讯媒介是低压电力线网络和现有的电话网络 不需要另外再铺设通讯设施因此在经济实用性方面也是完全可行的综合以上两个方面可见本课题所设计的自动抄表系统是完全切实可行的 16本文的主要任务 本课题是在总结前人的自动抄表系统的基础上结合我国的实际情况设计出一种经济实用的自动抄表系统该系统底层通讯方式采用低压电力线载波通信的方式载波芯片使用Intel Lon公司的SSCP300扩频载波芯片上层通讯采用电话网络 图1-1 载波接口电路 2 电力线载波通信技术 电力线载波通信是利用电力线作为传输通道的载波通信是电力系统特有的一种通信方式它根据频率搬移频率分割原理将原始信号对载波进行调制搬移到不同的线路传输频带送到电力线上进行传输由于通信所使用的频率一般在几百KHZ以上因此可以避开50HZ工频电流的干扰和其他通信方式相比具有投资少施工期短设备简单通信安全实时性好无中继和通信距离长等一系列优点 从六七十年代以来利用10kV以上中高压电力线作为信号传输通道的电力线载波电话已经获得广泛应用对高压电力线进行高频信号传输的研究已经非常深入和成熟但在220V380V低压电力线上进行信号传输与高压电力线载波通信有很大区别突出表现在工作环境恶劣线路阻抗大信号衰减强干扰大且时变大等特点因此在使用电力线作为信号传输媒介之前需要对它的信道特性进行分析 21电力线载波通信中信号传输特性分析[8] 由于电力线并不是专为传输信号而设计的所以有必要分析高频信号在电力线中的传输特性影响电力线载波传输质量的主要因素有电力网络的阻抗特性衰 减特性及噪声的干扰前两者制约信号的传输距离后者决定数据传输的质量 1 低压电力线上输入阻抗及其变化 输入阻抗是表征低压电力线传输特性的重要参数研究输入阻抗对于提高发送机的效率增加网络的输入功率有重大意义理论和实验表明低压电力线上的输入阻抗不仅与传输信号的频率有关系而且与低压电力线上所连接的负载有关系在理想情况下当没有负载时电力线相当于一根均匀分布的传输线由于分布电感和分布电容的影响输入阻抗会随着频率的增大而减小当电力线上有负载时所有频率的输入阻抗都会减小但是由于负载类型的不同使不同频率的阻抗变化也不同所以实际情况非常复杂甚至使输入阻抗的变化不可预测由于低压电力线输入阻抗的剧烈变化使发送机功率放大器的输出阻抗和接收机的输入阻抗难以与之保持匹配因而给电路设计带来很大的困难 2 低压电力上高频信号的衰减及其变化 高频信号在低压电力线上的衰减是低压电力线载波通信遇到的又一个实际困难对高频信号而言低压电力线是一根非均匀分布的传输线各种不同性质的负载在这根线的任意位置随机地连接或断开因此高频信号在低压电力线上的传输必然存在衰减显然这种衰减与通信距离信号频率等都有密切关系总的来说信号传输的距离越远信号衰减就越厉害但是由于电力线是非均匀不平衡的传输线接在上面的负载的阻抗也不匹配所以信号会遇到反射驻波等复杂现象这些复杂现象的组合使信号的衰减随距离的变化关系变得非常复杂有可能出现近距离点的衰减比远距离点还大的现象对于民用电网其三相电源所接的负载大小和性质都不相同所以同样强度的信号在三相电线上的衰减也不同这种现象有时就表现为虽然接收端和发送端的位置不变但接在不同的相上通信的误码率不同 3 低压电力线传输干扰特性分析 在低压电力线上进行数据通信时的另一个需要认真研究的重要问题是电力线上干扰的特殊性质电力线上的干扰可分为非人为干扰和人为干扰非人为干扰指的是一些自然现象如雷电在电力线上引起的干扰人为干扰则是由连接在电力线上的用电设备产生的并对数据通信有严重的影响干扰可分为周期性的连续干扰周期性的脉冲干扰时不变的连续干扰和随机产生的突发性干扰通常情况下前两类干扰更为突出 通过以上讨论可以看到低压电力线上的信号衰减特性和干扰特性非常复杂而且随机性时变性大难以找到一个较为准确的解析式或数学模型加以描述这也是为什么一直以来对低压电力线高频信号传输特性的分析多以定性分析和实验数据测试分析为主的原因即使有些学者提出了一些模型但是这些模型也往往是附加了许多假设和限制因而也是不精确的或适用面很窄这种精确数学模型的缺乏对低压电力线载波通信设备的设计提出了很高的要求即要求其有很好的自适应能力但同时出于实用的角度为了获得合理的性价比又要求其成本要限制在一定的范围内这些对系统的设计而言是一个很大的挑战尽管低压电力线载波通信存在上述所说的这些困难用低压电力线作为通信信道仍然是可行的只是需要采用一些特殊的技术手段 22常用的低压电力线载波通信技术[13] 1 窄带通信方式 窄带通信方式价格低廉并且较易实现所以在以往的应用中比较常用但窄带技术的缺点是抗干扰能力较差尽管窄带通信中的接收器具有较窄的通带使得仅有一小部分噪声能进入接收器但由于此类接收装置中的滤波器具有高品质因数 瞬间的脉冲噪声会使其发生自干扰引起它对传输来的信号产生误操作而使用低品质因数的滤波器又会使通带带宽加大令更多的噪声进入接收器所以窄带通信对脉冲噪声的抵抗性较差 2 多载波调制方式 多载波调制是一种多载频并传体制其基本原理是将输入信息转换成多路并行信号对相互完全正交的一组载波进行调制因此多载波调制方式技术的实质是将时分多路的数据传输转化成为频分多路的数据传输由于各载波之间的正交性完全消除了彼此之间的串扰同时利用相同的正交载波组在接收端恢复原始信号 3 扩频通信方式 实用扩频技术在50年代中发展起来起初扩频技术只用于军用通信制导等军事领域由于它具有许多特点使得其理论和实践发展迅速扩频通信技术在90年代才开始应用到民用上目前己经在低压电力线通信上得到广泛应用并已经取得了很大的发展成为电力线载波通信的热点扩频通信方式是一种简便易实现价格低廉的方式本文的低压电力线载波通信方式采用的就是扩频通信技术 23扩频通信技术 扩频通信是目前应用广泛的通信技术它相对于窄带通信系统来说有一定的优势主要表现在扩频通信具有优越的抗干扰性能它能够很好的克服电力线上的噪声和干扰扩频通信用伪随机码把基带信号 信息数据窄带信号 的频谱进行扩展形成相当带宽的低功率谱密度信号发射接收端使用相关处理方法把要接收的宽带扩频信号恢复成基带信号这些特征使扩频通信信号不易受干扰也不容易干扰他人扩频信号具有较宽的频谱因而分散了噪声功率使干扰程度减小提高了通信的可靠性 com信的工作原理 在发送端输入的信息先经信息调制形成数字信号然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱展宽后的信号再调制到射频发送出去在接收端收到的宽带射频信号变频至中频然后由本地产生的与发送端相同的扩频码序列去相关解扩再经信息解调恢复成原始信息输出 com信的特点[4] 扩频通信是一种新型的通信体制是通信领域中一个重要的发展方向与传统的通信方式相比较它具有如下的特点 1 抗干扰能力强 扩频系统的抗干扰能力是其它所有通信方式无法比拟的特别是在干扰的环境下采用扩频通信技术是提高通信设备抗干扰能力最有效的措施因此抗干扰能力将是扩频通信的最基本特点 2 具有选址能力 由于采用编码信号形式对一个或一组接收机分配规定的码组作为地址而对其它的接收机分配不同的码组这样用不同的编码序列去调制发射机就能实现选择地址的目的 3 抗多径干扰能力强 扩展频谱信号占据的频带很高当由于某种原因引起衰落时只会使小部分频谱衰落而不会使整个信号产生严重畸变故具有抗频率选择性衰落的能力此外在存在多径干扰的场合由于伪随机码尖锐的相关特性使多径射束完全独立只有当多径时延小于码元宽度时才发生轻度衰落而当码元很窄伪随机码长度很长时多径反射信号不会同时到达接收点扩频系统将多径反射信号作为干扰噪声处理故 具有很强的抗多径干扰能力此外扩频通信还具有信号功率谱密度低有利于信号隐蔽实现多扩频系统具有一系列其它系统无法比拟的优点有效地解决了强干扰环境中的通信问题 24电力线载波通信的实现 目前低压电力线载波通信已经朝着使用扩频通信技术的方向发展采用扩频通信技术能在很大程度上克服电力线上强衰减强干扰的缺陷大大提高通信系统的生存能力鉴于电力线的恶劣的通道特性必须采用专用的电力线载波专用MODEM芯片这也成为电力载波抄表系统的关键技术因此电力线载波通信的关键就是选用一种功能强大的电力线载波专用MODEM芯片 com电力线载波专用Modem芯片 国外在电力线载波通信技术方面发展较早多家国外公司陆续推出了自己的电力线载波Modem芯片下面简单介绍几种常见的Modem芯片 1 ST7536芯片 ST7536是SGS-THOMSON公司专为电力线载波通讯而设计的Modem芯片由于它是专用Modem芯片所以除有一般Modem芯片的信号调制解调功能外还针对电力线应用加入了许多特别的信号处理手段目前在国内电力线载波抄表领域应用广泛只是各公司应用水平不同ST7536也是较早的电力线载波Modem芯片调制解调技术是较落后的FSK方式加上三字节容错它最高波特率只能达到400 bps另外它无CSMA网络载波侦听功能这些限制了它的应用它通讯距离不是很理想需要作中继器时通讯速度太慢 2 SSCP300芯片 SSCP300是公司采用现代最新通讯技术设计的电力线载波Modem芯片它采用 了扩频Chirp方式调制解调技术现代DSP技术CSMA技术以及标准的Modem芯片的发展趋势SSC P300提供了数据链接层的控制逻辑符合EIA-600标准的通道访问及通信服务提供与SPI兼容的主处理器接口另外P300应用时需要接到电力线上所需的外部电路是非常少SCSP300与主处理器一起构造的与CE Bus兼容的产品在各种低廉的电力线网络应用中充当着基本的通讯单元SSCP30O的特性如下 a 有符合EIA-600标准的物理层收发器 b 具有集成化的DLL处理器满足与EIA-600标准兼容的信道存取特征 c 提供针对电力线 LP 扩频载波 SSC 的通讯技术 d 具有串行外围接口 SPI 与主处理器的接口 e 可以在低压下进行操作 f 需要最少的外部元件可进行即插即用 g 为20脚的S0IC封装大小约为13CM X 10CM 3 PL3105芯片 PL3105芯片是北京福星晓程公司为智能仪表应用设计的产品它内嵌直接序列扩频单元其扩频通信单元是专门针对我国电力网络恶劣的信道环境所研制开发的由于采用了直接序列扩频数字信号处理直接数字频率合成等新技术所以在抗干扰抗衰落性能以及国内外同类产品性能价格比等方面有着更加出众的表现 4 SCll28芯片 SCll28芯片是面向电力线载波通信市场而开发研制的专用扩频调制解调器电路由于采用了直接序列扩频数字信号处理直接数字频率合成等新技术因此该电路应用在电力线通信方面具有较强的抗干扰及抗衰减性能SC1128芯片内部集成了扩频解扩调制解调DA和AD转换内置电子表输出驱动输入信号放大看门狗工 作电压检测以及与单片机 MUC 串口通信等功能该芯片在小型多功能应用系统中可以起到降低系统成本并提高系统功能的作用 3 电力载波抄表系统总体设计 31自动抄表系统的组成 图3-1是基于电力线调制解调器的自动抄表系统的结构示意图系统以供电局的计算机抄表中心为主站以电力变压器10KV380V供电的每个小区为相对独立的子系统在这些子系统中集中器又相当于主站电能表以及数据采集器为从站采集器的作用是采集多个用户的电表数据通过电力Modem的调制解调并经22OV低压电力网用载波方式送到集中器集中器再通过公用电话网或专用通信网 如光纤或无线电通信等 把数据传送到供电局的计算机抄表中心 由系统结构示意图可知自动抄表系统是将电表数据从下而上逐级传送完成也可以根据实际情况的需要进行数据双向传输该系统可分为五个主要组成部分 1 电能用户表 2 数据采集器 3 电力线Modem 4 集中器 5 计算机抄表中心 图3-1 系统结构示意图[4] 抄表系统各组成部分的功能是 1 电能用户表 对于电磁式电能表需在表内加装一只传感器或光电模块将电能表的数据转换成电信号输出对于电子式电能表则可以直接利用表的电脉冲输出 2 数据采集器 数据采集器实际上是计一费终端和数据集中器中间的一个桥梁它的主要功能在于同时采集多个用户电能表的电量脉冲信息并经过处理和存储通过电力线Modem沿低压电网送到集中器上并且当接收到上层的命令时数据采集器能够向计费终端发出抄表或者断电的命令 3 电力线Modem 主要是对采集器送来的数据进行调制和解调增强对低压电网的抗干扰性和减低信道传输的误码率 4 数据集中器 数据集中器是安装在小区的配电站区的它的功能是向采集器发出命令抄收计费终端的数据然后再通过公用电话网络传送给远方的数据中心数据集中器能够接收的数据中心的命令并把相关命令再转发给辖区内的指定的数据采集器此外数据集中器还可以定时抄收计费终端的数据并把抄收到的数据存储到数据存储器中 5 计算机抄表中心 通过通信网对集中器送来的电量数据进行分类和储存校对抄录时间设置用户编号和抄表时间发布抄录命令以及统计和计价为收取电费线损计算负荷控制提供服务 6 集中器与数据中心之间的通信 数据集中器与数据中心之间的通讯采用公用电话网络作为通讯媒介自动抄表系统的数据中心与数据集中器之间的通讯主要是电话线Modem模块之间的通讯在电力线载波集中抄表器的设计中我们利用单片机进行两地间的数据通信通 过单片机及对应的控制电路和FSK 移频键控 调制解调器MODEM相结合借助现有的公用电话交换网PSTN进行传输来实现两地之间的数据通信功能 图3-2 集中器与上位机的通信框图7 发送端从PC的RS-232口出来经RS-232TTL电平转换芯片将RS-232电平转换成TTL电平送到调制解调器调制解调器将数据调制成音频信号通过电话通信网传到对方的调制解调器对方的调制解调器将音频信号解调成数据再送到对方的单片机中进行数据处理反之亦然 7 数据采集器与数据集中器之间的通信 低压电力线载波数据不能够跨越变压器所以数据集中器基本上是被设置在住宅小区配电站以内数据采集器与集中器之间的通讯采用低压电力线载波通信方式 4 电力载波抄表集中器的硬件设计 41电力线载波远程抄表系统集中器的硬件设计 集中器是集中下属的数据采集器的数据并发给中心服务器集中器有两个通信对象面对不同对象时需要采取不同的通信方式在于数据采集器通信时使用电力线载波通信并通过电话线与中心服务器实现通信集中器的信息存储和处理量较大我们需采用处理速率较高的处理器并进行存储器的扩展集中器是安装在小区供电变压器低压侧作为载波抄表系统的中心环节是整个系统的核心是连接机与用户电表之间的枢纽 com的功能及技术指标[8] 设计任何一个产品之前明确它的功能和技术指标是非常必要的集中器作为电力线载波抄表的一部分起着上传下达的作用集中器的主要功能有 1 抄收功能 根据设置的抄收方式采集抄收电表的数据集中器可根据上位机下载的定时抄表在每月一次按时启动月冻结抄表具有实时抄表和对某些特定表进行抄表的功能 2 设置功能 可通过上位机对集中器进行设置包括抄表时间设置固定中继设置等 3 通信功能 集中器接收上位机下载数据包括电表数量表号抄表参数以及中继管理需要的信息可根据设置抄收载波电表的数据 4 数据处理 数据处理包括数据的存储冻结等 5 校时功能 集中器可通过上位机进行系统校时调整时间误差 com的结构框图 集中器本身是由主控单元数据库存储单元时钟单元载波通信单元数据传送通信单元等部分组成集中器既要做上位机的从机又是载波电表的主机其软硬件的设计要求从根本上保证系统可靠稳定 主控器是集中器的核心数据的采集处理与传送都是在主控器的控制下进行的外部扩展数据存储模块和时钟模块数据存储器主要用于存储参数变量集中器自身的参数所负责电表的参数以及电表电量等实时时钟为集中器定时抄表提供时间标准上行通道即集中器与上位机之间的通信线路采用公用电话网络作为通信介质上位机与集中器进行通信时要设置集中器连线所连接的电话号码下行通 道即集中器与载波电表之间的通信采用以SSC P300为核心的电力载波方式进行抄表通信集中器的组成结构框图如图4-1所示 图4-l 集中器组成结构框图 42时钟模块 com想 电力线载波抄表系统是一个与时间记录有很大关系的系统上位机不但要从集中器采集电表数据还要知道固定时刻电表数据的值因此实时时钟是必不可少的将时钟放在集中器上既可以满足系统对时间信息的基本要求也不会给系统增加过多的负担当平时运行抄收命令时集中器会每抄收一块电表就加上当时的时间将时钟放在集中器上还有利于上位机对时钟进行精确校时 com 时钟模块的选择[15] 本文选用的DS12887是DALLAS半导体公司新推出的实时时钟芯片可直接取代DS1287功能丰富应用广泛它在工业控制及智能仪器仪表中有广泛用途一般PC机内的时钟信号就是由DS12887提供的DS12887的特点 1 可作为个人计算机的时钟和日历 2 与MCl46818B和DS1287的管脚兼容 3 在没有外部电源的情况下可工作10年 4 自带晶体振荡器及锂电池 5 可计算到2100年前的秒分小时星期日月年七种日历信息并带闰年补偿 6 用二进制码或BCD码表日历和闹钟信息 7 并有128字节带掉电保护的RAMDS12887的管脚图如下 AD0-AD7地址数据应接P0口 MOT总线类型选择与89C51连接时接地 CS片选 AS地址选通与89C51连接时接ALE RW读写控制与89C51连接时接WD DS数据选通与89C51连接时接RD RESET复位接5V 图4-5 DS12887的管脚图 IRQ中断请求输出 com 时钟模块与单片机的连接[14] 时钟芯片在智能电量测量仪的设计中有着广泛的应用显示积累值及当前时间DS12887芯片在为系统提供时间信息的同时还保证了积累值及其它重要数据在掉电情况下不致丢失 对时间的读取可以采用查询方式即查询到位IRQ为0时读时间也可以采用中断方式使芯片每秒钟中断一次在中断程序中读时间为了提高工作效率 通常采用中断方式[16]DS12887芯片与单片机的接口电路如图所示因为与51系列单片机连接所以MOT接地片选CS接138译码器的Y2端IRQ端接一上拉电阻连到W77E58的中断INT1端即采用中断方式读取时钟参数当允许DS12887向单片机申请中断SQW端输出为500ns的方波数据模式为BCD码时间采取24h模式由于DS12887内部带有锂电池可保证其正常工作达十年之久所以不管外部供电电压如何一旦启动DS12887的计时功能它将自动地进行年月日星期时分秒的计时并能保证在25?环境温度的情况下计时精度在?1min月的范围内 图4-6 单片机与时钟芯片DS12887的连接电路 43电力线载波通信电路设计 电力线载波电路是负责与载波电表的通信能同时接收多路电力载通信每一路电力载波均有独立的收发系统载波电路是整个系统的核心本文采用SSC P300作为电力线载波专用调制解调芯片需要配合外围功率放大电路和接收回路才能工作载波通信的距离与外围电路设计优劣功率小等密切相关从SSCP300输出的 信号幅度小驱动能力弱而且有各种谐波因此要放大滤波然后通过耦合电路将信号调制到电力线上电力线传来的载波信号由SSCP300接收需一个带通滤波器经过预放大再送到SSCP300的接收端再送给单片机进行处理单片机中存储的数据经过现有的电话网传送给控制计算机控制计算机根据数据对供配电进行控制 低压扩频载波模块主要由SSCP300低压电力线扩频载波网络控制器前置功放和电力线藕合电路构成负责对单片机送来的数据进行线性扫频调制放大后藕合到电力线上对通过电力线送来的载波信号进行扫频解调后送给单片机这种数据通信采用了收发分时控制的半双工通讯该模块与配变集中器的设计通信距离为1000米在信道特性最恶劣的情况下也要保证不小于600米 低压电力线载波通信的原理结构框图如图4- 7所示 图4-7 低压电力线载波通信的原理结构框图 电力线载波通信是电力线载波抄表集中器的核心任务采用先进的载波调制原理充分利用电子技术和微处理器技术开发通用的电力线载波通信设备则是电力线载波抄表的重要基础工作本文将以SSC P300为核心器件就其工作原理电路设计开发展开讨论 扩频通信技术是将信息在载波调制的基础上再进行扩频调制将信号频带展宽成比信息带宽大得多的宽频信息带进行通信的一种信息传输方式扩频通信具有很强的抗干扰性能通过相关分析实现可靠的数据传输线性扩频是指在发送数据信号的一个周期内其载波的频率作线性变化线性调频信号的产生可由一个锯齿波信号调制压控振荡器来实现与扫频信号相似发送时将该线性调频波作为载波来对传送的基带信号信息数据进行扩频调制实现频谱扩展后形成相当带宽的低功率谱密度信号通过输出放大器和媒介耦合电路传输到媒介接收时电力线上 的线性扩频信号通过耦合[滤波网络输入并可采用匹配滤波器对线性调频信号进行压缩处理使信号在一个很短的时间内输出集中的能量而与滤波器不匹配的信号在时间上没有压缩甚至反被扩展从而提高信噪比最后对检出的信号进行解调及相关处理恢复原始信息 com信芯片SSCP300的发送与接收原理 SSCP300是Intellon公司推出的网络接口控制器提供了扩频载波电力线的传输技术是符合CEBus标准的低价位产品P300提供了EIA-600标准中的数据链路服务物理层收发器串行外围接口的主机接口通讯中的数据链路功能的物理层的数据链路模式 DLL 控制模式 CON 和监控模式 MON 图4-10给出了SSCP300网络接口控制器的节点图SSCP300提供了通讯中的数据链路功能和物理层协议服务主处理器负责与SSCP300的通信及执行特殊的应用工作SSCP300提供数据链路功能和物理层的协议LinkLa服务其中特殊的DLL服务包含了对通信分组的发送和接收对发送的字符由字节向符号转化对于接收的分组由符号向节字转化以及发送信道的存取和CRC的产生与校验电力线模拟功能包括将信号频率耦合到媒体上放大信号以驱动媒体的阻抗对输入信号滤波模拟通过信号首先从其SI脚进入SSCP300然后被缓存放大器 Amp 所放大放大后的信号通过AD转化为数字信号以便于对信号实施数字信号处理对输入信号的数字信号处理包括一个配套的滤波相关器以检测扩频Chirps的波形而载体检测和媒介状态信息则被从DSP电路传输到数据链路层 DLL 的微处理器以便于将分组解码协议功能和最终的分组传输到主处理器将欲发送的分组先从主处理器传输到内部的DLL微处理器而DLL微处理器则将数据传输给DSP功能块DSP可产生扩频载波 SSC 的高层状态和低层状态通过DA产生扩频Chirps模拟波形当三 态信号被置为高时此波形经缓存后从SO脚输出经功率放大模块 如P111 和变压器耦合到电力线上为了保障扩频信号能够线性传输变压器应为1?1主处理器与SSCP300通过发布指令进行通信[17] 从SSCP300输出的信号幅度小驱动能力弱而且有各种谐波因此要放大滤波然后通过耦合电路将信号调制到电力线上电力线传来的载波信号由SSCP300接收需一个带通滤波器经过预放大再送到SSCP300的接收端再送给单片机进行处理单片机中存储的数据经过现有的电话网传送给控制计算机控制计算机根据数据对供配电进行控制 利用扩频载波技术开发多用户环境下的电力线Modem通信网络的通信模块是由电力线数据通信接口 PDCI 和电力线调制解调器 SSPM 构成PDCI用于连接计算机和计算机计算机和嵌入式设备实现网络通信的上层 应用层和网络层 的通信协议SSPM用于将数据包中的数据耦合到电力线上实现网络通信的物理层和数据链路层的网络服务SSPM是由SSC P300和SSC P111构成的而SSPM是由主处理器W77E58控制核心控制的SSC P111媒介接口和电力线耦合电路部分完成缓冲放大低通滤波和信号耦合等功能SSC P300网络接口控制器实现具体的数据链路层功能 包括数据包的发送和接收发送字节到符号的转换接收符号到字节的转换及CRC的产生和校验等 主处理器W77E58作为控制核心控制通过5线的串行外围接口 SPI 把即将发送的分组先传输到SSC P300内部的DLL处理器而DLL处理器则将数据传输给DSP功能块DSP可以通过使用一个300点的ROM查询表来产生扩频载波 SSC 的高层状态和低层状态此表可以驱动8位DA转换器以产生SSC"CH IRPS"波的模拟波形SSC P300从电力线上耦合并解调出来产生解调后的信号主处理通过5线的串行外围接口SP2将从S2输入的解调后信号经过信号转换得到的 数据分组接收进来而PDCI实现SSPM和上位机的通信我们选择使用计算机和嵌入式设备的标准接口RS-232和RS-485作为SSPM和上位机的通讯方式[18] 下图为电力线载波通信模块 图4-9 SSC300和SSCP111构成的电力线载波通信模块[5] 图4-10 基于SC300和SSCP111的辅助电路[5] 电力线载波通信模块是由SSC P300和SSC P111构成的且由主处理器W77E58控制核心控制的SSC P111媒介接口和电力线耦合电路部分完成缓冲放大低通滤波和信号耦合等功能SSC P300网络接口控制器实现具体的数据链路层功能 包括数据包的发送和接收发送字节到符号的转换接收符号到字节的转换及CRC的产生和校验等 com与SSCP300通信的控制工作过程 单片机W77E58是整个模块工作的控制核心首先解析上位机发送的命令和数据根上位机的要求向电力线媒介发送和接收数据包单片机对载波通信的控制是通过和SSC P300的交互来完成的电力线媒介的实时网络通信是由SSC P300管理的SSC P300提供的由主制器通过SPI端口管理的功能使得主处理器获得最佳的网络应用层的实现SSC P300内部供多个数据结构设定其运行方式和表征其运行状态单片机通过发送命令读取这些数据结来判断发生的事件及当前状态并通过发送相应的命令做出相应的处理操作命令和数据结在主控制器和SSC P300之间的传送是通过SPI接口实现的关于数据结构的详细信息和令协议的详细信息请参见SSC P300的资料 主处理器W77E58作为控制核心控制通过5线的串行外围接口 SPI 把即将发送的分组先传输到SSC P300内部的DLL处理器而DLL处理器则将数据传输给 DSP功能块DSP可以通过使用一个300点的ROM查询表来产生扩频载波 SSC 的高层状态和低层状态SSC P300从电力线上耦合并解调出来产生解调后的信号主处理器通过5线的串行外围接口SP2将从S2输入的解调后信号经过信号转换得到的数据分组接收进来我们选择使用计算机和嵌入式设备的标准接口RS-232作为集中器和上位机的通讯方式 图4-11 SSCP300和单片机的通信 [5] com RS-232RS485接口标准 MODEM的通信接口采用的是RS-232标准RS-232是早期为促进公用电话网络进行数据通信制定的标准其逻辑电平对地是对称的完全与TTLCMOS逻辑电平不同 低电平规定为3Vl5V之间高电平为-3V-15V之间232是多路RS-232电平转换芯片分别提供了两路TTLCMOS电平输入RS-232电平输出及两路RS-232电平输入TTLCMOS输出的转换232内部有电压倍增电路和转换电路只需5V电源便可实现TTL电平与RS-232电平转换使用起来十分方便芯片的外围电路也很简单只需4个电容就可正常工作 但是RS-232传输距离太短只是用短距离传输实际中常采用RS-485标准进行长距离数据通信目前常用的与TTL的电平接口是-485和-489 其片内含有一个发送器和一个接收器-485为差分平衡型收发器由-485芯片构成的PC与单片机之间的通信为长距离半双工通信利用-485与PC机配置的RS-232C串行接口通信必须外配一个RS-232 RS-485转换器可将RS-232 转换为RS-485电平而W77E58的串行通信口输出的是TTL电平因此必须通过电平转换才能符合串行通信标准本文中的电平转换采用IM公司的485芯片完成 其通信接口电路如下图 图4-12单片机与计算机的通信[7] -485芯片的1脚R0为接收器的输出接TTL电平RXD信号4脚DI为发送器输入接TTL电平TXD信号3脚DE为发送使能端接5V2脚RE为接受使能端接地因为-485一端接计算机如果直接与单片机连接会引入干扰信号所以在-485和单片机连接时需要加光电隔离器防止干扰信号进入单片机系统影响系统正常工作 44主控器与MODEM通信接口 随着当代社会信息化的飞速发展借用公用电话交换网进行信息传输的技术己经达到成熟阶段在单片机应用系统中特别是在传输数据量不是很大通信数据不是很频繁的时候使用MODEM并利用公用电话交换网进行数据传输不失为一种可行的方法集中器与上位机之间的通信采用公用电话线在数据传输时必须通MODEM进行这是因为公用电话网为模拟电话线路数字信号不能直进入这样的信道必须通过一个中间设备MODEM它用来实现数字信到模拟信号和模拟信号到数字信号的相互转换是一个重要的数据通信备 本文直接应用标准的外置式调制解调器不仅接口简单而且扩展能好如果采用专用调制解调器芯片自己设计外围电路电话接口不仅费时费力成本高开发周期长而且通用性差 com MODEM简介 MODEM是一种智能型信号转换器可将数据调制成音频信号通过电话通信网传到对方的调制解调器数据通信系统中采用的调制解调器芯片主要有MSM7512BAM7910等本文采用MSM7512B芯片进行通信MSM7512是日本OKI公司生产的一种价格低廉功耗低性能良好的调制解调芯片该芯片满足ITU-TV23协议标准由单电源3,5V供电采用FSK半双工调制解调方式通信速率为1200bps低功耗 典型值仅25mW稳定性好具有片内回音消除电路模拟输出可直接连入PSTN并具有TTL接口其FSK输出信号可直接驱动600Ω的通信电路外围电路简单可方便地与数字系统及计算机系统相连MSM7512B其主要特点为 1 可以和单片机的串行口直接相接 低功耗单电源供电3V,5V 3 两个状态位 CD为载波检测位低有效 RS为数据发送使能位低有效 MOD1MOD2工作模式选择位 5 AOG输入信号电平选择位 6 采用CCITTV21标准可进行1 200 bit半双工或1 200 bit收,75 bit发两种方式的数据传送 MSM7512B主要由调制器发送器解调器接收器接口控制逻辑组成AI是信号输入端即解调器的输入端AO是信号输出端即调制器输出端通过控制MOD1MOD2可使MSM7512B在4种不同的工作方式下工作而要使Modem发送数据还需要计算机置,RS脚为低电平对单片机来说发送接收数据就是对串行通讯口SBUF进行写读工作方式可设置成中断方式或查询方式 com 主控器与MODEM通信接口电路 图4-13 MSM7512B与主控器的连接 图4-14 MSM7512B与电话网的连接 MSM7512B的工作模式选择MOD2和MOD1均接地使芯片工作处于模式1即采取1200bps速率的半双工工作方式需要发送的数据存储在W77E58芯片内部RAM的对应单元发送时从串行接口TXD端输出送到MSM7512B的XD端进行调制变成相应频率的音频信号从AO输出送到有线传输线路经有线传输到下属各站点下属各 站点的反馈数据进入有线传输信道后送到中央控制器中的MSM7512B的AI端进行解调解调后的数据从RD端输出经过W77E58的串行口RXD接收端存到对应的RAM单元在MSM7512B芯片上数据经调制后送出的音频信号AO和接收的待解调成串行数据的音频信号AI是分开的而且不平衡的信号因此必须配合外部接口电路变成平衡的信号再送到公用电话通信网的有线系统中R37R30和R38R31的比值即为输入输出的放大倍数可根据需要选择不同的阻值 45电源电路 通常电子电路都需要电压稳定的直流电源供电本文设计的稳压电源由电源变压器整流滤波和稳压等四部分组成其中电源变压器将交流电网220V的电压变为电路所需的电压本文中为5V电源本文采用典型的稳压电源电路电路图如下所示 图4-15稳压电源电路图[10] 如图所示电路为输出电压 5V输出电流15A的稳压电源它由电源变压器B桥式整流电路D1,D4滤波电容CC防止自激电容C2C3和一只固定式三端稳压器 7805 极为简捷方便地搭成的 220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压再经过桥式整流电路D1,D4和滤波电容C的整流和滤波在固定式三端稳压器LM7805的V和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压 该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化 此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高稳定度好的直流输出电压本稳压电源可作为TTL电路或单片机电路的电源三端稳压器是一种标准化系列化的通用线性稳压电源集成电路以其体积小成本低性能好工作可靠性高使用简捷方便等特点成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件 电力线载波抄表系统的硬件水平由于扩频技术的发展使其成为可能而软件中继技术的应用使这种可能变成了现实要使这种建立在网络协议层面上的通信系统得以正确实施优秀的软件和良好的协议是必不可少的系统中各个单元都有对应的软件整个系统的软件设计既是一个整体又相互独立其间靠通信协议相互联系本章首先介绍集中器与上位机以及集中器与载波电表之间的通信协议然后介绍集中器的软件设计 51通信协议的制定 本协议是参照电力部门规定的通信协议来编写的在某些具体的数据格式上采用了特有的组织方式协议的规定是为了使用方便系统可靠 52集中器软件设计 集中器系统软件使用汇编语言进行编写这种语言具有功能浮点运算编程灵活和移植性好等优点 1 软件设计思想 在设计应用软件时应考虑以下几个方面 a 程序承担的任务任何一个系统的设计都有其具体的应和明确的工艺要求程序设计的首要任务就是确定程序承担的任务 b 程序的时序性单片机是按时序运行的所以程序设计到抄表任务的执行顺序和时间要求 c 程序的适应性所谓适应性就是要求设计出来的程序灵活性主要考虑将来系统扩展时必要的修改增加通用性 本文采用模块化设计思想将一个完整的程序分成若干个可以成某些任务的功能模块各模块又分为若干子模块各子模块之间立又受主程序模块的控制使整 个系统层次分明逻辑清楚便的编制调试修改和查错利用模块化技术可以将错误控制限在模块内部而不影响整体提高了系统的可靠性灵活性和可维护性 2 软件设计任务 根据集中器要完成的功能软件结构主要包括主程序模块 集中器接收上位机的命令集中器抄收下位载波电表的数据 数据块时钟模块等 a 上位机下发给集中器的指令 全抄指令上位机与集中器建立通信链路后下发的全抄指令应将存储在RAM中的所有电表数据发送至上位机集中器和载波电表的通信主要指集中器根据上位机下载的定时抄收电表数据根据上位机下发指令实时抄收电表数据 b 时钟模块 当上位机下发校时指令时MCU可对时钟进行写操作在定时抄表程序中MCU要读取时间数据与上位机下载时间相比较从而执行相应的程序 c 数据存储模块 集中器会将抄收回来的电表数据进行处理存储当上位机下发抄表指令后集中器便将存储在RAM的所有电表数据读出并发送至上位机 com设计 在所有的操作中定时读取各载波电表的数据是最主要的也是最复杂的本文主要介绍集中器定时抄取载波电表数据的程序设计 上电复位信号使系统复位系统都将重新进行初始化包括串口初始化等接着检测集中器和电表的数据库是否存在后才能保证抄表工作准确若数据库已下载当数据库下载完成并退出与上位机的通信后集中器进入抄表状态 图5-1 抄表循环程序流程图8 MCU采用查询的方式获取时间数据当读取到的时间数据为设定抄表时间数据时先判断数据库是否下载接着判断所有表已抄标志若为1说明系统已经进行过抄表操作若为0说明当月的电表读数还没有抄取于是启动抄表循环程序从抄表循环程序退出来后系统还会检查到表是否成功若成功为1则证明所有表都已成功读取若为0则说明系统曾经进行过抄表操作但没有把所有表的数据成功读完需重新调用抄表循环程序在集中器的主程序中要不断的查询是否有上位机下发的命令如果有则先根据上位机下发的命令执行相应的程序抄表循环程序流程图如图5-1所示 com 集中器向上位机的数据传输 与集中器相连接的MODEM在进行初始化设置时将自动应答功能开启这样呼叫方MODEM拨号后等待集中器MODEM送来的载波信号集中器MODEM检测到预定的响铃次数后便自动摘机然后与呼叫方进行载波连接如果双方在预定时间没有检测到载波信号MODEM会自动释放线路同时返回结果码一旦载波建立成功后MODEM便会返回结果码表明双方连接成功可进行数据通信 集中器向上位机发送数据的流程图如图5-2所示 图5-2 集中器向上位机发送数据流程图8 如果串口接收到数据则开始计时并继续查询串口若在10秒内串口接收到数据表示载波建立成功保持集中器与上位机的连接开始与上位机进行通信数据传送完成后使MODEM从联机状态返回到命令状态延时一段时间后发送挂机命令一次数据通信结束若第一次响铃10秒后还未接收到结果码l则表示载波无效上次响铃为有人打电话或者是连接出现错误集中器不与上位机连接而继续运行其他程序发送完一包数据后集中器若接收到上位机发送的W指令说明发送有错误要 求重发本包数据 调制电路的工作过程是这样的从终端到中心的链路建立之后先控制MOD2和MOD1使MSM7512B工作在接收状态使能MODEM状态中断等待数据采集中心的应答信号当有应答信号时MSM7512B的CD引脚变的有效触发W77E58的MODEM状态中断在中断过程中查询是否为正确的应答信号如果是则禁止MODEM状态中断使能发送数据空中断控制DTRB和DTRA引脚使MSM7512B切换到发送模式控制RTSB引脚使能MSM7512B的发送控制RTSB引脚选择M7512B的发送幅度为-4dBm然后就可以从存储器中取出数据通过PSTN向数据采集中心发送数据如果不是正确的应答信号则继续等待应答信号MSM7512B的最高波特率为120ObpS因此设置W77E58的波特率时最高不能超过1200bps否则MSM7512B不能正常工作[12] com与扩频芯片SSCP300的数据传输 编程序的时候主处理器和SSC P300之间的交互归结为4个基本的子程序就可以完成命令和数据的发送和接收这四种操作分别是初始化写读中断服务程序 图5-3 SSCP300初始化流程图18 图5-4 SSCP300读事务子程序 图5-5 SSCP300写事务子程序 主控制器在每次上电时必须初始化SSC P300系统信息因为系统信息是掉电丢失的系统信息是通过一个写操作写入SSC P300的经过初始化操作以后主控制器就可以使用写操作发送数据包了数据包的发送完成和数据包接收完成的通知 给处理器 是通过向主处理器发出中断申请来实现的在中断服务程序中需要使用读操作来确定具体的中断原因数据包的获取是通过读操作来完成的 53本章小结 本章简单介绍了集中器的软件系统包括集中器与上位机以及集中器与载波电表之间的通信协议集中器主程序的流程图集中器向上位机的数据传输流程图和单片机与扩频芯片SSCP300的数据传输流程图由于软件设计不是本文的主要任务在此不做详细介绍 6 结论 61总结 本系统具有技术水平高可靠性好数据准确适应性强功能全模块体积小功耗低系统操作界面简单易懂安装维护方便这套系统的使用极大地减少电力部门的劳动量同时提高了电力系统的现代化管理水平有很好的社会效益和经济效益对系统稍加扩充便可完成对煤气表自来水表的自动抄收从而推进智能化小区的建设但在运行中也发现了一些问题如与集中器连网的电话线有时出现故障系统的抄表成功率有时不高这还有待改进 62结束语 自动抄表技术这几年发展很快尤其是在网络化测量技术传感器技术通讯技术 飞速进步的强劲支撑下表现出与燃气水热量等自动抄表技术的更加紧密地结合 并明显加快了融入现代综合化网络测量技术的步伐二十一世纪是网络化时代在计算机技术微电子技术和网络技术等的迅速发展下抄表 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 也层出不穷各种方案都有其特点有其相适应的应用环境和存在的条件不能一概而论甚至在特殊情况下还需要将其结合在一起扬长避短可发挥出更大的优势相信自动抄表系统会有更加广阔的 发展前景 致 谢 感谢我的辅导老师陈兴本论文是在陈老师的悉心指导下完成的从论文的选题到最后完稿无不渗透着陈老师的心血和智慧陈老师严谨的学术作风忘我的工作热情不断进取的创新精神都是我学习的楷模在我论文的撰写过程中给了我很多帮助和很好的建议在此谨向陈老师致以我最诚挚的谢意 感谢我所有的专业课老师感谢他们几年来在各个方面对我们的关怀和指导他们所讲授的知识开阔了我的思路培养了我与他人在学习和工作中的协作能力使我受益匪浅 感谢论文主审和答辩委员会的全体成员他们辛勤的工作和诚恳的建议使得我的论文更加完善 感谢我的家人是他们的支持和生活上无微不至地关心和帮助使我能够顺利完成学业 感谢我的合作伙伴王磊同学以及其他所有同学他们在我论文编写过程中给了很多帮助和很好的建议 感谢给予我关心和帮助的所有亲人和朋友们 参 考 文 献 [1] 李华MCS-51系列单片机实用接口技术[M]北京北京航天航空大学出版社1993 [2] 张鑫单片机原理及应用[M]北京电子工业出版社2005 [3] 庹华荣基于扩频技术的电力线调制解调器设计[D]安徽合肥工业大学2005 [4] 于晶晶电力载波远程抄表系统的研究[D]西安西安科技大学2006 [5] 李志俊基于扩频载波芯片SSC P300的小区自动抄表系统[D]武汉武汉理工大学 2005 [6] 易小龙电力载波通信技术在远程自动抄表系统中的应用[J] 应用科技2001 28 117-18 [7] 潘超群单片机控制技术在通信中的应用MCS-51[M]北京电子工业出版社2008 [8] 潘丽珍电力线载波通信技术在远程抄表系统集中器中的应用研究[D]太原太原理工大学2005 [9] 刘思久王伟基于P300芯片组的电力线载波通信模件开发[J]电器与仪表2003 4045637-41 [10] 康光华电子技术基础 模拟部分第5版[M]北京高等教育出版社2006 [11] 蒋瑞兰低压扩频远程电能集抄系统研究[D]兰州兰州理工大学2006 [12] 温明基于公众电话网的远程数据采集系统的设计与实现[D]哈尔滨哈尔滨工程大学2003 [13] 夏为民 扩频技术在电力线载波通信中的应用研究[M]南京南京理工大学2002 [14] 佟云峰时钟芯片DS12887在单片机系统中的应用[J] 昆明冶金高等专科学校学报2001 17144-46 [15] 刘刚韩恒郝紫阳DS12887在测量仪表中的应用[J]安康学院学报 200719283-86 [16] 周向红范伟 DS12887实时时钟芯片及应用研究[J]企业技术开发2006 2526-8 [17] 宋一弘高树江刘伟东基于P300电力线载波模块的智能住宅系统[J] 哈尔滨商业大学学报 自然科学版 2002 184425-427 [18] 张大伟采用P300P111芯片的电力线载波信道机的设计[J]沈阳工业学院学报200221326-30 [19] 史贤俊聂子玲基于SSC P300的电力线扩频载波通信电路的设计[J]国外电子元器件2002 14-7 袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀 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薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃 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