自動抄表系統的設計

【摘要】 開發一套綜合自動抄表系統，將生活中的水、電、氣等相關計量儀器進行統一集中化管理，不但可以精簡人員管理機構，有效節約人力資源，還將大大提高抄表的效率和數據的準確性。本文完成自動抄表系統分析之后，對系統工作流程和系統組成進行了研究，并對系統進行了系統硬件和軟件設計，完成高精度、實時性強且穩定的自動抄表系統設計。

【關鍵字】 自動抄表 數據采集 GPRS 集中器

一、系統工作流程及組成

1.1系統工作流程

通過對當前現有抄表系統中所采用的技術進行分析和研究，并對自動抄表系統中的數據處理流程進行了分析，再結合先進的計算機網絡技術和通信技術，最終實現對整個系統數據的信息化管理。在系統數據處理流程中，數據處理環節依次為數據信息采集、數據信息集中化收集、數據信息傳輸以及系統數據信息化管理。本文所設計系統以ARM芯片作為系統控制集中器，完成對抄表系統數據信息的收集功能。集中器收集的數據信息后，將其傳輸至遠程服務器端，進而實現對數據的信息化管理。數據的傳輸可采取有線或無線方式，本文設計GPRS無線傳輸軟件，將信息傳輸至服務器實現抄表數據的傳輸，所設計系統數據采集環節，通過采集脈沖數量并計數，如采集到1600個脈沖，則會有3200計數。采集脈沖個數利用顯示器12864呈現，并存儲到存儲器中。再經過ARM芯片控制，以GPRS無線通信形式將數據信息傳輸至上位機。上位機完成對下位機的管理控制，實現了對用戶水、電、氣等用量的監測統計，并處理后予以顯示。本文通過對用戶自動抄表系統的數據采集、收集、傳輸以及數據信息化管理流程分析基礎上，完成對自動抄表系統的設計。

1.2系統組成

在本系統設計中，ARM芯片作為核心實現對系統的各種控制功能，選擇性能穩定的ARM芯片?？紤]到上位機和下位機之間通信對傳輸經濟性、可靠性等要求較高，且抄表分布比較分散，本文選擇利用GPRS網絡進行通信。

二、 系統硬件設計

本文選擇MAX232E作為通信模塊，考慮到TTL和RS-232之間電平不能兼容，利用其實現兩者之間電平的轉換。MAX232E模塊中包含兩路的驅動器和接收器RS-232電平轉換芯片，可以在所有類型的232通信接口中使用。同時在其內部還有電源電壓轉換器，可將系統輸入的+5V電壓轉換為適于232輸出的電平電壓。因此在系統硬件設計時，芯片接口串行系統電源要求較低，達到+5V要求即可。

三、 系統軟件設計

3.1系統數據處理流程

系統采集到脈沖后，進行轉換計數并顯示，按照存儲器存儲規則，存入到存儲器中。若接收到ARM控制芯片的指令后，則發送數據至上位機，直至上位機指示數據發送完成。

3.2系統數據顯示軟件設計

1、顯示器系統初始化。在顯示器系統初始化時，將會涉及到系統復位、清屏、左右移位等指令，并可對其基本指令集進行自定義。在顯示器初始化時，僅需調用LCD_RESET即可。

2、ASCⅡ碼轉換。在顯示器所顯示的字母或數據都是ASCⅡ碼，而在單片機內部，字母和數據都是以16進制形式存儲。因此，如若對數據進行處理，則必須將數字、字母16進制與ASCⅡ之間的差值添加，方能保證顯示正常。

3、數據的發送與接收。12864顯示器可同時支持串行和并行通信兩種方式。在本文系統中采用串行通信方式，數據按照三個字節傳送。首字節的串口形式為11111ABC，其中A表示其發送方向，高位則表示數據范圍在LCD與MCU之間，低位則與高位相反；B代表的是數據類型，高位代表的是待顯示數據，低位則代表控制指令；C則一般設置為0。數據的傳輸，都是每個字節分兩次進行傳送，首先傳送高位數據，再傳送低位數據。在系統程序中，LCD_WRITE完成數據到液晶顯示器的輸入并進行發送。

4、文字顯示。12864顯示器具有漢字字庫，有兩種不同的漢字輸入形式。一種是以單片機控制指令的形式存儲到表中，另一種則會輸入與漢字相應的16位字碼。

5、數據顯示位置。在系統設計時，已編寫了LCD_WriteStr（0，1）- LCD_WriteStr（7，1）指令，可實現對7個字符的顯示，可被隨時調用。

四、結束語

本文在設計時，結合系統應用對象主要為住宅小區內，均選擇性價比較高的設備或元器件，保證所開發系統能適于在普通小區內使用。本文利用ARM芯片為系統數據處理核心部分，并通過GPRS無線網絡實現與上位機之間的通信，最后通過液晶顯示器進行呈現，完成自動抄表系統的設計。在設計完成后，經過多次實驗和現場應用驗證，本文所進行硬件和軟件設計均達到預期的要求，同時對系統自身硬軟件所產生的干擾，均給出了針對性解決辦法，并設計出相應防干擾電路，保證系統的可靠性，基本完成課題的設計任務。

參 考 文 獻

[1] 田愛紅. 淺談電能計量自動抄表技術[J]. 山西師范大學學報（自然科學版）. 2010（S2）.

[2] 張丹，劉望. 遠程自動抄表系統設計[J]. 科技資訊，2013（21）.

[3] 汪玉鳳，姜林. 基于ZigBee和GPRS的無線抄表系統[J]. 儀表技術與傳感器. 2010（10）