基于串口通信的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)采集裝置首先通過(guò)傳感器采集三表的讀數(shù)，將采集的數(shù)據(jù)存入單片機(jī)（AT89C2051）內(nèi)；單片機(jī)再通過(guò)無(wú)線通訊模塊PTR2000（發(fā)端）將數(shù)據(jù)發(fā)送，用戶集中器的PTR2000（收端）將發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)接收，下位機(jī)主要完成采集數(shù)據(jù)、分時(shí)存儲(chǔ)和同上位機(jī)通信的功能，它通過(guò)串行接口與 GSM/Modem聯(lián)接，以公眾網(wǎng)（GSM）為平臺(tái)，通過(guò)電信公眾網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。隨著GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展，移動(dòng)通信網(wǎng)日益龐大復(fù)雜，所覆蓋地區(qū)也日益廣泛。因而通過(guò)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸也成為了一種新式的數(shù)據(jù)傳輸手段。GSM/Modem通過(guò)GSM的短消息業(yè)務(wù)發(fā)送數(shù)據(jù)。PC機(jī)一般設(shè)在公司的營(yíng)業(yè)處，它是負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)管理的，它將數(shù)據(jù)收集到，然后對(duì)接收的數(shù)據(jù)整理、存儲(chǔ)、顯示，并計(jì)算出各用戶需繳納的費(fèi)用。還可以將用戶的用量曲線打印出來(lái)，對(duì)實(shí)行季節(jié)電價(jià)、分時(shí)電價(jià)，用經(jīng)濟(jì)杠桿實(shí)現(xiàn)削峰填谷很有利，可以為國(guó)家節(jié)約能源。

　　數(shù)據(jù)采集、發(fā)送模塊電路設(shè)計(jì)

　　水表是將原水表計(jì)數(shù)齒輪指針換裝成帶磁性的指針，再通過(guò)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；氣表要用帶信號(hào)輸出的氣表；電表必須采用脈沖式電子電度表，電表脈沖輸出的器件為光耦輸出，具有較好的隔離作用。數(shù)據(jù)采集裝置與用戶的電表安裝在一起，為了防止用戶的突然斷電，采集裝置必須裝在空氣開(kāi)關(guān)的前端。電表可以通過(guò)計(jì)數(shù)脈沖來(lái)測(cè)量，由光電采集頭采集電表的計(jì)數(shù)脈沖，表盤轉(zhuǎn)一圈，光電采集頭發(fā)出一個(gè)脈沖，輸入的P1口的P1.0，由AT89C2051存儲(chǔ)。然后通過(guò)PTR2000模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。PTR2000模塊乃是超小型、超低功耗、高速率19.2K無(wú)線收發(fā)數(shù)傳MODEM。采用了當(dāng)代最先進(jìn)的歐洲“藍(lán)牙技術(shù)”應(yīng)用全數(shù)字科技，由單IC組合而成，接收發(fā)射合一，工作頻段為 433--434MHz，空中傳輸數(shù)據(jù)速率為19.2Kbps，工作電壓范圍為2.7V-5.25V，采用FSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)的DIP引腳間距，更適合嵌入式設(shè)備。當(dāng)PTR2000的TXEN腳為高時(shí)，它處于發(fā)射狀態(tài)；當(dāng)TXEN腳為低時(shí)，它處于接收狀態(tài)。在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，將TXEN與 AT89C2051的P1.1腳連接，通過(guò)軟件控制PTR2000的狀態(tài)。電路原理圖如圖2。

　　圖2 數(shù)據(jù)采集、發(fā)送裝置電路原理圖

　　數(shù)據(jù)接收和遠(yuǎn)程無(wú)線通訊模塊電路設(shè)計(jì)

　　PTR2000 將數(shù)據(jù)接收并且存入AT89C51內(nèi)，ROM和RAM分別用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)按當(dāng)時(shí)的時(shí)間存入相應(yīng)時(shí)段的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，時(shí)段間隔為10分鐘。不同日期的同一時(shí)段數(shù)據(jù)僅在相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)累加。采集裝置內(nèi)裝有免維護(hù)電源，保證斷電后還可以工作，保護(hù)數(shù)據(jù)和接收、執(zhí)行上位機(jī)的命令。AT89C51通過(guò)串口與無(wú)線MODEM連接，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的無(wú)線通訊。

　　圖3 數(shù)據(jù)接收、無(wú)線通訊電路原理圖

　　本文介紹的自動(dòng)抄表系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)于一體，采用先進(jìn)的無(wú)線通訊模塊和最成熟、最完善、應(yīng)用最廣的GSM作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠脚_(tái)，抄數(shù)即快速又準(zhǔn)確，徹底解決了人工抄表的所有弊病。還可進(jìn)一步與銀行系統(tǒng)的微機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)費(fèi)用自動(dòng)劃撥，大大提高了工作效率，具有良好的市場(chǎng)前景。