-1緒論課題研究背景在平常的生活當(dāng)中使用的水、電和燃?xì)?，?duì)于人們來(lái)說(shuō)是生活的必需品，但是對(duì)于供水、供電、燃?xì)獾裙緛?lái)說(shuō)，每月必須的上門(mén)抄錄計(jì)數(shù)表數(shù)值就很浪費(fèi)人力資源和金錢(qián)。在居民住宅區(qū)除了要滿足居民的日常生活要求，還要兼?zhèn)浜?jiǎn)潔、方便、高效的系統(tǒng)管理帶給居民們。為了實(shí)現(xiàn)居民住宅的日常三表（水、電、燃?xì)猓┑淖詣?dòng)抄錄上傳、自動(dòng)計(jì)算費(fèi)用的自動(dòng)一體化系統(tǒng)，這種需求已經(jīng)成為新型智能化住宅的先決條件。這也大大的減少了上門(mén)抄表打擾居民的問(wèn)題，既簡(jiǎn)略了管理繁瑣的問(wèn)題，也減輕了物業(yè)方面管理額外負(fù)擔(dān)。在電子信息技術(shù)、傳感技術(shù)等高新技術(shù)的日益進(jìn)步的現(xiàn)代社會(huì)，針對(duì)功耗計(jì)數(shù)表這些戶外計(jì)量等問(wèn)題市場(chǎng)上已經(jīng)研發(fā)出許多專(zhuān)門(mén)的產(chǎn)品。在中國(guó)的《住宅戶年品發(fā)展大綱》中也明確提出：為了實(shí)現(xiàn)快速查表，盡可能不打擾住戶生活的目標(biāo)，眾多以人工查表為主要工作方式的傳統(tǒng)工作模式已經(jīng)開(kāi)始被逐漸拋棄，慢慢過(guò)渡到了信息化傳輸?shù)母呒夹g(shù)工作模式，為了達(dá)到預(yù)想的要求，研究開(kāi)發(fā)出了新型水、電、氣、熱四位一體的新型計(jì)量系統(tǒng)。新型智能計(jì)量系統(tǒng)的研究和應(yīng)用應(yīng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算準(zhǔn)確、穩(wěn)定性高、耐久性好等功能和實(shí)用性，除此之外還要有必需的防盜性。目前自動(dòng)抄衣系統(tǒng)已經(jīng)可以達(dá)到可以開(kāi)始大規(guī)模使用的地步[1]。由于新型智能化計(jì)量系統(tǒng)在性能和功能上的有稍微不一樣的功能，需要認(rèn)真和區(qū)別去分析各個(gè)不同特點(diǎn)，但實(shí)際上，目前專(zhuān)業(yè)人員在大多數(shù)情況下還是沒(méi)能讓這些水表使用到最適合它們發(fā)揮其功能的場(chǎng)所或改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)從而使其調(diào)整最佳的運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致在抄表時(shí)出現(xiàn)計(jì)量不準(zhǔn)確，甚至是使用時(shí)間才不久就容易損壞等等。

20世紀(jì)90年代開(kāi)始，水、電、煤氣表的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際推薦標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常更改，反映了國(guó)際上大部分人和相關(guān)部門(mén)對(duì)水、電、燃?xì)獗戆l(fā)展相比之前增加了更高的關(guān)注度和更重的看重程度。聯(lián)合直到目前為止各類(lèi)技術(shù)規(guī)范勘誤過(guò)程中考察數(shù)據(jù)所知道的有效信息，按照政府管理部門(mén)、相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)，以及大部分水、電、燃?xì)獗砑庸S商的同行提供的情況和近年來(lái)新興水、電、燃?xì)獗懋a(chǎn)業(yè)請(qǐng)求新產(chǎn)品型式估計(jì)的產(chǎn)品類(lèi)型，以及目前的水、電、燃?xì)獗砥餍祵?zhuān)賣(mài)市場(chǎng)反映出的景象。水表抄表系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r水表抄表系統(tǒng)國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r在中國(guó)，水表的生產(chǎn)商仍然很多，但實(shí)際上很多生產(chǎn)商規(guī)模相對(duì)較小。與國(guó)外水表生產(chǎn)商相比，在水表計(jì)量技術(shù)方面還有很多工作要做，比如英國(guó)的肯特、德國(guó)的梅內(nèi)克和雷納、法國(guó)的環(huán)礁、意大利的邁特姆瑞納都是世界知曉的水表品牌。他們的分支機(jī)構(gòu)普及世界各個(gè)地方和地區(qū)。這些水表制造商控制著世界水表市場(chǎng)的命脈。使用國(guó)外測(cè)水產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在大直徑測(cè)量產(chǎn)品中尤為明顯。儀表產(chǎn)品的特點(diǎn)是采用最佳的制造工藝，其中一些產(chǎn)品還配有旋轉(zhuǎn)預(yù)算技術(shù)，允許測(cè)量?jī)x表（可在C級(jí)實(shí)現(xiàn)），安裝儀表（水平、垂直或傾斜）并確保遙控發(fā)射器滿足用戶認(rèn)證或讀數(shù)的要求。因?yàn)樵诿绹?guó)，國(guó)內(nèi)水表產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不一致，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為AWAC700系列行業(yè)，美國(guó)水表產(chǎn)品設(shè)計(jì)安全。而且，在東南亞、南美、非洲等發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)，購(gòu)買(mǎi)和使用的水表產(chǎn)品大多與我國(guó)相同。一些近年來(lái)發(fā)展迅速的國(guó)家也在嘗試使用早期支付方式（c卡水表和影子房子），還有一些國(guó)家的政府對(duì)水表的合法管理沒(méi)有嚴(yán)格要求，因此，它們對(duì)水表元件的材質(zhì)要求不高，這與低層水表的一些產(chǎn)品基本相同[2]。1.2.2水表抄表系統(tǒng)國(guó)內(nèi)發(fā)展的狀況中國(guó)建設(shè)部在《2000年小康住宅城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目城市示范小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則（修訂稿）》項(xiàng)目中明確提出“推廣使用外電（水、電、暖）表，此外，政府也在在《中國(guó)居民家庭年產(chǎn)品開(kāi)發(fā)框架》中提到：要盡可能便捷查表，絕不能不驚擾居民的生活環(huán)境，不造成不必要的問(wèn)題，鼓勵(lì)和加快由手動(dòng)控制向數(shù)字傳輸過(guò)渡，加快發(fā)展水、電、氣、熱計(jì)量?jī)x表和智能接口裝置、節(jié)能裝置。無(wú)線傳輸?shù)挠?jì)數(shù)器讀取方式已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，而這種新的無(wú)線技術(shù)對(duì)通信信道中信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃杂泻芨叩囊螅晕覀冃枰屑?xì)選擇合適的頻點(diǎn)，它具有較高的運(yùn)行維護(hù)成本，但與我國(guó)計(jì)量行業(yè)發(fā)展較早相比，近年來(lái)，對(duì)這種抄表方式的科學(xué)研究有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。近年來(lái)，在我國(guó)，直接飲用水普遍采用測(cè)量等級(jí)為C級(jí)或D級(jí)的活塞式水表。結(jié)構(gòu)外殼由銅和特殊不銹鋼制成。遠(yuǎn)程電子電表、預(yù)付費(fèi)電表，包括近年來(lái)開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品，如IC電表和TM電表，由于關(guān)稅征收制度和電表使用方式的改革，都是實(shí)質(zhì)性的新產(chǎn)品。它們處于整個(gè)行業(yè)的前沿，但在實(shí)踐中存在許多問(wèn)題，特別是用閥門(mén)準(zhǔn)備的水表，可能與操作閥門(mén)、電池和惡劣的工作條件有關(guān)，也可能與人為的故意破壞有關(guān)[3]?？傊?，電子儀表具有遠(yuǎn)距離、低功耗、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，比其他儀表具有更大的發(fā)展前景。可拆式水平螺旋翼水表因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性好、不間斷保水而廣受大眾消費(fèi)者和水表家庭用戶的喜歡。但臥式螺旋水表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用范圍廣，能保證連續(xù)保水。一般B型流量計(jì)的流量比僅為1:167，很多情況下不能滿足要求。大直徑轉(zhuǎn)子式水表也用于一些地區(qū)。與臥式螺旋螺旋水表計(jì)數(shù)器相比，這種水表計(jì)數(shù)器雖然相對(duì)反壓，但存在流量小、壓力損失大、重量輕、體積大等缺點(diǎn)。近年來(lái)，立式螺旋翼式水表、渦輪式水表和復(fù)合式水表幾年來(lái)逐漸占據(jù)水表銷(xiāo)售市場(chǎng)的陣地，為廣大消費(fèi)者和水表銷(xiāo)售商提供了新的選擇。雖然該行業(yè)的一些公司傾向于研發(fā)和生產(chǎn)高靈敏度和小尺寸的電表，但其他水表制造廠商公司則擔(dān)心，測(cè)量小體積大型電表的能力有所提高。因?yàn)閺母鞴軓降挠盟糠治?，大口徑水表在低流量下的泄漏率占比較大。調(diào)差發(fā)現(xiàn)在不同地區(qū)和城鎮(zhèn)的地方用水量的組成特征和主要特性，在進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)之上選擇合適的水表，這將為供水企業(yè)帶來(lái)更大的效益。課題研究的意義目前，社會(huì)上普遍使用的水表抄表系統(tǒng)主要分為以下幾種類(lèi)型：無(wú)線信號(hào)傳輸型、支線型和總線型。在本次設(shè)計(jì)中，采用的則是總線式水表抄表系統(tǒng)。在國(guó)外，水表抄表系統(tǒng)在很早便被研究出來(lái)并發(fā)展迅速。但是，在歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，大多數(shù)國(guó)家基本已經(jīng)開(kāi)始普及遠(yuǎn)程集中抄表。在我國(guó)，遠(yuǎn)程集中抄表的研究也同樣從沒(méi)有停下過(guò)腳步。我國(guó)的集中式抄表系統(tǒng)傳感器裝置通過(guò)借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，具有誤差小、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)在集中抄表系統(tǒng)中已經(jīng)得到了成熟的應(yīng)用，使用RS-485能夠有效地降低成本，在設(shè)計(jì)中盡量簡(jiǎn)化硬件，如果可以用軟件代替硬件。目前，智能水表的開(kāi)發(fā)和研究正處在蓬勃發(fā)展的時(shí)期，一時(shí)并不會(huì)停止。根據(jù)其主要功能，主要分為磁卡式、IC卡式和遠(yuǎn)傳式三種[4]。課題研究的主要內(nèi)容本課題的水表抄表系統(tǒng)是由水?dāng)?shù)據(jù)測(cè)量模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理模塊、信息傳輸模塊等部分構(gòu)成，目的是為了改裝成能夠?qū)崿F(xiàn)記錄水表數(shù)據(jù)、傳遞數(shù)據(jù)和處理信息、實(shí)時(shí)檢測(cè)和信息交互的新功能的水表系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)的水表除了能夠像家用水表一樣，具有最基本的抄表計(jì)數(shù)功能，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和功能調(diào)整。本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)要求，主要解決以下幾方面的問(wèn)題：(1)完成對(duì)普通的水表的初步改裝；(2)測(cè)試改裝完后水表所測(cè)得的模擬信號(hào)；(3)設(shè)計(jì)好模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路；(4)調(diào)試RS-485等串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的通信方式；(5)分析測(cè)試通訊信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定因素，并保證信號(hào)穩(wěn)定；(6)利用單片機(jī)多機(jī)通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將采集到的數(shù)據(jù)在PC機(jī)上顯示出來(lái)。本系統(tǒng)的信號(hào)傳輸按時(shí)間分類(lèi)。水表有各自的地址代碼。本章所達(dá)到的效果是PC機(jī)器的通信控制。通信部分的軟件主要分為兩個(gè)部分。第一部分是集線器和集線器之間的通信軟件。第二部分是計(jì)算機(jī)和集線器之間的通信軟件。設(shè)計(jì)方案最重要的一點(diǎn)是保證主、副位機(jī)之間的距離通信的準(zhǔn)確性。在設(shè)計(jì)規(guī)劃過(guò)程中，初始化完成后，集線器將使用控制端的P）完成向集線器供電的作業(yè)，同時(shí)關(guān)閉與集線器之間的信息傳遞，等待電腦命令。儀表系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)將向一切集線器發(fā)送啟動(dòng)命令。在集電極接收到開(kāi)始復(fù)制的命令后，在集線器框中開(kāi)始動(dòng)作。該動(dòng)作電壓由P3.5端子的控制電源的輸出為9V電壓提供。關(guān)閉Pl.7，停止與電腦的通信，通過(guò)PI.6激活與集線器箱的通信[5]。在這之后，單片機(jī)和集電箱進(jìn)行信息通信，同時(shí)把各個(gè)水表用戶的用水?dāng)?shù)據(jù)記錄到單片機(jī)的存貯器中，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)所用改裝水表的特性，水表和集電箱之前的遠(yuǎn)程通信需要一定的時(shí)間，這個(gè)市場(chǎng)大概是18秒左右，按此來(lái)講，因此每個(gè)水表將此將各個(gè)用戶的用水?dāng)?shù)據(jù)情況全部發(fā)送完大概需要秒，在此工作完成后，在P1.6接口發(fā)送命令停止數(shù)據(jù)傳輸，并停止P3.5端口的高電位脈沖輸入，在此情況下繼而向P1.7發(fā)送命令打開(kāi)和單片機(jī)的通信接口，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入高效工作狀態(tài)，由于每次集電箱傳輸?shù)牡刂范疾灰粯?，在單片機(jī)開(kāi)始工作后，開(kāi)始10分鐘的延時(shí)，延時(shí)結(jié)束后集中器將再一次發(fā)送抄表信號(hào)，這其中也包括單片機(jī)的地址編碼，此時(shí)單片機(jī)會(huì)接收到一個(gè)新的地址碼，此收到的地址碼和自己剛讀取的地址碼使一模一樣（即單片機(jī)本身的地址），那么片內(nèi)存儲(chǔ)器將記錄數(shù)據(jù)，但如果完全不一致，那么將會(huì)激活復(fù)位電路重新讀取,因此來(lái)保證信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸，之后，連接成功的集電箱進(jìn)行這下一命令，將讀取的水表數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)并在顯示器上顯示出來(lái)。之后單片機(jī)復(fù)位，繼續(xù)下一馴悍命令，在所有水表用戶的數(shù)據(jù)讀取完成之后，本系統(tǒng)不再工作。2水表抄表系統(tǒng)和總體設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)單介紹2.1系統(tǒng)概述水表數(shù)據(jù)測(cè)量模塊、計(jì)算數(shù)據(jù)處理模塊、信息傳遞模塊等共同組成了本次水表抄表的系統(tǒng)。它具備一系列功能：通過(guò)電能來(lái)計(jì)算水流量、存儲(chǔ)和處理相關(guān)的數(shù)據(jù)信息、隨時(shí)隨地進(jìn)行監(jiān)控、控制采用自動(dòng)化的模式。它除了包括家用普通水表最基本的抄表功能，還擁有許多新特點(diǎn)，比如信息交互、有獲得準(zhǔn)確的相關(guān)信息，以及可以設(shè)置數(shù)據(jù)。隨著世界人口的急速增長(zhǎng)，目前人均的水資源占有量越來(lái)越少。工業(yè)化的發(fā)展導(dǎo)致我國(guó)每年污水總量近600億噸，節(jié)約用水已經(jīng)迫在眉睫。雖然傳統(tǒng)水表性價(jià)比很高，但社會(huì)的發(fā)展，人們的住房條件有著很大的提高，一座座高樓拔地而起。傳統(tǒng)水表的抄表方式的諸多缺點(diǎn)如效率低，工作量大，費(fèi)用拖欠等困難。為了有效解決上述困難，也從節(jié)約用水的角度出發(fā)。于是，一種以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確查表，不會(huì)影響住戶日常生活，測(cè)量精度高，信號(hào)傳輸穩(wěn)定的水表集抄系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它使得遠(yuǎn)程抄表成為現(xiàn)實(shí)。越來(lái)越多的戶外計(jì)量技術(shù)取代傳統(tǒng)抄表員，從而減輕了人員的勞動(dòng)時(shí)間，提高了工作效率。水表集抄系統(tǒng)在資源節(jié)約和經(jīng)濟(jì)效益上有著巨大的意義[6]。2.2水表抄表系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)方案及選擇2.2.1紅外抄表紅外讀取系統(tǒng)內(nèi)部主要包括以下幾部分：便攜式紅外讀取裝置、具有紅外通信功能的紅外計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)管理。紅外抄表中的手持紅外讀取裝置和IC卡水表均設(shè)有紅外通信電路，當(dāng)計(jì)數(shù)器讀取器讀取計(jì)數(shù)器時(shí)，計(jì)數(shù)器讀取器將便攜式紅外讀取器帶到現(xiàn)場(chǎng)讀取計(jì)數(shù)器，并維持用水量，從每個(gè)用戶手中購(gòu)買(mǎi)水表等信息，然后由計(jì)算機(jī)輸入人員將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)。紅外讀數(shù)通過(guò)利用紅外被用作通信載體，通過(guò)空氣中的紅外光來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。紅外通信由紅外發(fā)射器和紅外接收器組成，在傳輸?shù)淖詈螅瑢?duì)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)進(jìn)行仔細(xì)的編碼調(diào)制并發(fā)送特定的電路，轉(zhuǎn)換后再通過(guò)紅外發(fā)射管轉(zhuǎn)換成大氣中的紅外脈沖，接收后，紅外脈沖采用光電轉(zhuǎn)換接收機(jī)，采用脈寬調(diào)制方式發(fā)射紅外頻率為38kHz的信號(hào)。兩個(gè)脈沖串之間的時(shí)間間隔由待發(fā)射的軌道“0”和“1”控制，紅外光束支持可以通過(guò)調(diào)制單個(gè)芯片內(nèi)部定時(shí)器的通道寬度函數(shù)或開(kāi)發(fā)單獨(dú)的電路來(lái)獲得。當(dāng)紅外接收器接收到信號(hào)時(shí)，它將產(chǎn)生低電平。于是在連續(xù)方波信號(hào)的某個(gè)周期（取決于確定“0”和“1”的周期長(zhǎng)度）中解調(diào)間歇的紅外信號(hào)，紅外傳輸作為一種目前常用的信息傳輸方法，特別適用于那些難以轉(zhuǎn)換、不能鋪設(shè)線路的地方，但這種傳輸距離相對(duì)較短，一般在3-5M左右，最佳距離為1m，誤碼率最低，水表自動(dòng)讀數(shù)也有其局限性[7]。2.2.2無(wú)線抄表無(wú)線抄表是經(jīng)由無(wú)線通信信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N方法，目前市面上主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式：一種是利用小功率無(wú)線發(fā)射裝置（如天津地區(qū)、哈爾濱地區(qū)的本地水表抄表系統(tǒng)）來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線抄表，而另一種則利用小功率電臺(tái)來(lái)傳輸水表測(cè)量的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以此實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。這種抄表和紅外抄表模式類(lèi)似，但其數(shù)據(jù)傳輸之間的間隔要遠(yuǎn)大于紅外距離，如NRF401、NRF901等芯片。開(kāi)放空間傳輸距離為100-300m，適用性較強(qiáng)。在通信時(shí)，無(wú)線抄表設(shè)備發(fā)出呼叫命令，每個(gè)用戶（通常是作為呼叫用戶組的一個(gè)單元）接收該命令并比較地址。如果是這個(gè)地址的命令，它會(huì)響應(yīng)命令，建立鏈路銜接，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)通信傳輸。這樣，IC卡水表和無(wú)線抄表器就需要配備無(wú)線收發(fā)模塊和小型天線。目前用于無(wú)線抄表的接收和發(fā)送模塊有很多種類(lèi)很多，發(fā)展很快，如NRF401、NRF903、CC1000等。然而，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ啪嚯x是由很多方面因素決定的。例如無(wú)線信號(hào)發(fā)射功率、接收機(jī)的靈敏程度、信號(hào)的距離衰減等。這些都限制了其在水表抄表中的功能發(fā)揮，特別是在城市中，建筑物對(duì)無(wú)線電信號(hào)會(huì)產(chǎn)生大量的反射和吸收效應(yīng)，影響信號(hào)的穩(wěn)定性。另外，由于民用水表價(jià)格低廉，不允許有大功率，所以雖然這種模式很有前景，但要大面積推廣還需時(shí)間。另一種無(wú)線抄表方式是大功率無(wú)線電臺(tái)遠(yuǎn)程抄表模式，這種傳輸方式的傳輸頻率相比于其他方式更寬，通信容量大，通信距離遠(yuǎn)。然而，由于其應(yīng)用于頻點(diǎn)和相鄰信號(hào)的嚴(yán)重干擾，在水表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)很少能看到無(wú)線抄表的身影，僅在油田領(lǐng)域，對(duì)變壓器的數(shù)據(jù)抄表應(yīng)用較多。2.2.3RS-485總線抄表RS-485接口收發(fā)器采用均衡差分接收。當(dāng)傳輸結(jié)束時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分輸出信號(hào)。接收結(jié)束時(shí)，接收器將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平，從而具有抑制共模干擾的能力。另外，該接收機(jī)靈敏度高，可檢測(cè)到低至200mV的電壓，使數(shù)據(jù)傳輸可達(dá)1000m以上，RS-485的最大傳輸速度可達(dá)10Mbps。RS-485接口可以在單通道中進(jìn)行雙向通信，因此只需兩根導(dǎo)線即可完成雙向通信，便可形成一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)，具體構(gòu)成如圖2.1所示。ICICnIC2IC1集中器圖2.1RS-485總線抄表系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)RS-485驅(qū)動(dòng)芯片有能力形成一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)，可供選擇的芯片有SN75176、MAX485、MAX487等，RS-485總線讀寫(xiě)方式技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、成熟、易于實(shí)現(xiàn)。對(duì)IC卡水表改動(dòng)少，只增加了一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片，且總線傳輸速度快，可靠性好。RS-485總線的讀取方法有很多，雙絞線（俗稱(chēng)五類(lèi)線）可作為網(wǎng)絡(luò)總線直接應(yīng)用，但讀取總線計(jì)數(shù)器也有其缺點(diǎn)，即施工布線工作量大，需要遵循操作次數(shù)多，內(nèi)置管道，且網(wǎng)線容易損壞，該系統(tǒng)適用于城市居民區(qū)和商業(yè)服務(wù)比較密集的建筑，最好執(zhí)行建設(shè)部對(duì)水表外三項(xiàng)要求，安裝在室外的電表[8]。2.2.4低壓電力線載波抄表線對(duì)水表抄表方式是利用現(xiàn)有的線網(wǎng)采集水表數(shù)據(jù)的一種抄表方式。與調(diào)制解調(diào)器布Modem線方法類(lèi)似，電線計(jì)數(shù)器具有不必具有隔離布線便可能夠容易地安裝以及不必為讀取計(jì)數(shù)器而支付數(shù)據(jù)傳輸費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)。但由于我國(guó)電力網(wǎng)污染嚴(yán)重，使得這一抄表方式目前還難以真正應(yīng)用，目前在電能表中有一些應(yīng)用，但也很局限，在水表系統(tǒng)中的應(yīng)用，還只是起步，所以要真正推廣還有相當(dāng)?shù)臍v程。目前在市場(chǎng)上，類(lèi)似的電路芯片主要有LM1893，ST7536，這些芯片的調(diào)制方式基本都是移頻鍵控方式，一般電路較簡(jiǎn)單，占用頻道的帶寬相對(duì)較窄，故傳輸速率較低，而且抗干擾性能差，傳輸距離短。而且從通信角度來(lái)說(shuō)，低壓電力載波傳輸還有一系列技術(shù)上的難點(diǎn)，綜合起來(lái)有以下幾點(diǎn)：配電變壓器對(duì)電力載波信號(hào)的隔離，配電變壓器主要完成50Hz工頻改變，從而阻斷低壓高頻載波信號(hào)，限制了低壓電能數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶话阒荒茉谂潆娮儔浩骰蚋〉淖儔浩鲀?nèi)傳輸。相電力線間有效信號(hào)的損失（10dB-30dB）。由于通過(guò)相線的信號(hào)必須與配電變壓器的二次側(cè)相聯(lián)系，因此衰減是不可避免的。由于距離較近，不同的相位可以接收信號(hào)，但遠(yuǎn)距離傳輸比較困難，這是限制低壓供電線路傳輸信號(hào)傳輸?shù)牧硪粋€(gè)因素。一般低壓電源線信號(hào)只能在單相電源線上傳輸。目前，低壓交流電有50Hz和60Hz兩種，每個(gè)交流周期為20ms和16.7ms，有兩個(gè)峰值，這兩個(gè)峰值會(huì)帶來(lái)兩個(gè)脈沖干擾，即電力線上有固定的100Hz和120Hz干擾，干擾時(shí)間為2m。這種固定干擾必須加以解決，有一種方法是利用零波長(zhǎng)交叉在短時(shí)間內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。然而，由于過(guò)零時(shí)間短，實(shí)際應(yīng)用中很難與交流波形同步，現(xiàn)代通信數(shù)據(jù)框架過(guò)長(zhǎng)，難以應(yīng)用。當(dāng)電力線負(fù)載很重時(shí)，線路的阻抗可以達(dá)到小于1Ω，從而導(dǎo)致載波信號(hào)的高衰減。實(shí)際上，在電力線不充電的情況下，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)載波信號(hào)可以傳輸幾公里，但在電力線上負(fù)載很重的情況下，只能傳輸幾十米。只有進(jìn)一步提高載波信號(hào)的強(qiáng)度以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅岣咻d波信號(hào)的功率以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，才?huì)增加產(chǎn)品的成本和體積，而僅僅提高載波信號(hào)功率并不是一種有效的方法。電力線載波引起的噪聲。與電力線相連的電氣設(shè)備有各種類(lèi)型，如強(qiáng)度、容量、大功率、小功率等。一般來(lái)說(shuō)，傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)將降低到1mV以下。如果不使用專(zhuān)用的調(diào)制解調(diào)器芯片對(duì)電力線上的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，通信距離會(huì)很短[9]。電力線引起數(shù)據(jù)信號(hào)畸變。電力線網(wǎng)本身是一個(gè)分布參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)，在不同的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)，產(chǎn)生的信號(hào)影響是不一樣的，同時(shí)，電力線一直處在動(dòng)態(tài)變化，在不同的時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生的作用對(duì)信號(hào)影響也大不一樣，這樣一來(lái)，就使原來(lái)發(fā)出的規(guī)則數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)電力線后，發(fā)生嚴(yán)重變形，參差不齊，必須加以特殊處理。基于以上六點(diǎn)，電力線作為傳輸水表數(shù)據(jù)信號(hào)的手段，目前還不是特別理想，但隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，相信在不久的將來(lái)，低壓水表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的應(yīng)用將邁出重要一步，低壓供電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。除了這些不同形式的計(jì)數(shù)器讀數(shù)外，還有以太網(wǎng)計(jì)數(shù)器讀數(shù)、調(diào)制解調(diào)器讀數(shù)等。目前，它們很少用于水表，所以我們不會(huì)重復(fù)敘述。電力線接口電力線接口電力線接口電力線接口。。電力線接口電力線電力線電力線IC卡水表集中器IC卡水表220V 圖2.2 低壓電力載波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理框圖2.2.5抄表方式選擇從這些不同的抄表方法來(lái)看，每種抄表方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，但結(jié)合我國(guó)國(guó)情和信息傳輸?shù)目煽啃?、?shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性，目前最理想的是讀取RS-485計(jì)數(shù)器。我國(guó)的水表計(jì)量方法是一套一米一戶的計(jì)量系統(tǒng)，它決定了抄表系統(tǒng)的兩個(gè)基本特點(diǎn)，系統(tǒng)有多個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)最有效的方案是：整個(gè)系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集采用RS-485總線結(jié)構(gòu)。從上面可以看出，不同的抄表方法僅適用于手動(dòng)短程抄表和小型無(wú)線電抄表。即使是目前比較先進(jìn)的，也很難做到，因?yàn)樗目煽啃缘?，傳輸距離短，讀取低壓線路計(jì)數(shù)器不需要特殊接線，但在計(jì)數(shù)器各用戶電路的設(shè)計(jì)中，需要增加一套電源線接口電路和一套專(zhuān)用的載波調(diào)制解調(diào)器，這大大增加了各用戶計(jì)數(shù)器的成本，限制了其推廣應(yīng)用。讀取RS-485總線是底層最合適的數(shù)據(jù)采集方法。作為高層數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞接泻芏?，如GSM電話交換網(wǎng)、低壓支持、以太網(wǎng)等。由于其傳輸距離遠(yuǎn)，可以應(yīng)用。但在實(shí)際應(yīng)用中，可以將多種自動(dòng)抄表方法相結(jié)合，系統(tǒng)的基本框圖如圖2.3所示[10]。、電話網(wǎng)、以太網(wǎng)、半自動(dòng)抄表RS-485PCPCIC卡水表nIC卡水表2IC卡水表1集中器服務(wù)器圖2.3復(fù)合式水表遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)基本框圖2.3信號(hào)的處理模擬信號(hào)通過(guò)模數(shù)電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到與傳輸信號(hào)的位數(shù)相對(duì)應(yīng)的8位信號(hào)，但是數(shù)字信號(hào)代表了滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭的方向，這使得計(jì)算機(jī)能夠混淆數(shù)字信號(hào)，就能夠讓二進(jìn)制數(shù)與水表的示數(shù)聯(lián)系起來(lái)。以家用水表的十進(jìn)制倒計(jì)時(shí)水表為例，將電位器分為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，系統(tǒng)啟動(dòng)后，滑動(dòng)變阻器的電阻值歸零，水表中的數(shù)字全部自動(dòng)歸零。本課題的刻度選為10。以0-1為例：0.2、0.4、0.6、0.8等，每一個(gè)刻度都經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，并記錄轉(zhuǎn)換值，如圖2.4注釋所示；（注：混淆處理，允許偏離標(biāo)度位置。）圖2.4電位器精度劃分圖2.3.1個(gè)位的數(shù)據(jù)處理每個(gè)刻度代表隊(duì)水量是10噸，誤差不會(huì)被覆蓋，所以我們只是根據(jù)數(shù)據(jù)的大致范圍來(lái)確定具體數(shù)值。表2.1個(gè)位指針數(shù)據(jù)范圍與取值機(jī)械指針數(shù)值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換后數(shù)值范圍信號(hào)處理后數(shù)值0-1A0B0～A1B101-2A1B1～A2B212-3A2B2～A3B323-4A3B3～A4B434-5A4B4～A5B545-6A5B5～A6B656-7A6B6～A7B767-8A7B7～A8B878-9A8B8～A9B989-0A9B9～A0B092.3.2十位的數(shù)據(jù)處理十位數(shù)的滿刻度是100噸。考慮到傳統(tǒng)水表指針指示偏差、機(jī)械傳動(dòng)裝置誤差、滑動(dòng)變阻器的誤差等原因，讓個(gè)位數(shù)據(jù)和十位數(shù)字共同確定處理后的數(shù)據(jù)。如表2.2所示：表2.2十位指針數(shù)據(jù)范圍取值機(jī)械指針讀數(shù)A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)范圍個(gè)位數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理后取值0~1A0.2B0.2～A0.8B0.8**0A0.8B0.8～A1.2B1.2>A50B510<A50B5111~2A1.2B1.2～A1.8B1..8**1A1.8B1..8～A2.2B2.2>A50B511<A50B5122~3A2.2b2.2~A2.8B2.8**2A2.8B2.8~A3.2B3.2>A50B512<A50B5133~4A3.2B3.2~A3.8B3.8**3A3.8B3.8~A4.2B4.2>A50B513<A50B5144~5A4.2B4.2~A4.8B4.8**4A4.8B4.8~A5.2B5.2>A50B514<A50B5155~6A5.2B5.2~A5.8B5.8**5A5.8B5.8~A6.2B6.2>A50B515<A50B5166~7A6.2B6.2~A6.8B6.8**6A6.8B6.8~A7.2B7.2>A50B516<A50B5177~8A7.2B7.2~A7.8B7.8**7A7.8B7.8~A8.2B8.2>A50B517<A50B5188~9A8.2B8.2~A8.8B8.8**8A8.8B8.8~A9.2B9.2>A50B518<A50B5199~0A9.2B9.2~A9.8B9.8**9A9.8B9.8~A0.2B0.2>A50B519<A50B5102.3.3百位的數(shù)據(jù)處理一百位的總刻度是1000噸，它的值是由十位的數(shù)據(jù)和一百位的數(shù)據(jù)決定的，按照十位的數(shù)據(jù)處理方法，高位的數(shù)據(jù)改為一百位，低位的數(shù)據(jù)改為十位[11]。2.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)使用集中器、集線箱、主控機(jī)等功能模塊，系統(tǒng)考慮到與手抄系統(tǒng)的兼容。集線箱增加了RS-485轉(zhuǎn)換口，負(fù)責(zé)小區(qū)單元住戶的集線（12-16戶）和模數(shù)轉(zhuǎn)換都是集線箱的主要功能，之后把用戶的數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊衅?。集中器電路與手抄表電路略有不同，主要對(duì)循環(huán)對(duì)集線箱中的住戶數(shù)據(jù)的查詢和保存。集中器作為一個(gè)通信橋梁，連接了整個(gè)系統(tǒng)。它接到主控機(jī)監(jiān)控指令，然后把采集器收集到的數(shù)據(jù)送至主控機(jī)里。主控機(jī)基本是由計(jì)算機(jī)構(gòu)成，作用是對(duì)小區(qū)住戶的每個(gè)水表的費(fèi)用情況進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算和綜合監(jiān)控，管理者通過(guò)主機(jī)就可以了解居小區(qū)每個(gè)用戶的用水情況和交費(fèi)情況，以便運(yùn)用本系統(tǒng)對(duì)小區(qū)住戶的用水情況進(jìn)行集中有效管理。MAX485MAX485MAX485MAX485MAX485集線箱（89C52）集線箱（89C52）集線箱（89C52）家庭用戶水表家庭用戶水表家庭用戶水表MAX485集線箱（89C52）家庭用戶水表MAX485MAX485集中器（89C52）集中器（89C52）MAX485MAX485RS-485計(jì)算機(jī)圖2.5系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖2.5本章小結(jié)本章對(duì)水表抄表設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，給出了該系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了基本的介紹。還對(duì)水表抄表其他的方案進(jìn)行了原理上概述，然后著重介紹了水表抄表統(tǒng)中關(guān)于低電壓、RS-485、紅外、無(wú)線等抄表方式的優(yōu)缺點(diǎn)和針對(duì)本次方案的最好方法選擇。3計(jì)量系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)3.1水表集抄系統(tǒng)總體模塊設(shè)計(jì)微處理器（MCU）微處理器（MCU）AT89C2051A/D轉(zhuǎn)換串行接口RS-485報(bào)警模塊數(shù)據(jù)檢測(cè)與顯示模塊集電箱模塊時(shí)鐘與復(fù)位模塊圖3.1模塊原理框圖水表集抄系統(tǒng)總體模塊由A/D轉(zhuǎn)換、串行接口、EEPROM模塊、RS-485通信電路、集電箱和電源電路等幾部分構(gòu)成，其原理框圖如圖3-1所示。3.2水表集抄系統(tǒng)制器與其他模塊核心器件的選擇3.2.1PIC微處理器PIC16C63A/65B/73B/74B器件是PIC16CXX中檔系列中的低成本、高性能、CMOS、全靜態(tài)、8位微控制器。所有PIC微控制器采用先進(jìn)的RISC架構(gòu)。PIC16CXX微控制器系列增強(qiáng)了核心功能，8級(jí)深度堆棧和多個(gè)內(nèi)部和外部中源。哈斷佛體系結(jié)構(gòu)的獨(dú)立指令和數(shù)據(jù)總線允許一個(gè)14位寬的指令字和單獨(dú)的8位寬的數(shù)據(jù)[12]。圖3.2PI16C芯片引腳PIC16C63A/73B設(shè)備有22個(gè)I/O引腳。PIC16C65B/74B設(shè)備有33個(gè)I/O鍵。每個(gè)設(shè)備有192個(gè)字節(jié)。此外，還提供了一些外圍功能，包括三個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，兩個(gè)捕獲/比較模塊/PWM和兩個(gè)串行端口。同步串行端口（SSP）可以配置為三線串行外設(shè)PIC16C63A/65B/73B/74B設(shè)備是許多應(yīng)用的理想之選，從安全和遠(yuǎn)程傳感器到電器和汽車(chē)的控制。E2PROM技術(shù)使定制應(yīng)用程序（發(fā)送代碼、電機(jī)轉(zhuǎn)速、接收頻率）小的封裝使得這個(gè)系列的微控制器非常適合所有受空間限制的應(yīng)用。低成本、低功耗、高性能、易用性和I/或靈活性使得PIC16C63A/65B/73B/74B設(shè)備非常通用，也適用于以前未考慮微控制器的領(lǐng)域（例如定時(shí)器功能、串行通信、采集和比較、PWM功能和協(xié)處理器應(yīng)用）。PIC16C63A/65B/73B/74B是一款低成本、高性能的微控制器，采用CMOS、全靜態(tài)、8位PLC16cXX中端系列。所有PIC微控制器均采用先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)。PLC16cXX微控制器系列改進(jìn)了基本功能。哈佛體系結(jié)構(gòu)的獨(dú)立教育和數(shù)據(jù)總線允許第14個(gè)指令字和單獨(dú)的8位數(shù)據(jù)。兩級(jí)指令管道允許在一個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行所有指令，除了需要兩個(gè)周期的程序分支外，總共有35條指令（簡(jiǎn)化指令集）可用。此外，大型寄存器集提供了一些架構(gòu)創(chuàng)新[13]。3.2.2單片機(jī)AT89C2051單片機(jī)能否完成應(yīng)用系統(tǒng)的控制功能，它主要從以下幾個(gè)方面體現(xiàn)。(1)單片機(jī)的CPU是否有足夠的處理能力。(2)MCU具有系統(tǒng)所需的端口I/O數(shù)量。(3)MCU包含中斷源和來(lái)自系統(tǒng)的必要計(jì)時(shí)器。(4)單片機(jī)中是否有系統(tǒng)所需的外部接口。(5)單片機(jī)的極限性能是否滿足要求。結(jié)合以上選擇依據(jù)，雖然通用MCU系列80C51具有電源電壓范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，但對(duì)于本設(shè)計(jì)而言，根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用需求：主要是應(yīng)用支點(diǎn)、需求所需的產(chǎn)能以及生產(chǎn)過(guò)程中要考慮的體積、價(jià)格及供應(yīng)等因素。當(dāng)然，單片機(jī)AT89C2051滿足了I/O端口數(shù)和所需容量的要求，與80C51相比，AT89C2051具有體積小、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)AT89C2051與80C51完全兼容。AT89C2051和80C51的顯著區(qū)別在于它內(nèi)部有一個(gè)閃存。此外，在調(diào)試過(guò)程中，考慮到實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)模塊將選用AT89C2051作為主控芯片。AT89C2051是一款低壓CMOS微控制器，采用美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的高性能8位芯片。該芯片包含2K程序存儲(chǔ)器字節(jié)（閃存）和128字節(jié)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)（RAM）。該器件采用高密度、ATMEL的易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)兼容，芯片具有8位CPU和閃存驅(qū)動(dòng)器。AT89C2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：2K字節(jié)閃存、128字節(jié)內(nèi)部RAM、15條I/O端口線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、一個(gè)5向量?jī)蓸O中斷結(jié)構(gòu)、全雙工串行通信端口、集成精度比較器、芯片振蕩器和時(shí)鐘電路，AT89C2051將高達(dá)0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種可選的節(jié)能模式的軟件?？臻e模式停止CPU，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，串行通信端口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。關(guān)機(jī)模式保存機(jī)身內(nèi)容，但振蕩器停止工作，并阻止其他組件工作，直到下一次硬件重新啟動(dòng)[14]。圖3.3AT89C2051芯片引腳接口3.2.3串行接口芯片RS-485RS串行接口在通信距離較遠(yuǎn)時(shí)被廣泛采用，由于采用了均衡傳輸和差分接收，抗干擾能力很強(qiáng)?？偩€收發(fā)器的高靈敏度允許低至200mV的電壓在1km的距離有效傳輸。其工作模式為半雙工，因此只有一小部分處于傳輸狀態(tài)，傳輸電路必須由激活信號(hào)控制。RS-有一個(gè)非常方便的地方是它的多點(diǎn)互連，多點(diǎn)互連可以節(jié)省大量的信號(hào)連接線，分布式系統(tǒng)并聯(lián)的上限是32個(gè)驅(qū)動(dòng)器和32個(gè)接收器，RS-485已成為最常用的標(biāo)準(zhǔn)通信接口之一，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中采用了MAX485芯片，即8針器件。引腳圖如圖3.4所示：圖3.4MAX485芯片引腳其中：RO：接收器輸出端。DI：發(fā)送器輸入端。RE：接收器輸出使能端。DE：發(fā)射器的輸出允許終止接收器處于最終輸入階段，發(fā)射器處于最終輸出階段，接收器B反轉(zhuǎn)輸入端，發(fā)射器反轉(zhuǎn)最終輸出，使輸出信號(hào)51MCU控制Max芯片的結(jié)構(gòu)和引腳非常簡(jiǎn)單。它由內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器和接收器組成，接收器的輸出為RO，驅(qū)動(dòng)器的輸入為to。當(dāng)芯片連接到MCU時(shí)，只能分別連接到MCU的TXD和RXD；KING是接收端的使能端，DE是發(fā)送端的使能端。當(dāng)RE為邏輯0時(shí)，組件的狀態(tài)為接收；當(dāng)DE在邏輯1中時(shí)，組件的狀態(tài)為發(fā)送。由于Max工作在半雙工狀態(tài)，因此只需要一個(gè)MCU管腳來(lái)控制這兩個(gè)管腳；當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，表示傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為1；當(dāng)A電平低于B電平時(shí)，表示發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。當(dāng)連接到單片機(jī)時(shí)，接線非常簡(jiǎn)單，只需要一個(gè)信號(hào)就可以控制MAX485的接收和傳輸。同時(shí)，在to和B端子之間加上對(duì)應(yīng)電阻，一般情況下，可選100Ω的電阻。MAX485以半雙工的方式進(jìn)行通信，最大通信速度為25Mbps。3.2.4數(shù)據(jù)顯示芯片的選用數(shù)據(jù)顯示部分是集中式水表檢測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，顯示模塊必須清晰地顯示當(dāng)前流量采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些功能要求，選擇LCD12864作為人機(jī)顯示設(shè)備。LCD12864是一款具有4位/8位并行、2線或3線串行多接口的點(diǎn)陣液晶顯示模塊，包含國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)和二級(jí)簡(jiǎn)體字庫(kù)；顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集。該液晶顯示模塊具有方便、簡(jiǎn)單的界面和方便的操作說(shuō)明，可形成全中文人機(jī)交互液晶界面，可查看8x4行16x16漢字點(diǎn)陣，通過(guò)對(duì)該模塊的液晶顯示設(shè)計(jì)與同類(lèi)型號(hào)的圖形網(wǎng)絡(luò)液晶顯示模塊的比較，除了硬件電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)外，還介紹了該模塊的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，顯示程序應(yīng)更加簡(jiǎn)潔、方便，且該模塊的性價(jià)比高于同一網(wǎng)絡(luò)型號(hào)的圖形液晶顯示模塊。LCD12864的器件基本參數(shù)如下[15]：(1)VDD：+3.0V~+5.5V。(2)分辨率：128×64點(diǎn)。(3)內(nèi)部提供簡(jiǎn)體字繁體字雙選的8192個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字。(4)內(nèi)部?jī)?nèi)置128個(gè)16×8點(diǎn)陣字符。(5)時(shí)鐘頻率：2MHZ。(6)顯示方式：STN、半透名顯示、正顯。(7)驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS。3.3水表集抄系統(tǒng)用戶3.3.1IC卡用戶系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)是確認(rèn)有插卡，等待一定時(shí)間，待電源電路穩(wěn)定之后，對(duì)IC卡的標(biāo)志位進(jìn)行讀取，與已經(jīng)保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，之后將數(shù)據(jù)報(bào)存，且IC卡的數(shù)據(jù)對(duì)兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行讀取，然后對(duì)下一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行檢查，為避免錯(cuò)誤字節(jié)等因素影響數(shù)據(jù)的可靠性，建議每次讀取并比較寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，評(píng)估書(shū)面數(shù)據(jù)是否正確確保IC書(shū)寫(xiě)操作的正確。其工作原理如下[16]。讀寫(xiě)IC卡實(shí)際上就是讀寫(xiě)IC卡中的EEPROM，因此在AT24CXX系列IC卡系列的應(yīng)用中，與邏輯控制相關(guān)的輸出線只有SCL和SDA兩條，所有的地址信號(hào)，數(shù)據(jù)和讀寫(xiě)控制是SDA的輸入/輸出，為了區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)、地址、操作命令以及SDA線上各種狀態(tài)的“啟動(dòng)”和“結(jié)束”，選項(xiàng)卡中設(shè)計(jì)了不同的邏輯控制單元，啟動(dòng)和停止邏輯單元產(chǎn)生“啟動(dòng)”和“結(jié)束”信號(hào)，控制讀寫(xiě)操作。狀態(tài)“啟動(dòng)”：當(dāng)SCL位置的信號(hào)由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，會(huì)使SDA的電位由高變低，即產(chǎn)生“啟動(dòng)”信號(hào)；狀態(tài)“結(jié)束”：當(dāng)SCL位置的信號(hào)由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，會(huì)使SDA電位由地變高，即產(chǎn)生“停止”信號(hào)。3.3.2EEPROM存儲(chǔ)器用戶EEPROM用戶模塊是一種不使用硬件資源的p-so-c軟件算法。您可以創(chuàng)建這些虛擬E2PROM設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例。對(duì)于每個(gè)設(shè)備，閃存按512個(gè)64字節(jié)塊（32K設(shè)備）、256個(gè)64字節(jié)塊（16K設(shè)備）組織，128個(gè)64字節(jié)塊（設(shè)備8K）和64字節(jié)塊（設(shè)備4K）。該體系結(jié)構(gòu)允許您以字節(jié)為基礎(chǔ)讀取閃存數(shù)據(jù)，但需要以塊為單位寫(xiě)入64字節(jié)。此用戶模塊旨在模擬基于閃存的存儲(chǔ)器設(shè)備（字節(jié)讀取設(shè)備）上的EEPROM設(shè)備（字節(jié)讀取設(shè)備）。EEPROM存儲(chǔ)器區(qū)域從閃存限制開(kāi)始，由一個(gè)或多個(gè)字節(jié)組成使用E2READ（）和E2WRITE（）API例程訪問(wèn)虛擬設(shè)備。虛擬地址空間的范圍從0到n-1，其中n是EEPROM設(shè)備的長(zhǎng)度/大?。ㄒ宰止?jié)為單位）。全字節(jié)導(dǎo)向EEPROM仿真摘要面向塊的flash體系結(jié)構(gòu)內(nèi)存的有效使用EEPROM用戶模塊模擬閃存中的EEPROM設(shè)備。EEPROM設(shè)備可以定義為從任何閃存塊限制，字節(jié)長(zhǎng)度從一個(gè)到閃存空間的其余部分。API允許用戶一次讀寫(xiě)1到n個(gè)字節(jié)。如圖3.5所示:EEEPROMRAM閃存圖3.5EEPROM框3.4水表集抄系統(tǒng)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)及電路圖3.4.1檢測(cè)模塊該模塊主要使用情況如下:水表被拆卸；電池欠壓或取出電池；有按鍵按下；有IC卡插入。當(dāng)出現(xiàn)上述四種情況之一時(shí)，外部中斷（P3.5）產(chǎn)生一個(gè)中斷。當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)中斷時(shí)，中斷程序立即檢測(cè)端口P3.6（FKEY）、端口P3.2、端口P3.3（OPEN）和端口P1.5（SW）（如圖3.18所示，該電路由一個(gè)ht7039電壓檢測(cè)器、兩個(gè)NAND端口、一個(gè)NOR門(mén)、一個(gè)常閉開(kāi)關(guān)和一個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān)組成，例如，當(dāng)電池欠壓或電池取出時(shí)，HT70039的輸出為低電平，U8的輸出為高電平，U9的輸出為低電平（即P3.5為低電平），產(chǎn)生中斷，其他情況也是如此。圖3.6模塊檢測(cè)電路圖模塊檢測(cè)電路負(fù)責(zé)水表的數(shù)據(jù)采集、電信號(hào)的表達(dá)，從而通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳輸?shù)斤@示模塊。該指令由單片機(jī)AT89C2051執(zhí)行。3.4.2模數(shù)轉(zhuǎn)換由于能量消耗，我們將電位器電阻設(shè)置為100k。但是，由于工作電壓為5V，輸出電流很小。為了有一個(gè)穩(wěn)定的傳輸電壓信號(hào)，信號(hào)電路的入口門(mén)檻必須很高，在電路設(shè)計(jì)中增加了一個(gè)電壓放大模塊，讓單片機(jī)將整個(gè)單元的用戶信號(hào)分成三組。每組用一張ADC1047傳送到電壓跟蹤器，最后傳送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。電位器接觸不良有時(shí)會(huì)引起誤差，在測(cè)量信號(hào)時(shí)，結(jié)果往往不太穩(wěn)定，通常在實(shí)際測(cè)量時(shí)，由于各種原因使得測(cè)量時(shí)間產(chǎn)生誤差，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量準(zhǔn)確度下降?；谝陨纤?，因此需要使用浮動(dòng)電容C來(lái)穩(wěn)定電位器的輸出信號(hào)，減少波動(dòng)。同時(shí)，也需要在延遲信號(hào)的傳輸（圖3.7）[17]。根據(jù)分辨率公式，5V的最大電壓可以平均分為100個(gè)部分，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率（1圈中的刻度為100），得到分辨率R=50mV：由分辨率公式：（n代表模數(shù)轉(zhuǎn)換器位數(shù)） ，n>6（n取整數(shù)）本系統(tǒng)所用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的n=8。A/D轉(zhuǎn)換電路如圖3.8所示。圖3.7用戶信號(hào)切換與緩沖部分電路.圖3.8A/D轉(zhuǎn)換電路（a）圖3.8A/D轉(zhuǎn)換電路（b）上圖顯示了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊A/D和用戶緩沖模塊。從檢測(cè)系統(tǒng)采集的模擬信號(hào)通過(guò)電路轉(zhuǎn)換成A/D。由于本次模擬是對(duì)一個(gè)8層樓用戶水表的采集，在數(shù)據(jù)測(cè)量和轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由于采集器與用戶之間的距離較長(zhǎng)，因此采用用戶信號(hào)承載電路來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。3.4.3顯示模塊水表采用顯示電路作為水表的輸出接口，顯示剩余水量、總用水量等信息，實(shí)際工作時(shí)間較短，用戶看后無(wú)需一直查看；因此，可以在儀表上設(shè)置提供測(cè)量信號(hào)的按鈕。計(jì)時(shí)器啟動(dòng)后，剩余的水量會(huì)在顯示屏上顯示數(shù)據(jù)。再按一下按鈕，水表就會(huì)顯示總使用水量。再次按下按鈕的話，水表就會(huì)關(guān)閉。如果十秒后按鈕不工作，則停止工作，以節(jié)約用電。通常將數(shù)碼管運(yùn)用到小型控制系統(tǒng)中，數(shù)碼管的顯示方式一般有兩種：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，其中靜態(tài)顯示穩(wěn)定性更好、亮度更高，因此設(shè)計(jì)了新的串行動(dòng)態(tài)掃描可視化模塊來(lái)降低硬件成本、節(jié)省I/O口資源，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)際操作和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)出的功能效果很好[18]。，圖3.9串口顯示電路圖顯示電路的具體電路如圖3.9所示。一臺(tái)AT89C2051微型計(jì)算機(jī)、兩片74HC164芯片、一個(gè)AT89C2051微型計(jì)算機(jī)、兩個(gè)單片機(jī)組成了上圖的顯示電路，六個(gè)數(shù)字LED管和六個(gè)電流限制強(qiáng)度約為220歐姆。74HC164是手表寄存器中的八位數(shù)字。每個(gè)輸出引腳的驅(qū)動(dòng)容量為+/-20mA。對(duì)于小型LED管，200~360串聯(lián)限流電阻，本圖提出的動(dòng)態(tài)顯示電路采用兩片74HC164芯片，驅(qū)動(dòng)CCD1-8，這里采用6位顯示，一片U3作為段碼驅(qū)動(dòng)器，另一個(gè)U1作為位碼驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)74HC164以瀑布模式連接，它只占用AT89C2051的兩個(gè)I/O口，U1位驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘的數(shù)據(jù)輸入門(mén)和輸入門(mén)分別連接到AT89C2051的RXD和TXD口，U3碼驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘的輸入門(mén)和輸入門(mén)分別連接到AT89C2051的RXD和TXD口。U1位碼驅(qū)動(dòng)程序的Q7和AT89C2051的TXD端口。選擇AT89C2051的串行端口模式為模式0，即旋轉(zhuǎn)記錄模式。如有必要，在六位LED中。通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字信息通過(guò)上圖電路中的液晶屏顯示，一端連接到采集器電路，這樣就可以依次完成水表的讀數(shù)和整個(gè)建筑物的數(shù)據(jù)采集。3.4.4集電箱模塊接線盒電路的設(shè)計(jì)采用6位象限開(kāi)關(guān)從P1.0編碼到P1.5，P1.6控制MAX485的端部，如圖3.10所示，單個(gè)用戶（16戶）的水表分別通過(guò)電纜連接到采集箱。當(dāng)集中抄表系統(tǒng)通過(guò)RS-232連接線與采集箱進(jìn)行通信時(shí)，它立即向采集箱和修改后的水表提供能量。采集箱得到電壓后，對(duì)用戶信號(hào)逐一進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。每一個(gè)用戶都有一個(gè)專(zhuān)屬的地址碼，確保系統(tǒng)工作時(shí)不會(huì)誤操作。當(dāng)數(shù)據(jù)記錄完成后，計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)出一個(gè)指令，讓集線箱將原數(shù)據(jù)刪除，記錄新的數(shù)據(jù)。整個(gè)操作過(guò)程自動(dòng)完成，無(wú)需人工操作。圖3.10集線箱電路圖電箱總體設(shè)計(jì)電路與手抄系統(tǒng)相似，電路來(lái)源來(lái)自集中器控制電源，整體結(jié)構(gòu)如3.11所示。用戶信號(hào)電子開(kāi)關(guān)用戶信號(hào)電子開(kāi)關(guān)信號(hào)緩沖模數(shù)轉(zhuǎn)換用戶開(kāi)關(guān)CPURS-485串口圖3.11集線箱結(jié)構(gòu)圖3.4.5報(bào)警模塊根據(jù)系統(tǒng)的要求，在這里需要設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警電路，當(dāng)水表顯示的剩余水量不足，或者電池電量不足時(shí)，需要及時(shí)向單片機(jī)做出提示，也就是報(bào)警，報(bào)警電路非常簡(jiǎn)單，在這里使用了NPN晶體管、對(duì)講機(jī)和電阻，如下圖3.12所示。接口一端與單片機(jī)AT89C2051相連。當(dāng)P1.4出口到高電平時(shí)，連接三級(jí)Q4管的NPN型。當(dāng)水表數(shù)據(jù)重復(fù)顯示或出現(xiàn)其他問(wèn)題時(shí)，卡信號(hào)立即激活并報(bào)警。圖3.12報(bào)警電路3.4.6調(diào)試模塊為了防止系統(tǒng)的正常運(yùn)行可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，特別增加了電路的調(diào)試。例如，AT89C51、P1.1微控制器的硬件調(diào)試變?yōu)楦唠娖?，系統(tǒng)不工作，開(kāi)關(guān)不閉合，為了保證系統(tǒng)的正常工作，設(shè)計(jì)了如圖所示的調(diào)試電路，方便在最短的時(shí)間內(nèi)保證電路的正常工作。圖3.13調(diào)試電路3.4.7時(shí)鐘和復(fù)位電路單片機(jī)內(nèi)部有時(shí)鐘電路，只需將時(shí)間控制單元（晶體振蕩器和電容器）通過(guò)XTAL1、XTAL2引腳連接到芯片上，就可以形成自激穩(wěn)定振蕩器[20]。振蕩器的工作頻率一般在1.2到12兆赫之間。一般來(lái)說(shuō)，時(shí)鐘的振蕩頻率越快越好，因?yàn)檫@樣可以提高程序運(yùn)行的速度。如果不需要提供高精度基準(zhǔn)時(shí)鐘，可以用誘導(dǎo)器代替晶體振蕩器；也可以接入外設(shè)提供的時(shí)鐘信號(hào)。課題雖然對(duì)電路中電容容值不做要求，但容值的大小關(guān)系到振蕩電路的輸出穩(wěn)定性和啟動(dòng)速度，所以振蕩器和晶體應(yīng)盡可能靠近芯片來(lái)減小分布容量，以保證振蕩電路的輸出穩(wěn)定性。在該圖中，外部晶體振蕩器的頻率約為6MHz，因此機(jī)器周期約為2MHzms復(fù)位引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入。復(fù)位信號(hào)在高電平下有效，其有效時(shí)間應(yīng)超過(guò)振蕩脈沖24個(gè)周期（即兩個(gè)機(jī)器周期）。如果使用頻率為6MHz的晶體振蕩器，復(fù)位信號(hào)的持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò)4mS，以完成復(fù)位操作。復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生電路圖如下所示。圖3.14復(fù)位和時(shí)鐘電路4.水表集抄系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總框架圖4.1是系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的總體框架，為了系統(tǒng)的安全性和可行性，即采用定時(shí)抄表方法。中央計(jì)算機(jī)在需要復(fù)制和采集數(shù)據(jù)時(shí)，只要集中器向接線盒電路提供電壓，就會(huì)向主控計(jì)算機(jī)發(fā)出通信請(qǐng)求，集中器與主控計(jì)算機(jī)建立信號(hào)通信，同時(shí)傳輸信號(hào)。一樓一樓一樓集線箱RS-485電源六樓五樓四樓三樓二樓六樓五樓四樓二樓三樓八樓七樓八樓七樓 圖4.1水表與集線箱連接示意圖4.2水表集抄系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)要求本課題的水表抄表系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)測(cè)量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊等部分組成，具有水流量計(jì)量、信息讀取及處理、實(shí)時(shí)檢測(cè)、信息保存等功能的智能水表。不僅具有普通家用水表的最基本計(jì)量功能，還有數(shù)據(jù)抄讀、設(shè)置功能。本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)要求，主要解決以下幾方面的問(wèn)題：(1)水表集抄系統(tǒng)的CPU軟件設(shè)計(jì)；(2)主機(jī)PIC與分機(jī)IC的軟件設(shè)計(jì)；(3)抄表部分命令數(shù)據(jù)及程序指令；(4)中斷響應(yīng)程序設(shè)計(jì)。4.3水表集抄系統(tǒng)軟件各單元功能依據(jù)需要解析與業(yè)務(wù)的流程，為用戶提供便利，有助于維護(hù)運(yùn)行的原則，按功能將水表集抄系統(tǒng)的軟件分為四個(gè)模塊：住戶管理、設(shè)備管理、營(yíng)業(yè)管理、報(bào)表管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)處理。各單元功能如下：①系統(tǒng)處理模塊主要負(fù)責(zé)軟件的一些為主要服務(wù)業(yè)務(wù)的功能。包括:水費(fèi)修改、信息備份和恢復(fù)、抄表定期期維護(hù)、計(jì)算機(jī)定期維護(hù)、修改串口等。②住戶管理模塊主要管理改裝水表使用者的信息。為小區(qū)住戶們成立檔案，能夠隨時(shí)查詢用戶信息和刪改用戶檔案。主要功能有：用戶修改、登記開(kāi)戶、賬戶刪除。③設(shè)備管理模塊住戶改裝水表、集抄器、集中器都是由改模塊掌管。它對(duì)設(shè)備儀器的編號(hào)、安裝的位置、型號(hào)、進(jìn)行維護(hù)。設(shè)備管理模塊記錄了設(shè)備的工作情況、設(shè)備替換的處置。其中包含：住戶改裝水表的規(guī)格種類(lèi)和維修、保養(yǎng)以及顯示設(shè)備運(yùn)行情況等功能。④營(yíng)業(yè)管理主要是自來(lái)水公司的主要經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)的管理。其中有：水表數(shù)據(jù)管理、水費(fèi)產(chǎn)生、收費(fèi)管理、月未賬單結(jié)轉(zhuǎn)、設(shè)備控制等。并且能夠?qū)λM(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除、增添、和改動(dòng)。⑤報(bào)表管理主要處理和生成各種表單。能夠根據(jù)用戶這個(gè)月用水量的多少，自動(dòng)成立用戶這個(gè)月的報(bào)表，而且支持隨時(shí)可以打印。⑥統(tǒng)計(jì)查詢主要做各種信息的數(shù)據(jù)匯總查詢。能夠?qū)?，用水量查詢、水費(fèi)查詢、用戶信息查詢、設(shè)備數(shù)量查詢等。4.4CPU工作程序設(shè)計(jì)箱供電并打開(kāi)與集線箱的通信箱供電并打開(kāi)與集線箱的通信是否有PC機(jī)通信信號(hào)程序入口NN程序初始化（波特率設(shè)置、初始化）程序初始化（波特率設(shè)置、初始化）NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN是否有PC抄表指令信號(hào)N是否有PC抄表指令信號(hào)YYYYNN地址碼正確NNNNN地址碼正確NNNY3.12調(diào)試電路Y向集線箱發(fā)送地址碼Y3.12調(diào)試電路Y向集線箱發(fā)送地址碼請(qǐng)求數(shù)據(jù)發(fā)送請(qǐng)求數(shù)據(jù)發(fā)送接收集線箱地址碼接收集線箱地址碼接收數(shù)據(jù)傳送信號(hào)接收數(shù)據(jù)傳送信號(hào)地址碼正確地址碼正確N傳送據(jù)傳給PC機(jī)傳送據(jù)傳給PC機(jī)傳送據(jù)傳給PC機(jī)傳送據(jù)傳給PC機(jī)N傳送據(jù)傳給PC機(jī)傳送據(jù)傳給PC機(jī)傳送據(jù)傳給PC機(jī)傳送據(jù)傳給PC機(jī)YYYYYYYYYY數(shù)據(jù)正確數(shù)據(jù)正確？數(shù)據(jù)正確數(shù)據(jù)正確？請(qǐng)求數(shù)據(jù)發(fā)送請(qǐng)求數(shù)據(jù)發(fā)送NNNNY接收數(shù)據(jù)Y接收數(shù)據(jù)RET2NRET2N是否接收完是否接收完NNRET1RET1圖4.2集中器CPU抄取用戶數(shù)據(jù)工作程序流程圖本系統(tǒng)的信號(hào)傳輸按時(shí)間分類(lèi)。水表有各自的地址代碼。本章所達(dá)到的效果是PC機(jī)器的通信控制。通信部分的軟件大致分為兩個(gè)部分。第一部分是集線器和集線器之間的通信軟件。第二部分是計(jì)算機(jī)和集線器之間的通信軟件。設(shè)計(jì)程序的最重要的一點(diǎn)是保證上下設(shè)備之間的遠(yuǎn)程通信的準(zhǔn)確性。在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，初始化完成后，在控制端口P（T1）集線器發(fā)出向集電箱停止供電的命令，同時(shí)關(guān)閉信息傳遞，等待單片機(jī)的下一個(gè)指令。在集電極接收到開(kāi)始復(fù)制的命令后，在集線器框中開(kāi)始動(dòng)作。該動(dòng)作電壓由P3.5端子的控制電源的輸出9V電壓提供。關(guān)閉Pl.7，停止與電腦的通信，通過(guò)PI.6激活與集線器箱的通信[5]。之后，每個(gè)集線器與集中器逐一通信，并將用戶的數(shù)據(jù)信息記錄到集中器的存儲(chǔ)器中。由于本系統(tǒng)所使用的改裝水表的特點(diǎn)，集中器與每個(gè)集線器的通信時(shí)間約為18秒，因此每個(gè)集中器完成小區(qū)所有用戶的數(shù)據(jù)記錄需要20秒左右，集中器記錄用戶數(shù)據(jù)后，它使用端口P1.6停止與中繼盒的通信端口。同時(shí)，P3.5關(guān)閉電源輸出，然后P1.7打開(kāi)與計(jì)算機(jī)的通信端口，進(jìn)入初始狀態(tài)，等待計(jì)算機(jī)的抄表命令。所有集中器編碼不同的地址碼。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)出通信啟動(dòng)命令時(shí)，它將延遲大約10分鐘。當(dāng)它向所有集中器發(fā)送抄表命令（包括集中器的地址碼）時(shí)，每個(gè)集中器接收地址碼，然后比較它是否與自己的地址碼相同。如果沒(méi)有，則終止比較并返回初始狀態(tài)，如果相同，則表示計(jì)算機(jī)查詢集中器，然后集中器將向計(jì)算機(jī)發(fā)送響應(yīng)信號(hào)（即其自己的地址碼）。計(jì)算機(jī)接收到應(yīng)答信號(hào)后，將應(yīng)答信號(hào)與發(fā)送時(shí)的地址碼進(jìn)行比較。如果不一樣，就會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤的信號(hào)。如果是相同的，它可以控制已成功連接的集中器。連接成功的集中器繼續(xù)接受計(jì)算機(jī)指令并將用戶的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)。在從計(jì)算機(jī)接收到正確的執(zhí)行指令后，集中器返回到初始狀態(tài)。這樣，計(jì)算機(jī)再次發(fā)送抄表命令和另一個(gè)地址碼（漸進(jìn)模式）。當(dāng)所有集中器信號(hào)被收集時(shí)，抄表過(guò)程終止。4.5主機(jī)與分機(jī)通信軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)以PIC微處理器為主機(jī)，以IC卡水表用戶為分機(jī)，每個(gè)集中器可處理16個(gè)分機(jī)，主機(jī)可隨時(shí)調(diào)用任意分機(jī)并發(fā)送命令；擴(kuò)展可以隨時(shí)訪問(wèn)所有主機(jī)，向主機(jī)發(fā)出請(qǐng)求并傳輸數(shù)據(jù)，但是擴(kuò)展之間沒(méi)有直接的通信，只有主機(jī)可以交換信息。它的入口地址是抓捕串口的入口地址，這樣當(dāng)分機(jī)接收到的地址與本地地址一致時(shí)，它就進(jìn)入中斷服務(wù)程序，與主機(jī)建立連接。4.5.1主機(jī)通信軟件設(shè)計(jì)主機(jī)的通信功能主要包括呼叫各分機(jī)并向各分機(jī)發(fā)送控制命令，其操作過(guò)程是主機(jī)發(fā)送呼叫分機(jī)的地址并等待接收分機(jī)的響應(yīng)信號(hào)。如果響應(yīng)信號(hào)正確，主機(jī)發(fā)送控制命令。如果分機(jī)響應(yīng)信號(hào)錯(cuò)誤，則主機(jī)向分機(jī)發(fā)送要更改的地址，同時(shí)等待分機(jī)接收響應(yīng)信號(hào)。如果在指定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有響應(yīng)信號(hào)或?qū)ν环謾C(jī)的多個(gè)呼叫的響應(yīng)信號(hào)錯(cuò)誤，則認(rèn)為連接失敗，請(qǐng)求了錯(cuò)誤消息。見(jiàn)圖4-3為主機(jī)通信流程圖：開(kāi)始開(kāi)始定時(shí)器初始化定時(shí)器初始化呼叫分機(jī)呼叫分機(jī)YY是否有應(yīng)答是否有應(yīng)答NN再次呼叫再次呼叫NN是否有應(yīng)答是否有應(yīng)答YYN是否應(yīng)答正確N是否應(yīng)答正確YY發(fā)送控制命令發(fā)送控制命令結(jié)束結(jié)束圖4.3主機(jī)通信流程圖4.5.2分機(jī)通信軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中分機(jī)（即IC水表）的單片機(jī)采用的是PIC16C63A，程序采用的是匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。從實(shí)時(shí)性考慮，分機(jī)的通信程序采用中斷方式。但PIC16C63A單片機(jī)的中斷是沒(méi)有優(yōu)先級(jí)的，因此分機(jī)通信中斷程序中要是到接收緩沖器RCREG（讀寫(xiě)接收緩沖器）的狀態(tài)，以決定是否通信中斷。本系統(tǒng)采用PIC16C63A中的串行通信異步通信工作模式，充分利用單片機(jī)內(nèi)自帶的SCI通信接口，通過(guò)設(shè)置把RC6和RC7作為串行通信引腳。與異步接收有的寄存器有：TXSTA送狀態(tài)和控制寄存器，其地址為98H。SPBRG波特率寄存器，其地址為99H。PIE1中斷使能寄存器，其地址為8CH。PIR1中斷標(biāo)志寄存器，其地址為0CH。開(kāi)始開(kāi)始串口初始化串口初始化接收地址接收地址NN本機(jī)地址本機(jī)地址YY發(fā)送本機(jī)地址發(fā)送本機(jī)地址發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束結(jié)束圖4.4分機(jī)通信流程圖4.6抄表通信命令數(shù)據(jù)及指令前導(dǎo)字節(jié)：在發(fā)送幀信息之前，先發(fā)送4個(gè)了節(jié)FEH。傳輸次序：所有多字節(jié)數(shù)據(jù)域在傳送高字節(jié)之前均應(yīng)該先傳送低字節(jié)。響應(yīng)時(shí)間：當(dāng)主站或從站向從站或儀表發(fā)出控制命令時(shí)，從站或儀表的最長(zhǎng)響應(yīng)間應(yīng)小于1秒，否則認(rèn)為從站或儀表沒(méi)有接收到相應(yīng)信息。在出現(xiàn)此現(xiàn)象后，應(yīng)在延時(shí)（延時(shí)時(shí)間最小應(yīng)大于應(yīng)答幀傳送時(shí)間）后，再重新發(fā)出命令。傳送數(shù)據(jù)時(shí)字節(jié)間的間隔時(shí)間應(yīng)小于一個(gè)字節(jié)的傳送時(shí)間。差錯(cuò)控制：接收方檢測(cè)到校驗(yàn)和、偶校驗(yàn)或格式出錯(cuò)，均放棄該信息幀。等待應(yīng)答方應(yīng)在延時(shí)后重新發(fā)出命令。接收命令方應(yīng)不予響應(yīng)。校驗(yàn)：采用偶校驗(yàn)。傳輸速率標(biāo)準(zhǔn)速率：300，600，1200，2400，4800，9600bps。通訊失?。涸谥髡净驈恼鞠驈恼净騼x表發(fā)出控制信息后，接收應(yīng)答續(xù)出現(xiàn)超過(guò)最大響應(yīng)時(shí)間（500ms+30字節(jié)的傳送時(shí)間）或幀信息出錯(cuò)或兩者交替出現(xiàn)達(dá)3次時(shí)，則認(rèn)為本次通訊失敗。命令：68TA68040000CS16正常應(yīng)答：68TA6884LdataCS16規(guī)定data中數(shù)據(jù)傳輸順序?yàn)椤R(shí)別號(hào) （6字節(jié)，應(yīng)包含程序版本信息）→表內(nèi)時(shí)間 （年月日時(shí)分秒7字節(jié)BCD碼數(shù)據(jù)）→累計(jì)用量 （1字節(jié)單位代號(hào)，4字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）→剩余量 （1字節(jié)單位代號(hào)，4字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）→累計(jì)預(yù)購(gòu)量 （1字節(jié)單位代號(hào)，4字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）→報(bào)警點(diǎn) （1字節(jié)單位代號(hào)，2字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）→累計(jì)工作時(shí)間（1字節(jié)單位代號(hào)，4字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）→流速 （1字節(jié)單位代號(hào)，2字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）→累計(jì)冷量 （1字節(jié)單位代號(hào)，4字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）→進(jìn)水溫度 （1字節(jié)單位代號(hào)，2字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）→回水溫度 （1字節(jié)單位代號(hào)，2字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）→累計(jì)體積 （1字節(jié)單位代號(hào)，4字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）→統(tǒng)計(jì)日期 （1字節(jié)日期數(shù)據(jù)BCD代碼）→上一統(tǒng)計(jì)日期熱、水、氣用量（1字節(jié)單位代號(hào)，4字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）→上一統(tǒng)計(jì)日期冷量 （1字節(jié)單位代號(hào)，4字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）→狀態(tài) （2字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）在傳送數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)保持以上數(shù)據(jù)內(nèi)容的傳送順序,對(duì)沒(méi)有用到的數(shù)據(jù)應(yīng)跳過(guò)并保持后續(xù)數(shù)據(jù)的排列順序,對(duì)規(guī)定中沒(méi)有提到的數(shù)據(jù)內(nèi)容應(yīng)排在數(shù)據(jù)串的末尾，對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)長(zhǎng)度小于規(guī)定長(zhǎng)度的記錄數(shù)據(jù)應(yīng)在高位節(jié)補(bǔ)零以湊足指定長(zhǎng)度。表4.1單位及數(shù)據(jù)代號(hào)單位代號(hào)單位代號(hào)W/h02HW14HM/W*h08HMW1AHMWhX1000AHGJX10013HJ01HL29HKJ0BHm32CHMJOEHL/h32HGJ11Hm3/h35H進(jìn)口溫度5BH用戶號(hào)78H出口溫度5FH0.01H79H抄表內(nèi)地址命令及應(yīng)答命令：68TA68050000CS16（其中地址應(yīng)為AAAAAAAAAAAAAAAH）正常應(yīng)答：68TA68850000CS16寫(xiě)地址命令及應(yīng)答命令：68TA68110707aCS16（a為修改后的表內(nèi)地址）正常應(yīng)答：68Ta68910000CS16寫(xiě)機(jī)電同步數(shù)據(jù)命令及應(yīng)答命令：68TA68120505dataCS16正常應(yīng)答：68TA68920000CS16用于非全電子式表，此命令用來(lái)對(duì)電子讀數(shù)與機(jī)械讀數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步校正。被校正的數(shù)據(jù)量是累計(jì)用量,data有1字節(jié)數(shù)據(jù)，4字節(jié)被校正數(shù)據(jù)組成。寫(xiě)時(shí)域值命令及應(yīng)答命令：68TA68130101dataCS16正常應(yīng)答：68TA68930000CS16開(kāi)閥和關(guān)閥命令及應(yīng)答開(kāi)閥命令：68TA6816010155CS16正常應(yīng)答：68TA68960000CS16關(guān)閥命令：68TA6816010199CS16正常應(yīng)答：68TA68960000CS164.7中斷響應(yīng)設(shè)計(jì)為防止水表抄表中出現(xiàn)異常情況，特此設(shè)計(jì)了中斷響應(yīng)程序來(lái)阻止這種情況的發(fā)生。外部中斷0子程序也即水表脈沖計(jì)量程序，它只要是對(duì)用戶水量進(jìn)行處理。當(dāng)用戶在進(jìn)行用水操作時(shí)，由流量傳感器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)使系統(tǒng)進(jìn)入中斷響應(yīng)程序。水的流量與水表齒輪的轉(zhuǎn)速在上述的機(jī)械水表的測(cè)量原理之下可以得到一定的函數(shù)關(guān)系。顯然，水表齒輪所轉(zhuǎn)的圈數(shù)與傳感器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。根據(jù)這一原理，我們可確定流量的計(jì)算公式為:式中，Q為流量，單位為m3；K為基面系數(shù)，m3/R；N是R中的轉(zhuǎn)數(shù)。這里，因?yàn)镵是一個(gè)常數(shù)。因此，Q每轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)N。我們使用一個(gè)六位數(shù)的數(shù)據(jù)顯示，其中只有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。當(dāng)Q為0.1m3時(shí)，因?yàn)镵已知，所以可以計(jì)算N。在這個(gè)系統(tǒng)的編程中，我們把M作為測(cè)量的脈沖數(shù)，N為Q為0.1m3時(shí)對(duì)應(yīng)的換算值，“1”中的“余水量-1，總用水量+1”表示0.1m3的水量。以下四種情況均可以使程序產(chǎn)生中斷。水表被拆卸；電池欠壓或取出電池；有按鍵按下；有IC卡插入。（當(dāng)產(chǎn)生中斷時(shí)，中斷程序立即依次檢測(cè)端口P3.6、端口P3.2、端口P3.3和端口P1.5（原理圖見(jiàn)通用電路圖中的檢測(cè)模塊），為了確認(rèn)產(chǎn)生了哪種類(lèi)型的中斷，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理，具體的流程文件夾如圖4.5所示，保護(hù)內(nèi)容進(jìn)棧保護(hù)內(nèi)容進(jìn)棧YY表蓋是否損壞表蓋是否損壞報(bào)警，停止報(bào)警，停止NNY電池是否欠壓Y電池是否欠壓保護(hù)必要的EEPROM保護(hù)必要的EEPROMNN表面是否被打開(kāi)表面是否被打開(kāi)調(diào)用顯示調(diào)用顯示NNIC卡能否插入關(guān)閥IC卡能否插入關(guān)閥NNYY卡處理程序卡處理程序保護(hù)內(nèi)容出棧保護(hù)內(nèi)容出棧中斷返回中斷返回圖4.5外部中斷子程序5水表集抄系統(tǒng)的可行性分析與誤差調(diào)整5.1RS-485總線可行性分析5.1.1RS-485聯(lián)網(wǎng)可行性分析在以RS-485為接口的通信網(wǎng)絡(luò)中，只有保證RS-485的電路連接正確，才能保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定和可靠RS-485內(nèi)部電路的總體結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。不同的RS-485芯片有不同的細(xì)節(jié)，但一般用途是相同的。圖5.1RS-485驅(qū)動(dòng)器和接收器的內(nèi)部電路此電路圖顯示驅(qū)動(dòng)器輸出模塊和接收器輸入模塊，以及邏輯連接傳輸?shù)絋TL1時(shí)產(chǎn)生的電流。輸入晶體管和TTL輸出晶體管之間的電路不顯示驅(qū)動(dòng)器，以及接收電路和TTL輸出之間的電路。驅(qū)動(dòng)器TTL輸入的高邏輯電平使QL和Q4晶體管導(dǎo)通，使QZ和Q3晶體管關(guān)斷。Q6產(chǎn)生的在線電壓導(dǎo)通。電流流入Q6并通過(guò)地線返回驅(qū)動(dòng)器。同樣地，線路B上的低電壓在Q7上被激活，電流從Q7流到Q4，并通過(guò)地線返回接收器。線路a的電壓高于線路B的電壓，導(dǎo)致TTL輸出到接收器的邏輯電平很高。從驅(qū)動(dòng)器到接收器，每個(gè)電流形成一個(gè)完整的電路，然后電流返回到驅(qū)動(dòng)器。地面上的電纜或與地面的其他連接為這兩個(gè)信號(hào)提供了返回路徑。但是，由于兩個(gè)接地電流的大小和方向不相等，因此相互抵消，因此接地線中幾乎沒(méi)有真實(shí)的電流，但由于邏輯電平較低，情況恰恰相反。Q2、Q3、Q5和Q8打開(kāi)，其他晶體管關(guān)閉，連接線中的電流向相反方向移動(dòng)。5.1.2RS-485網(wǎng)絡(luò)連接的基本準(zhǔn)則。要想使得RS-485接口網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一定要遵循以下幾條守則：①終端匹配在長(zhǎng)距離傳輸中，為了避免信號(hào)的反射和回聲，需要將電阻連接到與接收端相對(duì)應(yīng)的端子上，在實(shí)際配置中，電纜的兩個(gè)端子節(jié)點(diǎn)，即最近的和最遠(yuǎn)的，并聯(lián)一個(gè)端子電阻。但是，如果節(jié)點(diǎn)位于中心，則終端電阻不能連接，否則會(huì)造成斷開(kāi)和通信錯(cuò)誤。②“引出線”盡量短實(shí)際上，所有RS-485總線收發(fā)器通常都連接到從線路到出口段的總線上。為提高信號(hào)質(zhì)量，這條線路的長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)；同時(shí)，它可以降低信號(hào)的高頻成分，減少電磁輻射。③盡可能選用最慢的驅(qū)動(dòng)器低速芯片不僅可以削弱傳輸線的干擾，讓反射電壓減小，還可以減弱發(fā)散的電磁干擾(EMI)。④將節(jié)點(diǎn)連接成總線型拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)，在RS-485構(gòu)成的多機(jī)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端通信的總線結(jié)構(gòu)。⑤使用雙絞線電纜由于磁藕合會(huì)在低頻噪聲產(chǎn)生影響，因此在這里需要使用到雙絞線電纜。⑥接地如果RS-485的接地系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，則其產(chǎn)生的影響會(huì)影響到整個(gè)電路的穩(wěn)定性，因此，接地部分對(duì)RS-485的傳送網(wǎng)絡(luò)來(lái)講是關(guān)鍵的一環(huán)，特別是在傳輸?shù)木嚯x較長(zhǎng)的情況下還有工作環(huán)境比較艱苦和，對(duì)于接地的要求更為嚴(yán)格。實(shí)際應(yīng)用中，為了限制電流、保護(hù)元件，一般在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)地和接地線之間串連一個(gè)10Q的電阻，在一般的電路中一般也會(huì)采用這種最普通的辦法。⑦RS-485的瞬態(tài)保護(hù)只有在低頻環(huán)境下，前文提到的信號(hào)接地措施才能保護(hù)共模干擾，然而在高頻環(huán)境下，瞬態(tài)干擾就無(wú)法對(duì)電路產(chǎn)生任何影響。對(duì)于這種瞬態(tài)干擾可以采用隔離或旁路的方法加以防護(hù)。5.2通信系統(tǒng)可行性分析5.2.1通信協(xié)議多機(jī)通信時(shí)，主、從機(jī)雙方都應(yīng)符合一定的規(guī)范，因此需要人為地制訂一些協(xié)議。這些協(xié)議是主、從機(jī)雙方共同遵守的規(guī)定。包括：①幀格式的約定：如前所述。②波特率的設(shè)置：雙方通過(guò)對(duì)波特率發(fā)生器的編程取得一致。③通信數(shù)據(jù)差錯(cuò)檢查：除用奇偶校驗(yàn)外，還可用求傳送數(shù)據(jù)累加和(或和的最低字節(jié))等其他方法檢錯(cuò)，出錯(cuò)重發(fā)，允許重發(fā)幾次等，雙方規(guī)定應(yīng)相同。5.2.2網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信可靠性分析研究如何提高RS-485網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通信的可靠性具有重要的實(shí)用價(jià)值，本文從以下幾個(gè)方面討論RS-485通信的可靠性。①內(nèi)部保護(hù)電路在半雙工連接中，由于一對(duì)線路是時(shí)分共享的，所以無(wú)論在哪個(gè)時(shí)刻，只能有個(gè)驅(qū)動(dòng)器能夠發(fā)送數(shù)據(jù)，兩個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)器不能同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。兩個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)程序同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)的話，在線會(huì)產(chǎn)生大的電流，芯片會(huì)損壞。所有的RS-485接口芯片都具有內(nèi)部保護(hù)電路限流、過(guò)熱關(guān)閉電路，在實(shí)際應(yīng)用中萬(wàn)一有兩個(gè)或兩個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)器同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，那么芯片中的過(guò)熱關(guān)閉電路會(huì)自動(dòng)將輸出切換到高阻抗?fàn)顟B(tài)以保護(hù)芯片。②失效保護(hù)特性失效保護(hù)功能意味著當(dāng)RS-485總線短路、開(kāi)路時(shí)，保證接收器邏輯1（該邏輯1表示停止位或串行異步通信不活動(dòng)位）或禁止接收器接收數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)完整性和通信可靠性。③使能端的控制RS-485接口使能端的控制在實(shí)際應(yīng)用中也是非常關(guān)鍵的，控制得不好，會(huì)影響通信的可靠性。使能端的連接有三種方式，第一種用一位控制信號(hào)同時(shí)控制發(fā)送使能端和接收使能端，第二種用一位控制信號(hào)控制發(fā)送使能端，而接收使能端接地。第三種用兩位控制信號(hào)分別控制發(fā)送使能端和接收使能端。在編寫(xiě)RS-485接口控制軟件時(shí)，必須考慮接口時(shí)延對(duì)通信可靠性的影響。主機(jī)必須保證擴(kuò)展有足夠的準(zhǔn)備時(shí)間（考慮設(shè)備上方的延遲時(shí)間），特別是對(duì)于快速微控制器程序的設(shè)計(jì)，在多機(jī)通信協(xié)議中應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。5.3水表的誤差與調(diào)整一、基本誤差當(dāng)參考條件被設(shè)置完畢，此時(shí)系統(tǒng)中產(chǎn)生的基本誤差就是因?yàn)閮x表自身設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致的誤差。結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)，得出產(chǎn)生的誤差的基本原因如下：1.進(jìn)行比差和角差對(duì)水流和0互感器。2.測(cè)量非線性對(duì)于水流量計(jì)量芯片。3.水壓力干擾表空間，例如沒(méi)有放好變壓器。4.測(cè)量的非線性原因有印刷電路的質(zhì)量與布線的不正確。5.電子原件的質(zhì)量影響誤差變化使用的輸入采樣裝置不科學(xué)，那么線太長(zhǎng)或者引線分布不科學(xué)也會(huì)導(dǎo)致非線性誤差。二、概述附加誤差的概念附件中的誤差是指測(cè)量的基準(zhǔn)條件不符合規(guī)定值時(shí)，誤差的變化是由于外部條件的變化。水壓的變化和感應(yīng)電壓的不平衡也與附加誤差有關(guān)，產(chǎn)生頻率的變化和DC和偶數(shù)諧波、反轉(zhuǎn)序列和電流和電壓線的諧波分量、交流線中的奇次諧波和外部定磁場(chǎng)以及交流磁場(chǎng)等的影響。三、誤差調(diào)整通過(guò)科學(xué)設(shè)定了水流相互感應(yīng)器的二次采樣電阻值和相位補(bǔ)償方法，通過(guò)縮小其比率差和角度摩擦，能夠?qū)⒒菊`差維持在合理的范圍內(nèi)。合理放置原零件、科學(xué)安排，盡量縮短輸入引線的長(zhǎng)度。作為減少基本誤差的方法，有科學(xué)合理的設(shè)計(jì)電路板。為了縮小附件的誤差，對(duì)于水流數(shù)據(jù)的變動(dòng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定采樣信號(hào)的參數(shù)，合理地配置變壓器的二次電壓輸出?？梢詼p小由頻率產(chǎn)生的附加誤差，并科學(xué)地選擇補(bǔ)償元件和電路。選擇適當(dāng)?shù)幕ジ衅骺梢詼p少諧波和直流產(chǎn)生的附加誤差。5.3水表的誤差與調(diào)整一、基本誤差當(dāng)參考條件被設(shè)置完畢，此時(shí)系統(tǒng)中產(chǎn)生的基本誤差就是因?yàn)閮x表自身設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致的誤差。結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)，得出產(chǎn)生的誤差的基本原因如下：1.進(jìn)行比差和角差對(duì)水流和0互感器。2.測(cè)量非線性對(duì)于水流量計(jì)量芯片。3.水壓力干擾表空間，例如沒(méi)有放好變壓器。4.測(cè)量的非線性原因有印刷電路的質(zhì)量與布線的不正確。5.電子原件的質(zhì)量影響誤差變化使用的輸入采樣裝置不科學(xué)，那么線太長(zhǎng)或者引線分布不科學(xué)也會(huì)導(dǎo)致非線性誤差。二、概述附加誤差的概念附件中的誤差是指測(cè)量的基準(zhǔn)條件不符合規(guī)定值時(shí)，誤差的變化是由于外部條件的變化。水壓的變化和感應(yīng)電壓的不平衡也與附加誤差有關(guān)，產(chǎn)生頻率的變化和DC和偶數(shù)諧波、反轉(zhuǎn)序列和電流和電壓線的諧波分量、交流線中的奇次諧波和外部定磁場(chǎng)以及交流磁場(chǎng)等的影響。三、誤差調(diào)整通過(guò)科學(xué)設(shè)定了水流相互感應(yīng)器的二次采樣電阻值和相位補(bǔ)償方法，通過(guò)縮小其比率差和角度摩擦，能夠?qū)⒒菊`差維持在合理的范圍內(nèi)。合理放置原零件、科學(xué)安排，盡量縮短輸入引線的長(zhǎng)度。作為減少基本誤差的方法，有科學(xué)合理的設(shè)計(jì)電路板。為了縮小附件的誤差，對(duì)于水流數(shù)據(jù)的變動(dòng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定采樣信號(hào)的參數(shù)，合理