《（通信企业管理）利用单片机及RS半双工通信网构成现代化住宅的自动抄表记费系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（通信企业管理）利用单片机及RS半双工通信网构成现代化住宅的自动抄表记费系统（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要 I 摘要 本系统是利用单片机及 RS 485 半双工通信网构成现代化住宅的自动抄表记 费系统的前端数据采集模块和通信控制模块 能够实现对同一单元中一层楼的两 家住户的水 电 气使用量的采集和集中存储及发送 本文首先介绍了自动抄表系统的发展情况 接着对本自动抄表系统进行了简 要的描述 然后阐述了数据采集模块和通信控制模块的通信方式及使用的通信介 质 最后重点介绍了数据采集模块和通信控制模块的硬件构成和软件设计 关键词 89c51 单片机 自动抄表系统 串行通信 RS 485 接口标准 数据采集 ABSTRACT II ABSTRACT This system is about the te
2、chnology of using the 89c51 single chip computer and RS 485 half duplex transportation network to compose the system of automatic recording and charging This system is used for modern residence They can pick storage and transmit the amount of water electricity and gas of the two users in the same st
3、orey This thesis first introduce the current development status of automatic recording and charging system then simply introduce this automatic recording and charging system Then emphatically present the design and accomplish of the hardware and software of the data collect module communication cont
4、rol module and electrify control module Finally introduce the simulation and the fail test of the whole system Key words 89c51single chip computer automatic recording system Serial communication RS 485 standard interface and data collect module 目录 III 目 录 第 1 章 引言 1 1 1 本课题的研究意义 1 1 2 本课题的研究内容 2 第 2
5、 章 系统概述 3 2 1 前端数据采集处理装置 3 2 2 传输线路 5 2 2 1 上层传输线路 5 2 2 2 底层传输线路 7 2 3 中心控制平台 13 第 3 章 系统设计 14 3 1 通信与控制模块 15 3 2 数据采集模块 28 3 3 供电控制模块 29 第 4 章 结论 34 参考文献 35 致谢 36 外文原文资料 37 译文 40 第 1 章 引言 1 第 1 章 引言 1 1 本课题的研究意义 中国近 30 年来的住宅产业发展可以用这样的话来描述 70 年代解决有无房间 的问题 80 年代解决住房大小的问题 90 年代是追求房型和环境优美 21 世纪 应是智能化的
6、时代 随着我国改革开发推动国民经济的发展以及计算机普及和信息产业的发展 人们对居住环境要求的不断提高 智能化 逐渐被引入了住宅小区和家庭建设 中 因为同传统的住宅相比 智能小区在安全防范设施 家居管理设施 家居办公 娱乐设施等三方面的优势非常明显 智能住宅小区的自动化系统结构的重点在于 以下几个方面 安全防范 物业管理及社区服务 信息通信 传统的住宅小区的 弱电配套系统包括电话网和有线电视系统 CATV 在安全防范方面也可采用电视 监控系统以及门铃对讲等等 智能住宅小区的系统结构有这样的特点 首先采用 先进的 符合标准的技术和设备 同时所有的系统均采用集散式的构造方式 既 具有分散于各个住户的
7、终端或设备 又通过网络集中到一个管理或控制中心 中 心提供公共信息资源 或者对各个住户提供集中安全监控 最后 所有的智能系 统既可独立 又可以在计算机网络的基础上实现集中管理 这是传统住宅无法比 拟的 在我国新的国家发展战略中 党中央和国务院将我国的房地产业作为新的国 民经济发展的热点 同时建设部也将建设智能化小康示范小区列入国家重点的发 展方向 国家建设部明确指出住宅小区智能化势在必行 据不完全统计 到 2001 年 国内已经建成的智能建筑约有 1500 栋 其中上海约 400 栋 北京约 300 栋 广东约 250 栋 江苏约 200 栋 可以预见 随着我国综合国力的增强 人民生活 水平的
8、逐步提高 计算机使用的普及小区智能技术的日渐成熟 智能技术应用于 住宅及小区的做法将被逐步推广应用 并将最终成为一个新型小区是否完整的重 要标志 智能小区的出现是房地产业与计算机网络通信技术相结合的产物 网络 通信技术所带来的应用前景是不可限量的 而且普及应用的速度和网络技术本身 的发展速度也是无法预言的 电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 2 住宅小区智能化系统由如下几个子系统组成 1 楼宇设备监控管理系统 2 安全防范系统 3 物业管理系统 4 信息自动化系统 5 计算机网络系统 6 布线系统等 其中本论文所涉及的三表远传系统就是属于物业管理系统的一部分 但是就 目前国内实际情况而言 对
9、于智能小区住宅所必须提供的三表自动抄表收费功能 真正能做到水 电 气等远程抄表的并不多见 比例为 15 9 而据 1998 年统 计我国城市人口约 4 亿人 城市家庭约 1 4 亿户 居民家用水表 电表各约 1 亿 只 煤气表约 4000 万只 这三种表分属三个部门管理 目前基本上都是靠人工 每月入户抄表进行计费 这二亿四千万只表按每个抄表员每月抄 3000 只表 共 需 80 万名抄表员 按每个抄表员一年费用 1 万员计 则每年仅抄表一项费用就 达到 80 亿元 人工抄表不仅浪费的巨大的人力资源 而且随着高层建筑的不断 增加 居民家中有人时间的不确定 使抄表员的工作变得非常繁重 用户对抄表
10、员入室抄表干扰正常生活意见较大 同时因抄表入室现象也引发了一些不安全社 会问题 随着计算机技术和网络技术的发展 自动抄表记费系统就是在这一背景 应运而生 自动抄表记费系统是一种把多个分散单元信息 电表 水表 气表等 准确传送到一个基站 数据处理中心 的通讯技术 它的出现将替代长期以来供 电 供水 及煤气公司对水 电 气用户的使用量的统计一直沿用的人工抄表的工作 方式 可以预见 在智能小区即将大力推广的 21 世纪 自动抄表记费系统将会拥有 广阔的市场空间和良好的市场前景 1 2 本课题的研究内容 本设计的课题 三表数据远程传输系统 数据采集模块 设计及相关的课题 三 表数据远程传输系统 通信及
11、控制模块 一起构成了自动抄表系统的数据采集单 元 设计的主要内容为 完成系统的设计 完整的系统框图 数据采集器的电路原理 图 用汇编语言编写实现系统功能所需的全部程序 以及仿真调试 第 2 章 系统概述 3 第 2 章 系统概述 自动抄表技术是一种把多个分散单元信息 电表 水表 气表等 准确传送到 一个基站 数据处理中心 的通讯技术 它一般分为三个部分 前端数据采集处 理装置 传输线路 中心控制平台 在这里分别对它们进行大体介绍 2 1 前端数据采集处理装置 前端数据采集处理装置指的是从表头数据采集到数据集中器的部分 目前 远传三表基本上是在原有机械基表上加装传感电路形成的 下面对几种远传电路
12、进行阐述 1 光电转换型 这种传感形式一般是在基表的旋转部件上加装一面反射镜面 在与反射镜面相对应的部位固定安装一只光电传感器 当旋转部件上镜面转至传 感器位置时 传感器就产生光感应 发出一次脉冲信号 这种传感形式有三个 缺点 a 传感器本身要耗电 不利于后备电池的微耗供电 b 反射面污染退色后 反射失灵 C 在反射面的边缘上颤动产生误信号 d 至少 4 条引线 2 霍尔传感型在基表旋转部件上加装感应磁钢 在与感应磁钢相对应的位置 上固定安装一只霍尔元件 3 干簧管传感型 是目前应用最多的一种形式 其最大优点在于无需耗电 但 仍存在感应点颤动误发信号和外磁人为干扰问题 外加一只防磁报警干簧管也
13、解 决不了不发信号的问题 且常常引发 是系统不可靠误报警还是磁干扰偷水 的 纠纷 这种传感器虽在目前应用最多 但从现场使用情况看 也是出问题最多 的 4 自保持开关型 具有 A B 两个感应头 若 A 头感应使开关打开了 开关就 一直打开着 直到 B 头转来后开关才闭合 再到 A 头转来再打开 以此周而复始 这种形式成功的克服了颤动 磁干扰 耗电 引线多的所有缺点 仅用两条线就 可实现信号开 信号关 断线 短线四种状态的检测 是目前最为理想的远传传 感方式 在电表 水表 气表数据的远程抄录方面 电表在技术上较为成熟 通常是采 用专用的电能数据采集模块计量电度的脉冲信号 来自电能计量的专用集成电
14、路芯 电子科技大学成都学院本科毕业设计论文 4 片 而这个电能数据采集器通常就是采用的单片机系统 将脉冲信号通过光电耦合 和斯迷特触发器整形后送入 51 单片机的记数输入端 T0 或 T1 进行采集 但技术无 法移植到气表 水表抄收系统中 水表和气表的户外抄表工作难度较大 主要用 于水表和气表本身没有供电电源 如采用传统的脉冲累计法 则要连续不断地读 取数据 还要额外增加供电线路 如供电中断或出现读数故障 则会造成数据丢 失 而且只要是采用对脉冲信号的积累计量来采集用户的水 电 气用量有两个 无法避免的缺陷 第一必须使用电子水表 电子电表 电子煤气表 以上三种表 均为电子脉冲输出 对表的计量只
15、需累计电子表输出的脉冲数即可 在抄表节点中 只需用数字 I O 口即可实现脉冲计数 固而它的缺陷是很明显的 就是必须进行实 时统计 这对供电系统的依赖性高 一旦出现如供电中断或出现读数故障 则会造 成数据丢失 而且丢失的数据无法恢复 会出现用户读表数与系统读数产生误差 尤其是水 电的计量 在停电是用户仍然可以用水用气 而数据采集模块却无法对其 使用量进行计量 从而会使水 气经营公司无可避免的蒙受损失 第二个缺陷就是 目前所有的脉冲表均有一定的误差 0 1 1 这是因为当电度表的常数和脉冲 常数确定后 通过计算可得一度电 一吨水 一方气对应输出的脉冲数 K 为常数 则 0 1 度电 0 1 方气
16、 0 1 吨水对应输出得脉冲常数为 K 10 既有 K 10 个脉冲到来 水 电 气得用量递增 0 1 个单位值 若对 0 1 个单位值进行进位递增 因为 K 10 不一 定正好为整数 若舍去小数或者对小数进行进位取整 必然产生累计误差 长时间 后累计误差较大 传统的做法是在 PC 机中进行修改 这将导致系统内数据不统 一 且差别会越来越大 因而传统得脉冲计量精度是有很大得不可靠性 促使我们 想要选择其它得采集计量方式 以提高计量精度 在这里我们的数据采集模块的前端 即传感器和 A D 转换模块采用了一专利 产品 它具有独创的位置采样传感器可同步跟踪机械计数器运转 无需电源维持 即使出现断电或故障 在重新供电或修复后数据仍会保留在表的机械部分 经重 新读取后累计数据仍是正确的 而且能够输入转换好的 5 位 BCD 码 首先它克服 了采用传统的脉冲累计法的电子水表 电子电表 电子煤气表的两大缺陷 即摆 脱了对电力的依赖性和脉冲计量的累计误差 第二 因为无论断电还是其它故障 它 的采集数据都会保留在机械部分 能够从新读取 所以数据采集模块不用采用实时 统计的设计 只须定时或不定时的采集用户
