智能电表抄表系统用ARM7 LPC2148的设计方案

智能电表抄表系统用ARM7 LPC2148的设计方案

在自动抄表系统中，除了使用RS485总线、电力线载波或电话线进行数据通讯外，有些时候需要工作人员到现场进行数据采集，便携式抄表器作为十分便捷的现场抄表工具，是自动抄表系统数据采集手段的一个十分有效的补充，有着十分广阔的市场前景。

1 智能电表抄表系统简介

2 基于ARM7 LPC2148便携式抄表器的硬件设计

考虑到便携式抄表器的低功耗、经济高效、性能稳定、接口电路简单和自动化程度高等特点，因此，选择合适的电路芯片至关重要。

2.1 RS 232接口电路

考虑到抄表工作人员会随时到现场进行对集中器的数据读取和参数设置，而集中器一般都带有RS 232接口，故在抄表器中设计RS232接口电路是必须的，因LPC2148的2个UART口已经被占用，所以考虑采用SPI接口，通用PC机的RS232接口为通用异步接口UART，而SPI则为同步串行协议，所以必须考虑同步与异步之间的数据格式转换，本系统中采用MAX3111E串行异步收发器来实现，其接口电路如图3所示。

LPC2148的MOSI1与DIN连接作为发送数据线，MISO1与DOUT连接为接收数据线，MAX3111E的TX与T1IN连接，RX与R1OUT连接，从而利用其片内的转换器实现UART到RS232电平的转换，MAX3111E的中断信号（IRQ）与LPC2148的外部中断ENT1相连，以便当集中器有数据向系统传输时，直接给LPC2148一个中断信号并执行相应的程序即可，RS232接口一般为9针，选用DB9，除5脚接地外，2、3、7、8分别接MAX3111E的T2OUT，R1IN，R2IN和T1OUT。

2.2 红外通讯接口电路

通过红外通讯进行抄表是便携式抄表器的主要功能之一，也能真正体现其方便快捷的优势，红外通信是利用950nm近红外波顿的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道，发送端采用脉时调制（PPM）方式，将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去，接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大，滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。

红外发送器的工作原理为：串行数据由LPC2148的串行输出端TXD1送出并于P0.21口产生的频率为38KHz的脉冲序列通过或非门调制成38kHz的载波信号，并利用两个红外发射管D1和D2以光脉冲的形式向外发送。数位“1”使T1管截止，红外发射管D1和D2不发射红外光。若传送的波特率设为1 200 b／s，则每个数位“O”对应32个载波脉冲调制信号的时序，如图4所示。

2.3 USB接口电路

便携式抄表器采用USB 2.O通讯协议，实现其与上位机的通讯，主要包括抄表器向上位机传输抄表数据以及上位机对抄表器的升级及管理。接口电路如图5所示。

2.4 LCD接口电路

LCD显示电路，采用HS12864—16A，他是内部不带字符发生器的3 V液晶模块。显示屏由128×64点阵组成，共有64行，分为8页，每页8行，每行128列。

3 结语

本文针对当前抄表系统的现状，提出了集RS 485，RS 232，USB 2.0及红外通讯为一体的抄表通讯方案。其中RS 485主要用于智能电表和集中器之间的通讯，RS232和红外用于集中器和便携式抄表器之间的通讯，而上位机和抄表器之间则是通过USB 2.0进行通讯的。本文重点介绍了基于PLC2148便携式抄表器的设计。该抄表器具有携带方便，通讯便捷，数据存储量大，可软件升级等优点，应用前景十分广阔。随着智能抄表系统的不断普及和发展，便携式抄表器将会有更加广阔的用武之地。

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