??隨著電子通信與計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，遠程抄表技術在水、電和煤氣計量方面得以推廣應用。為適應這個發(fā)展方向，在研制出有線遠傳水表及其數(shù)據(jù)采集器的基礎上，開發(fā)了專用的數(shù)據(jù)集中器，以實現(xiàn)遠傳水表抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)有三層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)：上位機管理系統(tǒng)、集中器和智能網(wǎng)絡水表。智能網(wǎng)絡水表通過RS-485總線和集中器連接，集中器通過調(diào)制解調(diào)器MODEM和電話網(wǎng)連接進行遠程通訊，將數(shù)據(jù)通過電話網(wǎng)傳輸給上位機管理系統(tǒng)，在降低成本的同時提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。該系統(tǒng)具有良好的伸縮性，同時，上位機管理系統(tǒng)也可以和銀行聯(lián)網(wǎng)，組成四級網(wǎng)絡，為后續(xù)功能擴展奠定了基礎。 ? ??1?智能網(wǎng)絡水表 ? ??智能網(wǎng)絡水表的工作原理是在普通轉(zhuǎn)盤計數(shù)的水表中加裝干簧管和永磁鐵。雙干簧管固定安裝在計數(shù)轉(zhuǎn)盤上方附近，永磁鐵安裝在計數(shù)盤（本設計0.01m3）位上，計數(shù)盤每轉(zhuǎn)一圈，永磁鐵經(jīng)過雙干簧管各一次，在信號端產(chǎn)生兩個計量脈沖。當接收到有效計脈沖時，單片機由休眠模式轉(zhuǎn)為工作模式，由執(zhí)行相應的計費程序。其硬件主要包括：微處理器、脈沖采集電路、液晶顯示電路、閥門控制電路、通信接口電路等。 ??1.1?脈沖采集電路 ??本設計使用了雙干簧管傳感器，即當檢測到一個干簧管吸合時，先記錄下來，再檢測另一個干簧管，只有檢測到另一個干簧管吸合后才認為信號有效。接線圖如圖1所示。 ? ?? ? ??1.2?液晶顯示電路及顯示器 ??MSP430F413單片機內(nèi)置一個24×4段的液晶顯示驅(qū)動器。本設計中選用的液晶顯示器是定制生產(chǎn)的字符式液晶顯示器，其視屏尺寸是65mm×40mm，漢字數(shù)字協(xié)調(diào)美觀。液晶顯示電路及顯示器如圖2所示。 ? ?? ? ??液晶顯示器作為水表的輸出接口，除了顯示電磁閥門的開關狀態(tài)、表內(nèi)剩余金額（當余額顯示為負時表示水表處于透支狀態(tài)）、累積用水量、電池狀態(tài)、本月累積用水量、分段（階梯水價時，每種水價水量的噸限）顯示、單價（當前水價）顯示、當前日期及當前時間之外，還具有提醒用戶及時充值的信息及顯示錯誤信息的功能。如：表示強磁干擾，（注：閥門會關閉）；表示欠壓狀態(tài)。 ??1.3?閥門控制電路 ??本設計采用小功率電機通過減速，直接驅(qū)動球閥開閉。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)相對簡單，水阻小。缺點是球閥的球環(huán)加工精度要求高，使用一段時間后由于水垢或微顆粒等使轉(zhuǎn)動阻力增大，設計中采用每月定時開關閥門幾次來解決這一問題。閥門控制電路如圖3所示。 ? ?? ? ??1.4?通信接口 ??智能網(wǎng)絡水表采用專用協(xié)議與集中器進行通信，集中器通過MODEM與上位機相連。RS-485相對于RS-232成本低，驅(qū)動器和接收器價格便宜，并且只需要單一的一個+5V（或者更低）的電源來產(chǎn)生差動輸出需要的1.5V的壓差。通信接口如圖4所示。 ? ?? ? ??2?集中器設計 ? ??在遠程集中抄表系統(tǒng)中，集中器起著數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)和總線隔離的作用，負責上位機和網(wǎng)絡水表的聯(lián)系。其主要功能有兩項：一是完成與水表的通信，根據(jù)系統(tǒng)下達的指令抄收水表的數(shù)據(jù)或檢測狀態(tài)，可以定時抄收也可以實時抄收；二是根據(jù)系統(tǒng)要求完成與上位機的通信，將水表的數(shù)據(jù)信息或狀態(tài)信息傳輸給上位機管理系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)需求，集中器主單片機采用Microchip公司的PIC16F84芯片，其內(nèi)部帶有64字節(jié)的EEPROM，用來儲存水表的工作參數(shù)，如用水量、狀態(tài)、地址編碼等。這些數(shù)據(jù)在水表工作期間可能不斷變化，而又要求系統(tǒng)斷電之后不能丟失，在系統(tǒng)下次加電工作時自動恢復原先的數(shù)據(jù)。現(xiàn)場調(diào)試一般用到安裝了專用測試軟件的便攜機。便攜機接口協(xié)議為RS-232，因此集中器電路設中需預留一個RS-232接口，采用MAX232芯片。 ??2.1?集中器硬件設計 ??集中器由主控芯片PIC16F84、上行通信接口電路、下行通信接口電路、電源電路等幾部分組成。集中器硬件電路如圖5所示。 ??1）上行通信接口電路：集中器通過上行通信接口電路和調(diào)制解調(diào)器MODEM相連，然后再通過電話網(wǎng)和上位機管理系統(tǒng)進行通信，如圖5（a）所示。 ? ?? ? ??2）下行通信接口電路：用來和智能網(wǎng)絡水表進行通信，采用RS-485總線傳輸方式，如圖5（b）所示。使用MAX485芯片和智能網(wǎng)絡水表進行通信。 ? ?? ?