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一种智能电表集中器设计方案

来源:电子发烧友网  作者:中国一卡通收录  发布时间:2012-05-09 09:08:00  字体:[ ]

关键字:智能电表  CAN总线  远程抄表系统  

摘   要:本文设计了一种基于CAN总线的远程电表抄表系统集中器。基于CAN总线的智能电表系统具有造价较低,可靠性高,组网简单,管理方便,操作简捷等优点,并且可以通过扩展和升级硬件,利用有线网络或无线网络通信,把集中器采集到的实时数据发送到售电公司的管理系统中统一管理,通过应用线损分析、远程通断电、防窃电分析等功能达到更高的智能化。


  集中器需要对与之相连的每个电表表头采集数据,所以数据量较大,从而对存储有着较高的要求,故选用ST的M25P64-VMF6TP。该芯片为64M串行接口闪存,增强数据传输时钟速率为50MHz;读的吞吐量为50Mbps;接口为简单的4线SPI(串行外围设备接口)接口;深度降功耗模式间断功耗,电流消耗仅为1uA。

  M25P64Flash芯片,通过SPI总线与ARM相连。SPI总线系统是一种同步串行外设接口,它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息,一般使用4条线:串行时钟线(SCL)、主机输入/从机输出数据线MISO(SDO)、主机输出/从机输入数据线MOSI(SDI)和低电平有效的从机选择线CS。SPI以主从方式工作,通常有一个主设备和一个或多个从设备。

  图3为ARM与Flash的连接电路图。以下几点说明:(1)SCL串行时钟信号,由主设备产生;(2)SDO主设备数据输出,从设备数据输入;(3)SDI主设备数据输入,从设备数据输出;(4)CS为片选,从设备使能信号,由主设备控制。(5)对7、15、16角外接上拉电阻,提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。 



  图3Flash接口硬件电路图

  3 集中器软件设计

  集中器系统采用数序程序设计,按功能模块设计程序,由主程序调用各个功能模块程序实现各个相应功能,各个功能模块通过调用底层函数完成相应的操作。具体流程见图4,启动后,开始初始化系统。系统进入等待命令模式,如果有上位机操作命令或有定时中断发生则进入对时程序,对时如果超出一定时间还未成功则向上位机报警。

  对时成功后,集中器继续等待上位机的读数命令或等待中断读数命令。当收到读数的命令后,定时读数使集中器按设置的时间,自动读取表头采集来的数据;读数使集中器读取当前表头的数据。 



  图4系统软件流程图

  集中器通过CAN总线可以挂载最多100个表头,集中器发出CAN总线设备的ID。每个分系统表接收到对应的ID号后,根据系统发出的读表头命令来反馈数据。如果CAN通讯有故障,CAN控制器通讯将报故障。如系统回路正常,集中器的发送命令数据包。每帧CAN数据包含8字节,因为每次读数的数据流量不是很大,所以每次通讯只需要使用一帧CAN数据即可,表头ID使用帧ID来识别,每个表头对应独立的帧ID。

  集中器发送CAN数据命令包到CAN总线,表头根据各自的ID选择接收读表命令后发送应答数据到CAN总线上。

  集中器将接收到的应答数据提取出电表读数存储在flash中。CAN数据收发工作流程如图5所示。 



  图5数据收发流程图

  4 结束语

  本设计作为智能电表抄表系统的一部分,目前成功应用于某些远程抄表系统中,由于成本适中、性能稳定,取得了较好的经济效益,具有很好的推广前景,同时经过简单的修改就可以开发出其他的远程抄表系统,如燃气远程抄表系统等。

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