自动抄表系统的设计

【摘要】 开发一套综合自动抄表系统，将生活中的水、电、气等相关计量仪器进行统一集中化管理，不但可以精简人员管理机构，有效节约人力资源，还将大大提高抄表的效率和数据的准确性。本文完成自动抄表系统分析之后，对系统工作流程和系统组成进行了研究，并对系统进行了系统硬件和软件设计，完成高精度、实时性强且稳定的自动抄表系统设计。

【关键字】 自动抄表 数据采集 GPRS 集中器

一、系统工作流程及组成

1.1系统工作流程

通过对当前现有抄表系统中所采用的技术进行分析和研究，并对自动抄表系统中的数据处理流程进行了分析，再结合先进的计算机网络技术和通信技术，最终实现对整个系统数据的信息化管理。在系统数据处理流程中，数据处理环节依次为数据信息采集、数据信息集中化收集、数据信息传输以及系统数据信息化管理。本文所设计系统以ARM芯片作为系统控制集中器，完成对抄表系统数据信息的收集功能。集中器收集的数据信息后，将其传输至远程服务器端，进而实现对数据的信息化管理。数据的传输可采取有线或无线方式，本文设计GPRS无线传输软件，将信息传输至服务器实现抄表数据的传输，所设计系统数据采集环节，通过采集脉冲数量并计数，如采集到1600个脉冲，则会有3200计数。采集脉冲个数利用显示器12864呈现，并存储到存储器中。再经过ARM芯片控制，以GPRS无线通信形式将数据信息传输至上位机。上位机完成对下位机的管理控制，实现了对用户水、电、气等用量的监测统计，并处理后予以显示。本文通过对用户自动抄表系统的数据采集、收集、传输以及数据信息化管理流程分析基础上，完成对自动抄表系统的设计。

1.2系统组成

在本系统设计中，ARM芯片作为核心实现对系统的各种控制功能，选择性能稳定的ARM芯片。考虑到上位机和下位机之间通信对传输经济性、可靠性等要求较高，且抄表分布比较分散，本文选择利用GPRS网络进行通信。

二、 系统硬件设计

本文选择MAX232E作为通信模块，考虑到TTL和RS-232之间电平不能兼容，利用其实现两者之间电平的转换。MAX232E模块中包含两路的驱动器和接收器RS-232电平转换芯片，可以在所有类型的232通信接口中使用。同时在其内部还有电源电压转换器，可将系统输入的+5V电压转换为适于232输出的电平电压。因此在系统硬件设计时，芯片接口串行系统电源要求较低，达到+5V要求即可。

三、 系统软件设计

3.1系统数据处理流程

系统采集到脉冲后，进行转换计数并显示，按照存储器存储规则，存入到存储器中。若接收到ARM控制芯片的指令后，则发送数据至上位机，直至上位机指示数据发送完成。

3.2系统数据显示软件设计

1、显示器系统初始化。在显示器系统初始化时，将会涉及到系统复位、清屏、左右移位等指令，并可对其基本指令集进行自定义。在显示器初始化时，仅需调用LCD_RESET即可。

2、ASCⅡ码转换。在显示器所显示的字母或数据都是ASCⅡ码，而在单片机内部，字母和数据都是以16进制形式存储。因此，如若对数据进行处理，则必须将数字、字母16进制与ASCⅡ之间的差值添加，方能保证显示正常。

3、数据的发送与接收。12864显示器可同时支持串行和并行通信两种方式。在本文系统中采用串行通信方式，数据按照三个字节传送。首字节的串口形式为11111ABC，其中A表示其发送方向，高位则表示数据范围在LCD与MCU之间，低位则与高位相反；B代表的是数据类型，高位代表的是待显示数据，低位则代表控制指令；C则一般设置为0。数据的传输，都是每个字节分两次进行传送，首先传送高位数据，再传送低位数据。在系统程序中，LCD_WRITE完成数据到液晶显示器的输入并进行发送。

4、文字显示。12864显示器具有汉字字库，有两种不同的汉字输入形式。一种是以单片机控制指令的形式存储到表中，另一种则会输入与汉字相应的16位字码。

5、数据显示位置。在系统设计时，已编写了LCD_WriteStr（0，1）- LCD_WriteStr（7，1）指令，可实现对7个字符的显示，可被随时调用。

四、结束语

本文在设计时，结合系统应用对象主要为住宅小区内，均选择性价比较高的设备或元器件，保证所开发系统能适于在普通小区内使用。本文利用ARM芯片为系统数据处理核心部分，并通过GPRS无线网络实现与上位机之间的通信，最后通过液晶显示器进行呈现，完成自动抄表系统的设计。在设计完成后，经过多次实验和现场应用验证，本文所进行硬件和软件设计均达到预期的要求，同时对系统自身硬软件所产生的干扰，均给出了针对性解决办法，并设计出相应防干扰电路，保证系统的可靠性，基本完成课题的设计任务。

参 考 文 献

[1] 田爱红. 浅谈电能计量自动抄表技术[J]. 山西师范大学学报（自然科学版）. 2010（S2）.

[2] 张丹，刘望. 远程自动抄表系统设计[J]. 科技资讯，2013（21）.

[3] 汪玉凤，姜林. 基于ZigBee和GPRS的无线抄表系统[J]. 仪表技术与传感器. 2010（10）

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