【摘要】 開發(fā)一套綜合自動(dòng)抄表系統(tǒng)，將生活中的水、電、氣等相關(guān)計(jì)量儀器進(jìn)行統(tǒng)一集中化管理，不但可以精簡人員管理機(jī)構(gòu)，有效節(jié)約人力資源，還將大大提高抄表的效率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本文完成自動(dòng)抄表系統(tǒng)分析之后，對系統(tǒng)工作流程和系統(tǒng)組成進(jìn)行了研究，并對系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)，完成高精度、實(shí)時(shí)性強(qiáng)且穩(wěn)定的自動(dòng)抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵字】 自動(dòng)抄表 數(shù)據(jù)采集 GPRS 集中器

一、系統(tǒng)工作流程及組成

1.1系統(tǒng)工作流程

通過對當(dāng)前現(xiàn)有抄表系統(tǒng)中所采用的技術(shù)進(jìn)行分析和研究，并對自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行了分析，再結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的信息化管理。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程中，數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)依次為數(shù)據(jù)信息采集、數(shù)據(jù)信息集中化收集、數(shù)據(jù)信息傳輸以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息化管理。本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)以ARM芯片作為系統(tǒng)控制集中器，完成對抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的收集功能。集中器收集的數(shù)據(jù)信息后，將其傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器端，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的信息化管理。數(shù)據(jù)的傳輸可采取有線或無線方式，本文設(shè)計(jì)GPRS無線傳輸軟件，將信息傳輸至服務(wù)器實(shí)現(xiàn)抄表數(shù)據(jù)的傳輸，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，通過采集脈沖數(shù)量并計(jì)數(shù)，如采集到1600個(gè)脈沖，則會(huì)有3200計(jì)數(shù)。采集脈沖個(gè)數(shù)利用顯示器12864呈現(xiàn)，并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。再經(jīng)過ARM芯片控制，以GPRS無線通信形式將數(shù)據(jù)信息傳輸至上位機(jī)。上位機(jī)完成對下位機(jī)的管理控制，實(shí)現(xiàn)了對用戶水、電、氣等用量的監(jiān)測統(tǒng)計(jì)，并處理后予以顯示。本文通過對用戶自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、收集、傳輸以及數(shù)據(jù)信息化管理流程分析基礎(chǔ)上，完成對自動(dòng)抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1.2系統(tǒng)組成

在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，ARM芯片作為核心實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的各種控制功能，選擇性能穩(wěn)定的ARM芯片?？紤]到上位機(jī)和下位機(jī)之間通信對傳輸經(jīng)濟(jì)性、可靠性等要求較高，且抄表分布比較分散，本文選擇利用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

二、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文選擇MAX232E作為通信模塊，考慮到TTL和RS-232之間電平不能兼容，利用其實(shí)現(xiàn)兩者之間電平的轉(zhuǎn)換。MAX232E模塊中包含兩路的驅(qū)動(dòng)器和接收器RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片，可以在所有類型的232通信接口中使用。同時(shí)在其內(nèi)部還有電源電壓轉(zhuǎn)換器，可將系統(tǒng)輸入的+5V電壓轉(zhuǎn)換為適于232輸出的電平電壓。因此在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，芯片接口串行系統(tǒng)電源要求較低，達(dá)到+5V要求即可。

三、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程

系統(tǒng)采集到脈沖后，進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)并顯示，按照存儲(chǔ)器存儲(chǔ)規(guī)則，存入到存儲(chǔ)器中。若接收到ARM控制芯片的指令后，則發(fā)送數(shù)據(jù)至上位機(jī)，直至上位機(jī)指示數(shù)據(jù)發(fā)送完成。

3.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示軟件設(shè)計(jì)

1、顯示器系統(tǒng)初始化。在顯示器系統(tǒng)初始化時(shí)，將會(huì)涉及到系統(tǒng)復(fù)位、清屏、左右移位等指令，并可對其基本指令集進(jìn)行自定義。在顯示器初始化時(shí)，僅需調(diào)用LCD_RESET即可。

2、ASCⅡ碼轉(zhuǎn)換。在顯示器所顯示的字母或數(shù)據(jù)都是ASCⅡ碼，而在單片機(jī)內(nèi)部，字母和數(shù)據(jù)都是以16進(jìn)制形式存儲(chǔ)。因此，如若對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，則必須將數(shù)字、字母16進(jìn)制與ASCⅡ之間的差值添加，方能保證顯示正常。

3、數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。12864顯示器可同時(shí)支持串行和并行通信兩種方式。在本文系統(tǒng)中采用串行通信方式，數(shù)據(jù)按照三個(gè)字節(jié)傳送。首字節(jié)的串口形式為11111ABC，其中A表示其發(fā)送方向，高位則表示數(shù)據(jù)范圍在LCD與MCU之間，低位則與高位相反；B代表的是數(shù)據(jù)類型，高位代表的是待顯示數(shù)據(jù)，低位則代表控制指令；C則一般設(shè)置為0。數(shù)據(jù)的傳輸，都是每個(gè)字節(jié)分兩次進(jìn)行傳送，首先傳送高位數(shù)據(jù)，再傳送低位數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)程序中，LCD_WRITE完成數(shù)據(jù)到液晶顯示器的輸入并進(jìn)行發(fā)送。

4、文字顯示。12864顯示器具有漢字字庫，有兩種不同的漢字輸入形式。一種是以單片機(jī)控制指令的形式存儲(chǔ)到表中，另一種則會(huì)輸入與漢字相應(yīng)的16位字碼。

5、數(shù)據(jù)顯示位置。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，已編寫了LCD_WriteStr（0，1）- LCD_WriteStr（7，1）指令，可實(shí)現(xiàn)對7個(gè)字符的顯示，可被隨時(shí)調(diào)用。

四、結(jié)束語

本文在設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合系統(tǒng)應(yīng)用對象主要為住宅小區(qū)內(nèi)，均選擇性價(jià)比較高的設(shè)備或元器件，保證所開發(fā)系統(tǒng)能適于在普通小區(qū)內(nèi)使用。本文利用ARM芯片為系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理核心部分，并通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的通信，最后通過液晶顯示器進(jìn)行呈現(xiàn)，完成自動(dòng)抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用驗(yàn)證，本文所進(jìn)行硬件和軟件設(shè)計(jì)均達(dá)到預(yù)期的要求，同時(shí)對系統(tǒng)自身硬軟件所產(chǎn)生的干擾，均給出了針對性解決辦法，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)防干擾電路，保證系統(tǒng)的可靠性，基本完成課題的設(shè)計(jì)任務(wù)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 田愛紅. 淺談電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)[J]. 山西師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）. 2010（S2）.

[2] 張丹，劉望. 遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 科技資訊，2013（21）.

[3] 汪玉鳳，姜林. 基于ZigBee和GPRS的無線抄表系統(tǒng)[J]. 儀表技術(shù)與傳感器. 2010（10）