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          基于PLC技術(shù)的遠(yuǎn)程電表軟硬件設(shè)計

          作者: 時間:2013-04-01 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

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          圖3 電量采集模塊

          2、ADE7756與MCF5271主控板的接口模塊

          ADE7756與MCF5271主控板的接口部分包括用于通信的SPI接口和ADE7756的反饋信號。如圖4所示,圖中使用兩片7404芯片對輸入輸出信號進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。7404芯片內(nèi)部含有6路緩沖器,本設(shè)計中使用了每片芯片中的4路緩沖器,7404芯片為漏極開路輸出,所以從主控芯片方輸入的5V/3.3V信號經(jīng)過7404后都可以轉(zhuǎn)換為5V信號。向主控芯片方輸出的信號可以轉(zhuǎn)換為3.3V信號。

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          圖4 ADE7756與MCU的接口部分

          圖中的IN_DIN、IN_SCLK、IN_CS 和OUT_DOUT引腳為SPI接口的引腳;IN_RESET為從主控芯片方輸入的復(fù)位控制信號;OUT_IRQ為ADE7756的中斷請求輸出信號;OUT_ZX為通道2的電壓波形過零輸出引腳,用于對電力線進(jìn)行過零檢測;OUT_SAG為電力線電壓過低和5V工作電壓過低檢測輸出信號。

          3、實(shí)時時鐘模塊

          圖5為實(shí)時時鐘模塊,PCFB_563通過紐扣電池供電,MCF5271主控板通過I2C接口與PCF8563進(jìn)行通信,SCL為主控芯片發(fā)送的時鐘信號,SDA為數(shù)據(jù)雙向數(shù)據(jù)通信引腳。主控芯片可以設(shè)置PCF8563當(dāng)前時間和讀取PCF8563當(dāng)前時間。

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          圖5 實(shí)時時鐘模塊

          5 系統(tǒng)軟件設(shè)計

          基于的軟件可以劃分為兩個部分:主控芯片方程序以及與后端軟件的接口,兩者相互獨(dú)立。主控芯片方軟件主要完成以下功能:

          (1)定時電量采集:與ADE7756通信,通過SPI接口讀取電量數(shù)據(jù);
          (2)電量數(shù)據(jù)存儲:讀取實(shí)時時鐘獲得當(dāng)前時間,判斷當(dāng)前時段,將讀取到的電量數(shù)據(jù)按照時段進(jìn)行相應(yīng)存儲;
          (3)數(shù)據(jù)通信和加密解密:接收和解析后端軟件發(fā)送的命令數(shù)據(jù)包、構(gòu)造和發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)包;并完成命令數(shù)據(jù)的解密和應(yīng)答數(shù)據(jù)的加密;
          (4)命令響應(yīng):對后端軟件發(fā)送的命令做出響應(yīng);
          (5)掉電處理:檢測到電壓過低和掉電情況后及時進(jìn)行重要數(shù)據(jù)存儲。

          后端軟件接口主要包含通信協(xié)議的設(shè)計,如果將接口設(shè)計的比較合理,則對于后端軟件的開發(fā)人員來說相當(dāng)方便。

          根據(jù)以上功能分析,軟件共劃分為5個模塊:電量采集和存儲模塊、數(shù)據(jù)加密解密模塊、嵌入式以太網(wǎng)模塊、掉電處理模塊和命令響應(yīng)模塊。

          電量采集和存儲模塊完成定時電量采集和電量數(shù)據(jù)存儲功能;
          數(shù)據(jù)加密解密模塊用來對后端軟件的命令解密和本地應(yīng)答數(shù)據(jù)的加密;
          嵌入式以太網(wǎng)模塊完成數(shù)據(jù)通信功能,該模塊包含與PLC 調(diào)制解調(diào)器的通信的底層驅(qū)動程序,同時包含網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的解包打包功能;
          掉電處理模塊完成檢測到電力線電壓低于閾值時對重要數(shù)據(jù)的存儲;
          命令響應(yīng)模塊對后端軟件的命令進(jìn)行響應(yīng)。

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