史國旗，田盼盼，耿富臣，張維維，李 敏

（大連民族學(xué)院 信息與通信工程學(xué)院，遼寧 大連 116600）

目前很多地區(qū)的抄表工作是十分煩瑣的，需要安排很多抄收人員逐家逐戶進行抄表，然后將數(shù)據(jù)報送到相關(guān)部門，進行數(shù)據(jù)的錄入，并計算每家每戶的實際用水電量與應(yīng)繳納實際花費。遠程抄表系統(tǒng)是指利用單片機系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)自動讀取和處理用戶儀表數(shù)據(jù)，將用戶的水電氣表等儀表的使用信息傳輸?shù)焦芾砥髽I(yè)進行綜合處理的系統(tǒng)。它是在有線抄表系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但由于采用的是無線通信等技術(shù)，可以解決有線抄表系統(tǒng)距離受限、組網(wǎng)困難、建設(shè)成本和維護成本高、功耗較大等問題[1]。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

整個遠程抄表系統(tǒng)包括光電直讀式表頭、Meter-Bus總線接口電路、GSM模塊、微控制器和自來水公司計算機監(jiān)控終端5大部分，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。為了降低功耗，本設(shè)計中所有的模塊不一直處于工作狀態(tài)，各個模塊在微控制器的指揮下定時工作，即抄表系統(tǒng)的所有模塊的工作方式為“長時間休眠，短時間工作”。其中，休眠周期（小時、天、周、月）由管理員用計算機終控端通過GSM模塊發(fā)布。微控制器接收GSM模塊收到的指令后，修改抄表周期，同時根據(jù)設(shè)定的抄表周期通過Meter-Bus接口電路控制光電直讀表頭讀取當前的水電量值，然后再利用GSM無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)給計算機終端，實現(xiàn)定時自動抄表。

圖1 遠程抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Block diagram of remote meter reading system

本設(shè)計的遠程抄表終端是由GSM無線通信終端和電能抄表測量端組成。整體設(shè)計框圖如圖2所示。系統(tǒng)選用STC89C52作為系統(tǒng)主控制芯片，單片機將接收到的表數(shù)據(jù)通過LCD顯示器顯示并通過TC35i模塊發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)。讀表控制中心接收到遠程抄表終端的數(shù)據(jù)，完成記錄與計價功能。

圖2 遠程抄表終端整體框圖Fig.2 Block diagram of remote meter reading terminal

1.1 主控制器選擇

主控制器選用STC89C52單片機。STC89C52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes ISP（In-System Programmable）的可反復(fù)擦寫1000次的FLASH只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP FLASH存儲單元，可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)高性價比的解決方案[3]。工作時單片機只需定時測量單相脈沖電能表輸入的脈沖，再根據(jù)脈沖數(shù)與用電量之間的比例關(guān)系得到用戶的用電量，定時通過TC35i無線通信終端監(jiān)控發(fā)送用戶的用電量到系統(tǒng)中心計算機[4]。

1.2 無線通信模塊選擇

無線通信終端采用SIEMENS TC35i作為通信模塊，TC35i可在GSM網(wǎng)中完成語音、數(shù)據(jù)、短消息以及傳真的傳送，具有標準的工業(yè)接口和完整的SIM卡閱讀器，使用簡單[2]。配以MAX3232實現(xiàn)TTL電平到RS232電平的轉(zhuǎn)換，TC35i與 GSM 2/2+ 兼容、雙頻（GSM900/GSM1800）、RS232 數(shù)據(jù)口、符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，易于升級為GPRS模塊，模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短信息。將該模塊和一片微處理控制單元（MCU）組成具有SMS接收和發(fā)送功能的GSM集中抄表終端，即可實現(xiàn)遠程抄表。

1.3 電源電路設(shè)計

使用LM2941T芯片向TC35i模塊提供4.2 V電壓，具體電路圖如圖3所示。

圖3 TC35i模塊電源電路Fig.3 Power supply circuit of TC35i module

1.4 LCD顯示電路設(shè)計

液晶顯示（LCD）模塊采用帶中文字庫的LCD12864，其內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊，內(nèi)置 8192個16×16點漢字和128個 16×8點 ASCII字符集[5]，也可完成圖形顯示。其連接電路如圖4所示。

2 系統(tǒng)軟件流程設(shè)計

該系統(tǒng)軟件流程如圖5所示。首先單片機初始化，設(shè)置外部中斷0，測試遠程抄表無線通信模塊，模塊可正常進行通信后進入系統(tǒng)總循環(huán)：檢查電表是否異常，若異常向讀表控制中心發(fā)送警告短消息，若電表正常工作，每隔5分鐘讀取電表數(shù)據(jù)，并更新最新數(shù)據(jù)到電表數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中；若接到讀表控制中心抄表短信，則將電表數(shù)據(jù)緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)以短消息的形式發(fā)送到抄表控制中心。

圖4 液晶顯示電路Fig.4 LCD circuit

圖5 程序流程圖Fig.5 Program flow chart

3 結(jié)束語

設(shè)計了基于TC35i模塊的遠程抄表終端的硬件電路與軟流程，該系統(tǒng)具有體積好、移植性好、性能穩(wěn)定、能夠?qū)崟r、準確的完成遠程抄表功能，解決人工抄表效率低，錯誤率高的問題，具有重要的實用價值。

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