- 相關(guān)推薦
住宅小區(qū)自動電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的研制
摘要：介紹采用多級分級通信模式組成的住宅小區(qū)自動電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件設(shè)計(jì)；重點(diǎn)介紹電能數(shù)據(jù)采集的硬件組成和提高電量計(jì)量精度的方法。關(guān)鍵詞：電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng) 分級通信 通信中繼器 電能數(shù)據(jù)采集器
長期以來，供電管理部門對用戶電量的統(tǒng)計(jì)一直是在人工抄表的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，工作量大，直接影響供電部門的工作效率。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自動電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。小區(qū)內(nèi)的住戶數(shù)量較多，甚至成千上尤，因此數(shù)據(jù)采集單元數(shù)目較多，它們與計(jì)算機(jī)之間的通信必須采用多級分級通信模式。本文介紹基于分級通信模式的住宅小區(qū)自動電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)施方案。
(范文先生網(wǎng)www.htc668.com收集整理)
一、系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)采用分級通信方式，計(jì)算機(jī)和32個89C51單片機(jī)之間采用RS-485半雙工接口。MAX232實(shí)現(xiàn)將RS-232接口信號電平轉(zhuǎn)化為TTL電平。MAX483為+5V供電的RS-485接口的差分信號收發(fā)器，可以將TTL電平轉(zhuǎn)化為RS-485的差分接口信號形式或進(jìn)行相反方向的轉(zhuǎn)換。每一個89C51單片機(jī)承擔(dān)計(jì)算機(jī)和32個數(shù)據(jù)采集器89C52之間通信的中繼任務(wù)。采用不同的口線分別控制89C51與計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器之間的通信。89C51和數(shù)據(jù)采集器89C52之間也采用RS-485半雙工接口，由MAX483實(shí)現(xiàn)兩種信號格式的轉(zhuǎn)換。89C52單片機(jī)構(gòu)成數(shù)據(jù)采集器，通過T0和T1完成1個住宅單元2戶脈沖電度表的脈沖量的采集，從而進(jìn)行電度量的換算。RS-485接口支持多級通信，允許總線上掛接32個驅(qū)動器，因此通過分級管理，計(jì)算機(jī)可連接32×32=1024個數(shù)據(jù)采集器，也就是1024×2=2048個用戶的用電量的采集。如果在中間再增加1級89C51作為中繼器，可以將用戶數(shù)目擴(kuò)大32倍，滿足一般住宅小區(qū)的實(shí)際應(yīng)用要求。
二、硬件連接電路
1.RS-232與RS-485之間的電路連接
RS-232接口信號格式轉(zhuǎn)換成RS-485差分接口信號格式的電路連接如圖2所示；通信中繼器的電路連接如圖3所示。
圖3所示通信中繼器的連接電路中，89C51和計(jì)算機(jī)之間、89C51和數(shù)據(jù)采集之間用1根雙絞線進(jìn)行半雙工通信，分時實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收。由于使用1個串行口進(jìn)行通信，為了避免發(fā)信號混亂，用P1.6控制1#MAX483的發(fā)數(shù)據(jù)允許位DE；用P1.7控制2#MAX483的發(fā)數(shù)據(jù)允許位DE。接收數(shù)據(jù)總是不同時進(jìn)行，按先接收計(jì)算機(jī)發(fā)送的地址，再發(fā)送地址給數(shù)據(jù)采集器，最后接收數(shù)據(jù)采集器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)順序進(jìn)行。采用多級通信方式，數(shù)據(jù)格式為11位，按先后順序分別是：1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、第9位用于識別發(fā)送或接收的是地址還是數(shù)據(jù)。每個通信中繼單元有一個惟一的地址，分別為0～31，由接在P1口的撥動開關(guān)的設(shè)置來惟一確定。
2.電能數(shù)據(jù)采集器的組成
連接電路如圖4所示。電能數(shù)據(jù)采集器計(jì)量電度的脈沖信號來自電能計(jì)量的專用集成電路芯片的脈沖輸出端，通過光電耦合和施密特觸發(fā)器整形后送至單片機(jī)89C52計(jì)數(shù)輸入端T0和T1，采集每個住宅單元的2戶脈沖電度表輸出的脈沖量。T0和T1設(shè)置為方式2，初值為0FFFFH。當(dāng)T0中斷申請，在溢出中斷服務(wù)程序中完成脈沖的計(jì)數(shù)和電量的遞增。為了配合用電收費(fèi)制度的改革（即用電為高峰用電期、低峰用電期和正常用電期），須對用電量進(jìn)行實(shí)時統(tǒng)計(jì)（而不是定時的計(jì)算）；同時為了保證電量采集和顯示的精度，在軟件設(shè)計(jì)中對用電量的計(jì)算分為1度位和0.1度位，采取了分別遞增的措施，原因如下：
當(dāng)電度表常數(shù)和脈沖常數(shù)確定后，通過計(jì)算可得1度電對應(yīng)電度表輸出的脈沖數(shù)K為常數(shù)，則0.1度電對應(yīng)電度表輸出的脈沖數(shù)為K/10，即有K/10個脈沖到來，因K/10不一定正好為整數(shù)，若舍去小數(shù)或?qū)π?shù)進(jìn)行進(jìn)位取整，必然產(chǎn)生累計(jì)誤差。
分別遞增的方法如下：T0（或T1）每檢測到1個脈沖的下跳沿，TL0（或TL1）溢出中斷1次，在中斷服務(wù)程序中對K/10值寄存器和K值寄存器分別減1。K/10值寄存器減到0時，0.1度值寄存器遞增0.1度，并對K/10值寄存器重新置初值；K值寄存器減到0時，度值寄存器遞增1度，并對K值寄存器和K/10值寄存器重新置初值。這樣在電量為整度時，累計(jì)誤差將為0。
&
nbsp; 為了讓用戶及時了解自己的用電情況，數(shù)據(jù)采集器采用六位LED顯示器顯示總用電量，顯示的量程為99999.9，顯示的分辨率為0.1度。
TL7705CP為電源檢測電路。數(shù)據(jù)采集器使用住戶220V電源供電，當(dāng)線路停電采集器工作電壓由+5V降到4.75V以下時，系統(tǒng)復(fù)位，即由原來的高電平變?yōu)榈碗娖剑谕獠恐袛?輸入端產(chǎn)生下降沿即外部中斷請求信號；在中斷服務(wù)程序中將89C52內(nèi)部RAM中的總電量和K/10值寄存器、K值寄存器內(nèi)容在電源電壓消失前的一段很短時間內(nèi)存入串行EEPROM 24C02中，以備重新來電時將總電量和脈沖量取出。89C52的P1口外接撥動開關(guān)，用于惟一確定電能數(shù)據(jù)采集器的地址。設(shè)置外部中斷0的中斷優(yōu)先級為高優(yōu)先級。
三、通信工作流程及部分程序框圖
1.通信工作流程
（1）計(jì)算機(jī)首先發(fā)送通信中繼單元的地址0。
（2）32個通信中繼器均接收這個地址，然后和自己的地址（由P1口的撥動開關(guān)惟一確定）比較，只有地址相等的通信中繼器，發(fā)送數(shù)據(jù)采集器的地址才為0。
（3）地址為0的數(shù)據(jù)采集器將T0和T1采集的總電量先后發(fā)送給通信中繼單元，通信中繼單元再將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)。
（4）重復(fù)第（3）步，直到將32個數(shù)據(jù)采集器的64個數(shù)據(jù)全部發(fā)送給計(jì)算機(jī)。
（5）計(jì)算機(jī)發(fā)送通信中繼器的地址1。重復(fù)第（2）、（3）、（4）步，直到將32通信中繼器的32×32×2=2048個數(shù)據(jù)全部發(fā)送給計(jì)算機(jī)，本次通信結(jié)束。
2.程序框圖
（1）電能數(shù)據(jù)采集器
在數(shù)據(jù)采集器中，分為主程序和4個中斷服務(wù)程序。4個中斷源分別是電源掉電引起的外部中斷0、T0和T1的溢出中斷、串行中斷。4個中斷源中，外部中斷0設(shè)置為高優(yōu)先級中斷，其余3個為同級的低優(yōu)先級中斷。當(dāng)這3個中斷源同時申請中斷時，中斷的貴州省順序是：定時器0溢出中斷、定時器1溢出中斷和串行口中斷。
主程序主要完成T0、T1和串行口的初始化，從24C02串行EEPROM中讀取在電源電壓消失前的一段很短時間內(nèi)存入的總電量和K/10值寄存器、K值寄存器的計(jì)數(shù)值。
T0和T1中斷服務(wù)程序中完成脈沖的計(jì)數(shù)和電量的遞增。詳細(xì)內(nèi)容在上面已作詳述。
外部中斷0中斷服務(wù)程序中將89C52內(nèi)部RAM中的總電量和K/10值寄存器、K值寄存器在電源電壓消失前的一段很短時間內(nèi)存入串行EEPROM中，以備重新來電時將總電量和脈沖量取出。如圖5所示為數(shù)據(jù)采集器串行通信的框圖。
（2）通信中繼器
主程序比較簡單，主要進(jìn)行串行口的初始化、開中斷、等待串行口中斷有產(chǎn)生。中斷服務(wù)程序框圖如圖6所示。
結(jié)束語
本設(shè)計(jì)方案不僅適用于住宅小區(qū)自動電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)思想同樣適用于賓館、糧倉、工業(yè)過程檢測等多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【住宅小區(qū)自動電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的研制】相關(guān)文章：
電機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡半自動去重系統(tǒng)的研制08-06
電信級統(tǒng)一消息系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)08-06
一種自動導(dǎo)航系統(tǒng)接口適配器研制08-06
計(jì)費(fèi)信息系統(tǒng)部述職報(bào)告07-20
智能化住宅小區(qū)安全服務(wù)系統(tǒng)08-06
基于DSP的自動對焦系統(tǒng)08-06