10．1水表、电表数据采集系统1.水表数据采集系统该系统包括脉冲式水表、水表数据采集器、掌上电脑、水表数据集中器、远程抄表终端、后台计算机管理软件等。水表数据采集器采集居民楼单元内居民的用水量。具有采集24户居民水表数据的能力。我们知道水表表计是对水的流量进行计量。表计中指针轴随着水流而转动，其各个指针轴转一圈分别代表用水量为0.01度、0.1度、1度等等。在相应指计轴处安装一个霍尔元件，就可实现转一圈输出一个脉冲，单片微机通过对脉冲个数的记录，就可以计算出实际用水量。水表数据采集器可以同时记录24户或32户居民水表的脉冲数，进而记录各用户的用水量，通过通信接口把水表数据上传至管理部门。水表数据集中器的存储器扩展原理见图10–4所示。单片微机采用台湾华帮公司的78E58单片微机，其内部包含32KFlash存储器，与80C52兼容，但增加了一个特别的可位寻址的4位I/O口(端口4)和两个外部中断。因数据量比较大，故扩展了128KB的数据存储器628128。由于628128具有17根地址线，所以除了采用78E58的16根地址线A0～A15与628128相连，另外应用P1口的一根I/O口线P1.0与628128的A16相连，作为“体选”，当P1.0=0时，寻扯628128中的64K数据存储器，当P1.0=1时，寻址628128的另一半64K数据存储器。水表数据集中器与掌上电脑或PC机通信和扩展RS-485总线的原理图示于图10–5。MAX232实现CMOS(TTL)逻辑与RS-232逻辑转换，是PC机与单片微机通信接口芯片，一般与单片微机串行口的发送/接收端相连。AD485芯片则用于实现RS485总线联网，由于78E58内部只有一个串行口，所以采用78E58的P1.1和P1.3来虚拟485串行通信，用P1.2来控制RS485数据传输方向。2.电表数据采集系统本系统分为三级结构，见图10-6。(1)采集终端：对多达20户居民电表的用电量进行采集，实现单元集抄系统功能；(2)台区集中器：通过电力线载波方式，将多达2000户居民用户电表数据集中传送到小区配电房的集中器上实现台区集抄系统功能;(3)局端工作站：通过掌上机或电话通讯终端或GSM网把电表数据上传到电力局的上端计算机，实现集抄系统功能。经过改装后的脉冲电能表或全电子电能表把用户的用电量转化为电脉冲送入采集终端，采集终端将通过计数和计算后得出的数据经由局域网信道送到集中器，集中器再通过城域网信道将数据送至供电管理中心。电表数据采集终端由单片微机、脉冲信号采集处理电路、低压电力载波通讯电路等部分构成。用户表选用全电子式单相电能表或带脉冲输出的感应式电能表，各用户表的脉冲信号输出经过电路整形，再送入单片微机进行实时处理，显示各用户电能表的上月电量，和本月当前抄见电量等数据。一个数据采集终端最多可以采集处理22个用户电表的脉冲信号。电表数据采集终端通过RS-485总线收发器(如MAX485)与集中器进行半双工异步串行数据通信。由于采集终端要处理和保存大量的数据，仅仅依靠CPU内部的RAM是不够的，所以需要外加存储器。为了简化设计，提高系统的可靠性，而且考虑需要有在掉电时也不丢失数据的能力，所以在电表数据采集终端中使用了串行E2PROM。图10–1水表数据集中抄录系统示意图图10–2水表数据采集器原理框图图10-3水表数据采集器主程序流程图图10-4集中器存储器扩展图10-5集中器串行通信及串行总线图10–6电表数据集中抄录系统示意图图10–7AT89C2051交通灯智能管理系统原理框图