基于GSM的遠程抄表終端設(shè)計

摘要：介紹了遠程抄表系統(tǒng)終端的硬件結(jié)構(gòu)與軟件流程設(shè)計，STC89C52單片機作為主控單元，TC35i作為GSM通信模塊，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的采集和遠程無線傳輸。該系統(tǒng)具有成本低廉，運行高效可靠的特點，可實現(xiàn)遠程抄表要求，解決了人工抄表效率低，準確率低的問題，具有巨大的市場發(fā)展?jié)摿Α?br />關(guān)鍵詞：TC35i；STC89C52；遠程抄表；GSM；抄表終端

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 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。

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。

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。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。
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。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。

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16x16點漢字和128個16x8點ASCII字符集，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。

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。