來源：internet 作者：忻龍彪 桂垣 武斌

    摘要：介紹了一種基于can總線的電力抄表方案，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟硬件，并詳細(xì)地闡述了其工作原理。該系統(tǒng)利用at89c52微處理器與多片8259a中斷控制器配合，實(shí)現(xiàn)分布式的電表數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸、存儲(chǔ)以及顯示等功能。針對采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度低的問題，采用了中斷采集方式，不僅提高了采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，而且提高了系統(tǒng)的可靠性。

    關(guān)鍵詞：can總線；中斷方式；準(zhǔn)確度；電力抄表系統(tǒng)

    can總線簡介

    can為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息；can網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求；can采用非破壞性總線仲裁技術(shù)；can只需通過報(bào)文濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)；can的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km(速率5kbit/s以下)，通信速率最高可達(dá)1mbit/s(此時(shí)通信距離最長為40m)；can的每幀信息都有crc校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低；can的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纜，選擇靈活。

    系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)由以下部分組成：脈沖電度表、電量采集器、can轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器、上位機(jī)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

    圖1　電力抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

    由圖1可知，電量采集器實(shí)時(shí)采集居民樓脈沖電度表輸出的脈沖信號(hào)，經(jīng)can接口傳至can總線上，再經(jīng)can轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換和modem實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的通信，從而完成數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、計(jì)量、顯示等功能，對整個(gè)小區(qū)每個(gè)用戶的情況實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

    系統(tǒng)工作原理

    電度量的采集

    根據(jù)轉(zhuǎn)盤式電度表的結(jié)構(gòu)，它的脈沖與轉(zhuǎn)盤所轉(zhuǎn)的圈數(shù)成正比，脈沖數(shù)累計(jì)后再乘以系數(shù)即可得到相應(yīng)的電度量。為提高脈沖計(jì)量的準(zhǔn)確性，軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用定時(shí)連續(xù)采樣的方法。一個(gè)有效的電脈沖寬度在50ms以上，設(shè)計(jì)采用的定時(shí)周期為16ms.對于正常脈沖，定時(shí)采樣連續(xù)測得脈沖為高電平的次數(shù)≥2，見圖2。若脈沖寬度太小，測得次數(shù)不夠2次，這時(shí)可以把這個(gè)脈沖去掉。

    圖2　脈沖采樣檢查示意圖

    電量采集器

    電量采集器的主要功能是對脈沖數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)以及與上位機(jī)通信。它的核心器件是at89c52微處理器與中斷控制器8259a.系統(tǒng)中，中斷源超過8級，故8259a采用級聯(lián)方式。每個(gè)電量采集器下有5片8259a級聯(lián)，從而滿足32路電量信號(hào)的輸入。電量采集器的原理框圖如圖3所示。

    圖3　電量采集器原理框圖

    系統(tǒng)中，8259a用來配合at89c52控制外部中斷源。8259a為at89c52分析、判斷、決定中斷請求信號(hào)的優(yōu)先權(quán)。來自多個(gè)電表的中斷信號(hào)經(jīng)輸入處理電路后被送到8259a.其中的一路為高電平時(shí)，8259a的irr(中斷請求寄存器)相應(yīng)位置位；接著，8259a對其irr和imr(中斷屏蔽寄存器)提供的情況進(jìn)行分析處理，當(dāng)某路中斷源未被imr屏蔽，且該路中斷源的優(yōu)先級別高于cpu正在處理事務(wù)的級別時(shí)，8259a的17 引腳產(chǎn)生一個(gè)高電平，再經(jīng)過專門的中斷申請與響應(yīng)電路變?yōu)榈碗娖剑拖騛t89c52提出中斷請求，而其余的中斷信號(hào)排隊(duì)等待并保存。這樣脈沖信號(hào)就不會(huì)丟失，保證了系統(tǒng)采集信號(hào)的準(zhǔn)確度。之后，儀表技術(shù)與傳感器得到中斷申請的at89c52會(huì)比較當(dāng)前運(yùn)行程序與中斷申請的優(yōu)先級別，經(jīng)中斷申請與響應(yīng)電路向8259a發(fā)回中斷響應(yīng)信號(hào).這時(shí)，at89c52轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。

    為保護(hù)采集到的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)中采用了存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)區(qū)可分為兩個(gè)區(qū)：一個(gè)工作區(qū)，存儲(chǔ)實(shí)時(shí)的電度量，隔一定時(shí)間刷新1次；一個(gè)備份區(qū)備份6個(gè)月的電度量，以防有用信息的丟失。

    為方便用戶查詢，系統(tǒng)可在采集器中設(shè)計(jì)顯示電路lcm103，實(shí)現(xiàn)就地顯示。把它的引腳cs、wr、da2ta和單片機(jī)的相關(guān)接口連接就可以實(shí)現(xiàn)其顯示功能。多個(gè)中斷源的數(shù)據(jù)在lcm103中采用輪流顯示方式。lcm03的1