電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著國民經(jīng)濟(jì)和電力事業(yè)的迅速發(fā)展，一戶一表制已基本普及，企業(yè)級的電力負(fù)荷監(jiān)測、控制系統(tǒng)已在一些地區(qū)投入使用，取得了較好的效果。但低壓電力用戶由于數(shù)量多，地域分布廣，電力公司的抄表工作量相當(dāng)大。因此采用新的技術(shù)手段，利用本地和遠(yuǎn)程自動抄表技術(shù)，完成自動抄表并達(dá)到實(shí)時監(jiān)控電能表計(jì)的目的，同時減少人工上門抄表、數(shù)據(jù)輸入等繁雜又容易出錯的勞動，提高工作效率，真正做到用電管理自動化，遠(yuǎn)程電力抄表系統(tǒng)就成為電力公司解決抄表問題的一種選擇。

本文旨在提供一種低成本、高可靠地實(shí)現(xiàn)公共事業(yè)收費(fèi)自動化和小區(qū)物業(yè)管理智能化的技術(shù)應(yīng)用。本文討論了數(shù)據(jù)集中器的硬件設(shè)計(jì)，并對其各模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析。詳細(xì)地介紹了遠(yuǎn)程電力抄表系統(tǒng)——集中器硬件設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)方案。通過查閱相關(guān)資料和近幾年的研究成果，此系統(tǒng)基本上可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電力抄表系統(tǒng)對用戶電能表的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、記錄和實(shí)時監(jiān)測的功能。關(guān)鍵詞：硬件；抄表系統(tǒng)；集中器；遠(yuǎn)程抄表；目錄TOC\o"1-3"\h\z摘要 I第一章緒論 11.自動抄表系統(tǒng)的研究背景及意義 11.1研究背景 11.2研究意義 12.國內(nèi)外遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀 1第二章遠(yuǎn)程電力抄表系統(tǒng)的構(gòu)成及功能 22.1遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的構(gòu)成 22.2.集中器工作原理 22.2.1集中器原理圖 22.2.2．集中器各部分組成 3第三章集中器硬件電路設(shè)計(jì) 53.1CPU模塊電路設(shè)計(jì) 53.1.1NANDFLASH電路原理圖 53.1.2振蕩電路設(shè)計(jì) 63.1.3復(fù)位電路設(shè)計(jì) 73.2LED觸摸屏模塊電路設(shè)計(jì) 73.2.1觸摸屏控制電路設(shè)計(jì) 83.2.2LED液晶接口電路設(shè)計(jì) 83.3RS232與RS485模塊 93.3.1RS232接口的介紹 93.3.2RS485接口的介紹 93.4電源電路設(shè)計(jì) 10第四章PCB板設(shè)計(jì) 114.1PCB板設(shè)計(jì)步驟 114.1.1PCB板設(shè)計(jì)圖 124.2本章小結(jié) 12第五章硬件調(diào)試及分析 135.1整板電路測試 135.2STM32F103ZET6芯片測試 135.2.1復(fù)位管腳、晶振管腳、串口通信管腳測試 135.2.2I/O口功能測試程序設(shè)計(jì) 135.3串口電路測試 14第六章總結(jié)與展望 15參考文獻(xiàn) 16致謝 17第一章緒論1.自動抄表系統(tǒng)的研究背景及意義1.1研究背景在如今這個自然能源嚴(yán)重短缺的社會，我們必須進(jìn)行合理的電力利用，我們之前的查收電費(fèi)的方式是人工上門查收，由查收員將數(shù)據(jù)收集整理，進(jìn)行收費(fèi)。隨著我國的飛速發(fā)展我國的電力事業(yè)也飛速發(fā)展，又出臺了分用電方式計(jì)費(fèi)，和分時間計(jì)費(fèi)，用電規(guī)模日益加大，所以之前的人工抄表的方式所帶來的弊端也越來越嚴(yán)重。這些問題嚴(yán)重困擾電力部門，并成為制約有關(guān)部門的一個大難題，所以研究遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)也成為一個切實(shí)可行的方案。1.2研究意義隨著現(xiàn)在實(shí)一個單獨(dú)的電表一家一戶一個電表，以及對農(nóng)村電表的改造，發(fā)展遠(yuǎn)程自動抄表技術(shù)是提高用戶用電的管理水平，也是當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個必經(jīng)之路，計(jì)算機(jī)具有速度快精度高等的特點(diǎn)，而這些特點(diǎn)可以運(yùn)用到遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，降低抄表人員的工作強(qiáng)度，減少勞動力損耗，而且還可以降低容差率，減少漏電，遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)從根本上克服了傳統(tǒng)的人工超表的各種弊端，遠(yuǎn)程自動抄表具有很多優(yōu)勢，比如:1.使用電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，不用再打擾居民，可以直接讀取數(shù)據(jù)足不出戶，就可以掌握居民的用電情況，方便用戶，方便管理人員。2.也隨著每戶一個電表和農(nóng)村電網(wǎng)的改造，電表的數(shù)量在短時間內(nèi)迅速增加，如果3.使用遠(yuǎn)程電力抄表系統(tǒng)可以加強(qiáng)對用電的管理，也能加強(qiáng)對不法份子竊電的整治，也能杜絕之前收電費(fèi)難，整治一些釘子戶，也能防止一些政府官員貪污腐敗。2.國內(nèi)外遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀在100多年前，國家為了商業(yè)收費(fèi)就已經(jīng)開始了抄表工作，只不過在早期是有專門的抄表員挨家挨戶進(jìn)行抄表收費(fèi)，來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分段計(jì)費(fèi)解決了家庭用電和工業(yè)用電的差異，并且自動抄表系統(tǒng)可以使用手持終端抄表等無線全自動抄表，從古至今最常見的抄表方式有這幾種：人工抄表，手持終端人工抄表:手持終端自動抄表:自動抄表。

第二章遠(yuǎn)程電力抄表系統(tǒng)的構(gòu)成及功能本章節(jié)主要介紹了遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的主要組成和原理，和集中器的工作原理和各個模塊的主要功能。2.1遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的構(gòu)成圖2-1遠(yuǎn)程電力抄表系統(tǒng)框圖如系統(tǒng)構(gòu)成框圖所示，使用用戶載波表加載載波終端，就可以使用電力載波通信的使用以達(dá)到使用電量,電壓和使用功率，用來記錄數(shù)據(jù)，集中器捆綁在同一臺配變器的電力線上，根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分時記錄數(shù)據(jù)，并且及時保存計(jì)算，主站計(jì)算機(jī)還可以通過電話網(wǎng)或者其他的通信對集中期發(fā)布指令，還可以遠(yuǎn)程更改設(shè)置，對集中器進(jìn)行綜合的抄收數(shù)據(jù)和整理，也可以對集中器下的任意一臺電表進(jìn)行斷電控制。從而可以實(shí)現(xiàn)自動遠(yuǎn)程抄表的目的，這一發(fā)展加強(qiáng)了國家對電網(wǎng)的控制，提高了社會經(jīng)濟(jì)效益，很大程度上減少了勞動力的使用，降低了成本，為以后電力管理和走向現(xiàn)代化水平打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.2.集中器工作原理2.2.1集中器原理圖集中器在遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)中代表著人的腦子，電腦的cpu處于核心的地位，是整個通信抄表系統(tǒng)的核心，用來完成中心服務(wù)器與集中器通訊功能的串行通訊模塊，可以實(shí)現(xiàn)集中器與采集器通訊功能的基于RS232接口，RS485接口兩個接口電路模塊，用來存儲采集器傳送過來的數(shù)據(jù)的Flash存儲器，LCD和鍵盤用來對集巾器初始化和參數(shù)設(shè)置。工作原理如圖2-2所示。圖2-2集中器工作原理框圖集中器根據(jù)已設(shè)置好的不同的抄表方案對各載波電表實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳送，具有內(nèi)部硬時鐘可與系統(tǒng)進(jìn)行廣播校時，并實(shí)施定時抄表命令，存儲抄表數(shù)據(jù)，可通過各種網(wǎng)絡(luò)媒介與主站完成數(shù)據(jù)交換。集中器的作用是將配變臺區(qū)載波電能表連成本地網(wǎng)絡(luò)，能自動抄錄數(shù)據(jù)采集終端及載波單表的數(shù)據(jù)，集中并存儲。通過抄表器或電話線將數(shù)據(jù)傳輸給電力局的計(jì)算機(jī)中心。2.2.2．集中器各部分組成數(shù)據(jù)集中器是由CPU,RAM、直流電源、指示電路及接口組成，是通過載波接口及RS232接口與外面通信的單片機(jī)系統(tǒng)通。下面各組成部分:(1)直流電源:利用5V直流電壓。(2)LCD觸摸屏顯示電路：利用TSC2200IRHB芯片。(3)控制模塊:由STM32F103ZET6芯片控制。(4)接口電路:具有RS232接口、RS485接口兩個接口電路。其中RS232接口和RS485接口是通過電纜進(jìn)行抄表器通信、計(jì)算機(jī)通信。（5）NANDFLASH存儲模塊：NANDFLASH存儲器用來存儲采集器傳輸過來的用戶使用數(shù)據(jù)。(6)仿真器接口:與電腦連接進(jìn)行調(diào)試，利用芯片ARMJTAG。工作原理，CPU與RAM的工作原理與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類似，這里主要介紹接口的工作原理。RS232接口RS232接口有DB25接口和DB9接口兩種我們這用9腳D型插座與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而在TXD和RSD上，“1”=-3v~-15v“0”=+3~+15v，在RTS,CTS,DSR,DTR和DCD等控制線上：信號有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）=+3V~+15V信號無效（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓）=-3V~-15VD型插座上所有腳上的電平信號都是EIA電平:“1”=-3v~-15v“0”=+3~+15v。EIA電平經(jīng)過上百米導(dǎo)線傳輸在經(jīng)過導(dǎo)線的消耗衰減之后，仍然可以區(qū)分“1”或者“0”所以只要是數(shù)據(jù)集中器傳輸至D型插座的信號就需要把其他信號轉(zhuǎn)換成D型信號，而由D型插座的信號傳輸?shù)狡渌盘?，需要由EIA電平轉(zhuǎn)換成其他電平，而進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換功能是RS232的第一個功能，以至于信號一致，進(jìn)行完美通信。（2）RS485接口RS485所采用的是差分信號負(fù)邏輯，+2V～+6V表示“1”，-6V～-2V表示“0”。RS485有兩種接線方式，是兩線制和四線制。全雙工通訊方式的是四線制，半雙工通訊方式是兩線制。連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個原因：(1)共模干擾問題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點(diǎn)來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿足上述條件，整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。(2)EMI問題：發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。

第三章集中器硬件電路設(shè)計(jì)3.1CPU模塊電路設(shè)計(jì)3.1.1NANDFLASH電路原理圖Nand-flash內(nèi)存是flash內(nèi)存的一種，其內(nèi)部采用非線性宏單元模式，為固態(tài)大容量內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)提供了廉價有效的解決方案。Nand-flash存儲器具有容量較大，改寫速度快等優(yōu)點(diǎn)，適用于大量數(shù)據(jù)的存儲。而由于抄表系統(tǒng)將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，必須要有個內(nèi)存較大的存儲器才能夠存儲大量的數(shù)據(jù)，經(jīng)過篩選比較最后決定用K9F2G08U0M-Y,P芯片，在上一章對其的管腳以及作用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。NAND結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲密度，并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于FLASH需要特殊的系統(tǒng)接口，而STM32F103ZET6為其提供了標(biāo)準(zhǔn)化接口使困難迎刃而解。圖3.1.1為NAND

FLASH電路原理圖。圖3.1.1NAND

FLASH電路原理圖。設(shè)計(jì)ARMJTAG的目的是用于芯片內(nèi)部測試及對系統(tǒng)進(jìn)行仿真與調(diào)試。JTAG技術(shù)是一種嵌入式調(diào)試技術(shù)，它在芯片內(nèi)部封裝了專門的測試電路TAP（TestAccessPort，測試訪問口），通過專用的JTAG測試工具對內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測試。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS、TCK、TDI、TDO，分別為測試模式選擇、測試時鐘、測試數(shù)據(jù)輸入和測試數(shù)據(jù)輸出。在設(shè)計(jì)JTAG與ARM的接口時，需按IEEE

1149.1標(biāo)準(zhǔn)連接，其中ARM_TCK管腳通過為TAP提供了一個獨(dú)立的、基本的時鐘信號來驅(qū)動TAP；ARM_TMS在標(biāo)準(zhǔn)中是強(qiáng)制要求的，其信號用來控制TAP狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)換；ARM_TDI為數(shù)據(jù)輸入接口，所有要輸入到特定寄存器的數(shù)據(jù)都是通過TDI接口一位一位串行輸入的；ARM_TDO為數(shù)據(jù)輸出接口，作用與TDI接口相反；ARM_TEST接口可用來對TAP

Controller進(jìn)行復(fù)位。其電路原理圖如圖3.1.2所示。圖3.1.2JTAG電路原理圖3.1.2振蕩電路設(shè)計(jì)STM32F103FZET6采用雙時鐘振蕩方式：實(shí)時時鐘（RTC

Clock）以及系統(tǒng)時鐘（SYS

Clock）。兩時鐘均采用外置晶振設(shè)置，在引腳OSC32_IN、OSC32_OUT外接32KHz晶體振蕩器構(gòu)成實(shí)時時鐘，其具有校準(zhǔn)功能；在引腳OSC_IN、OSC_OUT外接8MHz晶體振蕩器構(gòu)成系統(tǒng)時鐘。圖4.4中的電容均為穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF。圖4實(shí)時時鐘圖5系統(tǒng)時鐘3.1.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)STM32F103ZET6芯片具有異步復(fù)位腳NRST，芯片內(nèi)部電源為復(fù)位電路充電，上拉電阻亦在芯片內(nèi)部。復(fù)位電路的基本功能：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。STM32F103ZET6為低電平復(fù)位有效。為了防止外部干擾，STM32數(shù)據(jù)手冊上建議外接一個對地電容。當(dāng)按下復(fù)位鍵后，復(fù)位管腳接收復(fù)位信號，STM32F103ZET6執(zhí)行復(fù)位指令，由于按下復(fù)位鍵后電路相當(dāng)于直接接地，按照低電平復(fù)位有效，即可實(shí)現(xiàn)STM32F103ZET6的上電復(fù)位。復(fù)位電路如圖3.1.3所示圖3.1.3復(fù)位電路圖3.2LED觸摸屏模塊電路設(shè)計(jì)觸摸屏在集中器系統(tǒng)中既是輸入設(shè)備也是輸出設(shè)備。觸摸屏是通過串口與集中器聯(lián)系的，其主要應(yīng)用的芯片是：TSC2200IRHB，充當(dāng)觸摸屏控制器。

（1）

觸摸屏介紹觸摸屏（touch

screen）又稱為“觸控屏”、“觸控面板”，是一種可接收觸頭等輸入訊號的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。主要應(yīng)用于公共信息的查詢、領(lǐng)導(dǎo)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點(diǎn)歌點(diǎn)菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等。本課題設(shè)計(jì)的集中器需要顯示某個電表的數(shù)據(jù)，與上位機(jī)服務(wù)器連狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，信號傳輸狀態(tài)，電源開關(guān)狀態(tài)等。所以顯示系統(tǒng)需要選擇大屏幕細(xì)點(diǎn)陣液晶，細(xì)點(diǎn)陣液晶可以提供良好的波形顯示效果。3.2.1觸摸屏控制電路設(shè)計(jì)由于本次設(shè)計(jì)要是集中器能夠顯示某個電表的數(shù)據(jù)，與上位機(jī)服務(wù)器連狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，信號傳輸狀態(tài)，電源開關(guān)狀態(tài)等，觸摸屏起著鍵盤的作用，需要進(jìn)行初始化設(shè)置，此設(shè)計(jì)主要做五個方面的設(shè)置，可以設(shè)置數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的IP和端口號，并把設(shè)置值傳送給集中器模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，以便GPRS與服務(wù)器相連。TSC2200IRHB芯片能實(shí)現(xiàn)這些設(shè)置。在雙端工作模式下,由于由VREF端引入外部參考電壓,所以要在VREF端和VDD端同時并聯(lián)1uF左右的電容來提供電源的旁路,以減少TSC2200IRHB的功耗。圖3.2.1為觸摸屏控制電路圖，圖3.2.2為觸摸屏接口電路圖。圖3.2.1觸摸屏控制電路圖圖3.2.2觸摸屏接口電路圖3.2.2LED液晶接口電路設(shè)計(jì)U405為點(diǎn)陣型為320×240的液晶模塊,+5V供電；液晶數(shù)據(jù)傳輸方式為16位并行方式,液晶模塊的8根I/O口線分別接液晶模塊的8個并行接口。Backlight為亮度驅(qū)動控制輸入,經(jīng)8050三極管放大后作為液晶背光。圖3.2.2LCD液晶接口電路。3.3RS232與RS485模塊3.3.1RS232接口的介紹（1）主要特性RS-232是現(xiàn)在主流的串行通信接口之一。由于RS232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：1）接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。2）傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps；因此在“南方的老樹51CPLD開發(fā)板”中，綜合程序波特率只能采用19200，也是這個原因。3）接口使用一根信號線和一根信號返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。4）傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能用在15米左右。3.3.2RS485接口的介紹（1）主要特性1)RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(0.2~6)V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(0.2~6)V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。2)RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。3)RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。4)RS-485最大的通信。距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mb/S，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達(dá)到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。RS-485總線一般最大支持32個節(jié)點(diǎn)，如果使用特制的485芯片，可以達(dá)到128個或者256個節(jié)點(diǎn)，最大的可以支持到400個節(jié)點(diǎn)。3.4電源電路設(shè)計(jì)電源設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)程電力抄表系統(tǒng)——集中器硬件設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)非常重要的工作。

系統(tǒng)中除了液晶接口電路需要5V供電，觸摸屏控制電路、RS232&RS485通信電路、STM32F103ZET6等電路均需要3.3V供電。所以系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)5V電壓到3.3V電壓的轉(zhuǎn)換。如圖4.5外接+5V直流電源經(jīng)AMS1084穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后,輸出+3.3V電壓。AMS1084的特點(diǎn)是輸出電流大(800mA),輸出電壓精度在1%以內(nèi),具有電流限制和熱保護(hù)功能,穩(wěn)定性好。C613、C614、C615、C616均為電源濾波電容。圖4.51電壓轉(zhuǎn)換電路。

第四章PCB板設(shè)計(jì)PCB板設(shè)計(jì)是集中器硬件設(shè)計(jì)的最后一項(xiàng)工作，也是極其重要的環(huán)節(jié)，沒有這個重要步驟就不會生成PCB板，這個設(shè)計(jì)也就沒法投入生產(chǎn)，這個設(shè)計(jì)將會失去實(shí)際意義，所以PCB板設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)中不可或缺的重要步驟。下文將對具體怎么設(shè)計(jì)PCB板進(jìn)行詳細(xì)的闡述。4.1PCB板設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)印刷電路板可以按照以下七個步驟完成原理圖的設(shè)計(jì)：1、繪制電路原理圖：Protel99SE繪制圖表來生成網(wǎng)表。當(dāng)設(shè)計(jì)的電路圖非常簡單時，不需要繪制原理圖并規(guī)劃電路板網(wǎng)表的生成，并且直接執(zhí)行PCB設(shè)計(jì)，即有時可以跳過此步驟。2、規(guī)劃電路板：在繪制印刷電路板之前，用戶還必須具有板的初步計(jì)劃，例如板的物理尺寸有多大，使用多層電路板（單面板，雙面板或多層），每種組件的包裝及其安裝位置。這是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。3、設(shè)置參數(shù)：設(shè)置參數(shù)主要是指設(shè)置組件布局參數(shù)，層數(shù)參數(shù)和接線參數(shù)。有些參數(shù)用其默認(rèn)值即可。4、裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝

：該步是將已生成的網(wǎng)絡(luò)表裝入，此時元件的封裝會自動放置在印制電路板圖的電氣邊界之外，但這些元件封裝是疊放在一起沒有布局的。

若沒有生成網(wǎng)絡(luò)表，則可以用手工的方法放置元件。5、元件的布局

：可以利用自動布局和手工布局兩種方式，將元件封裝放置在電路板邊框內(nèi)的適當(dāng)位置，適當(dāng)位置包含兩個意思：一是元件所放置的位置能使整個電路板看上去整齊美觀，二是元件所放置的位置有利于布線。6、

布線：完成元件之間的電路連接.有兩種方式：自動布線和手工布線。若在PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)中裝入了網(wǎng)絡(luò)表，則在該步中就可以采用自動布線方式。7、文件保存及輸出：保存PCB圖，然后根據(jù)需要利用各種圖形輸出設(shè)備，如打印機(jī)、繪圖儀等輸出電路板的布線圖。4.1.1PCB板設(shè)計(jì)圖圖4.12為最終的集中器PCB板設(shè)計(jì)圖：圖4.12集中器PCB板設(shè)計(jì)圖：4.2本章小結(jié)利用單片機(jī)STM32F103ZET6等，融合CPU、LCD與觸摸屏、RS232&RS485以及輸入與輸出四個模塊，組成集中器系統(tǒng)，這樣的設(shè)計(jì)比較簡單易行，STM32F103ZET6系列的芯片編程相對容易實(shí)現(xiàn)，論文中給出了詳細(xì)的引腳功能。也詳細(xì)的介紹了各個模塊中起著舉足輕重的各個芯片的特性與功能。第五章硬件調(diào)試及分析測試是電路設(shè)計(jì)成功與否的重要環(huán)節(jié)，測試不到位重則會引起整個系統(tǒng)燒毀，輕則導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常。測試時，主要測試電路的焊接問題，其中包括芯片焊接方位是否正確，是否有短路、虛焊，元件正負(fù)極性是否正確等問題。5.1整板電路測試整個電路板測試主要是芯片焊接測試。整個電路板焊完后，首先觀察整個電路板是否短路，焊接或焊接。接下來，將萬用表放置在測試二極管上，檢查電路是否短路或焊接。測試系統(tǒng)正極和負(fù)極是否短路。系統(tǒng)電源是系統(tǒng)運(yùn)行的能源。5.2STM32F103ZET6芯片測試經(jīng)過上一整板電路測試環(huán)節(jié)的測試STM32F103ZET6芯片是否有短路、虛焊，元件焊反等問題，檢查測試完后，便要重點(diǎn)對芯片各個管腳的測試以及I/O口功能測試。用萬用表測試核心元件STM32F103ZET6，檢查是否有相鄰管腳短路或管腳與PCB線之間虛焊。若有短路將會引起芯片毀壞，有虛焊會導(dǎo)致芯片工作不正常。經(jīng)過測試，STM32F103ZET6無短路和虛焊。上電測試系統(tǒng)電源電壓為±5V，STM32F103ZET6所有接電源的管腳均為3.3V，一切正常。5.2.1復(fù)位管腳、晶振管腳、串口通信管腳測試復(fù)位管腳：系統(tǒng)上電后，NRST（25管腳）為高電平，按下RESET鍵后，NRST（25管腳）變?yōu)榈碗娖?，由此判斷，?fù)位電路工作正常。晶振管腳：用示波器觀察STM32F103ZET6的晶振(8、9及23、24)管腳，能夠觀察到與晶體頻率（32.768KHz）吻合的正弦波，幅值大約1V，說明晶振電路工作正常。串口通信管腳：在KEIL里編寫一段簡單的程序，讓某一管腳輸出方波信號，編譯、下載到STM32F103ZET6，用示波器能在該管腳觀察到方波信號，說明下載電路和串口通信管腳工作正常。5.2.2I/O口功能測試程序設(shè)計(jì)I/O口是STM32F103ZET6與外部元件交換數(shù)據(jù)的通道，I/O口有兩種工作模式，一種是總線模式，一種是I/O模式。由于系統(tǒng)外圍器件眾多，且多數(shù)以位控方式為主，因此使用I/O模式。

I/O模式有三種工作方式：字節(jié)輸出方式、位輸出方式、字節(jié)讀方式。

（1）測試字節(jié)輸出方式

STM32F103ZET6有七組I/O口，分別為PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG。字節(jié)輸出方式是使STM32F103ZET6的一組I/O口輸出一個字節(jié)，測試時只要能使STM32F103ZET6的任一組I/O口按照程序輸出一個字節(jié)就說明字節(jié)輸出方式正常。分別在PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG口輸出一個字節(jié)，例如在PD口輸出0x08，用萬用表測得PD口的高低電平與程序的設(shè)置相同，說明PD口輸出字節(jié)工作方式正常。經(jīng)過測試，所有端口的字節(jié)輸出方式正常。（2）測試位輸出方式

STM32F103ZET6的每組I/O口有8位，位輸出方式是使每組的任一位輸出0或1。測試時只要能使STM32F103ZET6其中每一組的8位都能按照程序輸出0或1就說明位輸出方式正常。經(jīng)過測試，所有端口的所有位輸出方式正常。

（3）測試字節(jié)讀方式

字節(jié)讀方式是從STM32F103ZET6的一組I/O口讀入一個字節(jié)，測試時只要能使STM32F103ZET6的任一組I/O口按照程序讀入一個字節(jié)就說明字節(jié)讀方式正常。分別在PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG口讀取一個字節(jié)。5.3串口電路測試串口是STM32F103ZET6與PC通信的重要通道。系統(tǒng)將通訊波特率設(shè)置為9600bps，數(shù)據(jù)8位，停止位1位和無奇偶校驗(yàn)。初始化STM32F103ZET6時，請將波特率設(shè)置為9600bps，將數(shù)據(jù)位設(shè)置為8位，將位停止為1位，并且不設(shè)置奇偶校驗(yàn)。PC使用串口調(diào)試助手來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。波特率為9600，無校驗(yàn)位，數(shù)據(jù)位8，停止位1。STM32F103ZET6通過串口接收或發(fā)送數(shù)據(jù)到PC，所以串口接收或發(fā)送數(shù)據(jù)正常，串口測試通過。由于STM32F103ZET6發(fā)送可預(yù)測的數(shù)據(jù)，因此它通過查詢發(fā)送;接收數(shù)據(jù)是不可預(yù)知的，因此使用中斷方法。首先初始化串口，開串口中斷。將串口接收功能放入串口中斷功能，用串口調(diào)試助手向STM32F103ZET6發(fā)送“abcdef”，發(fā)送完成后，您可以在串口調(diào)試助手中觀察abcdef。說明STM32F103ZET6串口正常接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。

第六章總結(jié)與展望智能抄表系統(tǒng)是現(xiàn)代