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出脉冲方式技术简单但在传输过程中容易发生丢失脉冲或产生多脉冲现象,而且不能重新发送;而具有串行接口输出方式的智能电表则可以通过相关协议将采集的多项数据进行可靠的远程传输1。因而本文中采用的电能表为具有串行通信接口的智能电表。
3系统硬件电路设计
31系统供电方式设计
由于本模块的使用现场环境相对特殊,故对于电源的设计必须充分考虑到系统供电的稳定性和可靠性。长期以来单片机系统中使用的集成电路器件绝大多数在5V或3V的典型电压下工作。为了避免采用多电源供电方案带来的供电模块设计过于复杂等问题,在设计本单片机系统时所采用的集成器件的典型工作电压均为5V。
在本系统中,220V的单相交流电作为电源输入,输出为稳定的5V电压。供电模块用来实现220~5V的电压转换。设计方案如下:首先220V的交流电通过防雷抗干扰电路,接着利用22018V变压器降压,再经过桥式整流电路得到18V左右直流电压,再接着通过一系列的隔离滤波进入直流转换稳压器件LM2575最终得到系统正常工作所需要的5V电压。另外,考虑到现场存在停电的可能性,还应该设计系统的备用电源。备用电源可以采用比较常见的镍氢电池,当系统正常供电时,电池处于充电状态,对于充电的管理可以选用比较常用的电源充电管理芯片MAX713来管理备用电池的充电过程。当现场停电时,自动转为备用电池给抄表终端系统供电7。
311正常条件下供电电路
系统在正常运行时采用单相交流电源供电方式,提供给单片机稳定的5V电源。可以采用典型的单相桥式整流电路得到18V直流电压,后通过直流转换稳压器件LM2575转换得到系统正常工作所需的5V电压。
312备用电池充电电路
系统在由外部电源正常供电的同时对备用镍氢电池进行充电。备用电池充电电路的功能主要由电源充电管理芯片MAX713来完成。MAX713系列是Maxim公司生产的快速充电管理芯片,适合1~16节镍氢电池或镍镉电池的充电。它可以通过简单的管脚电压配置进行编程来实现对充电电池数量和最大充电时间的控制。当系统失去外部市电供电电压以后自动切换为由备用电池供电。
32系统基本电路设计
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由抄表系统结构原理图可知,抄表终端要使用两个串口分别对上层和下层通信,一个串口用作RS232,用来和电表进行通信;一个串口用作RS485,用来和数据采集计算机通信。由于一般的51单片机只有一个串口驱动器,因此主控制器可以直接选用华邦公司的具有两个串口驱动器的W77E58单片机或者采用一般单r
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