基于ARM7 LPC2148便攜式抄表器的設(shè)計(jì)

自動(dòng)抄表系統(tǒng)（automatic meter reading system，amrs）是一種不需要人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)就能完成抄讀用戶用電量的智能化管理系統(tǒng)，近年來(lái)，這一技術(shù)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)運(yùn)而生，而發(fā)展非常迅速，他的最終目的是自動(dòng)、集中、定時(shí)地抄錄各用戶的用電量，這對(duì)于提高電力部門(mén)的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益有著十分重要的意義。 在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，除了使用rs485總線、電力線載波或電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊外，有些時(shí)候需要工作人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，便攜式抄表器作為十分便捷的現(xiàn)場(chǎng)抄表工具，是自動(dòng)抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集手段的一個(gè)十分有效的補(bǔ)充，有著十分廣闊的市場(chǎng)前景。1 智能電表抄表系統(tǒng)簡(jiǎn)介智能電表抄表系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，智能電表通過(guò)采集器連接到集中器上，集中器每隔一定的時(shí)間（具體時(shí)間可以設(shè)置）對(duì)電表采集一次數(shù)據(jù)，并保存到集中器中的存儲(chǔ)器里，集中器通過(guò)電力線載波或者電話線可以直接將采集到的數(shù)據(jù)上傳給系統(tǒng)主機(jī)，便攜式抄表器的主要任務(wù)是用自己的指令解釋并運(yùn)行上位機(jī)所編的程序，現(xiàn)場(chǎng)采集集中器或者智能電表的數(shù)據(jù)，更新數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容，通過(guò)抄表器上的usb接口可以將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理、存檔。從而實(shí)現(xiàn)電表到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸、處理、打印等工作，免去了大量的手工勞動(dòng)，極大地提高了勞動(dòng)效率。便攜式抄表器作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的必要工具。他有鍵盤(pán)輸入，可以手動(dòng)查詢、更新數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)；大屏幕lcd點(diǎn)陣顯示，良好的人機(jī)對(duì)話界面；512 kb flash ram，用于存放系統(tǒng)配置文件、程序及數(shù)據(jù)庫(kù)文件；1個(gè)rs 232接口，一個(gè)usb接口，1個(gè)紅外轉(zhuǎn)發(fā)器，實(shí)現(xiàn)與智能電表、集中器的有線或紅外通訊。rs 232和紅外接口完成對(duì)每個(gè)電表的數(shù)據(jù)采集工作，并可通過(guò)該接口對(duì)集中器或智能電表進(jìn)行設(shè)置、修改。usb接口完成同計(jì)算機(jī)的通訊，可以將抄表器中的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，也可以接收計(jì)算機(jī)下傳的程序文件及其他系統(tǒng)配置文件。2 基于arm7 lpc2148便攜式抄表器的硬件設(shè)計(jì)

lpc2148是philip公司推出的基于arm7 tdmi內(nèi)核的精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)的32位高速處理器。他的工作電壓為3.3 v，內(nèi)核工作電壓僅為2.5 v，大大降低了芯片的功耗。他主要帶有32 kb+8 kb與usb dma共用的片內(nèi)靜態(tài)ram和512 kb的片內(nèi)flashi程序存儲(chǔ)器。128位寬度接口／加速器可實(shí)現(xiàn)高達(dá)60 mhz工作頻率?？赏鈹U(kuò)eprom，sdram，flash，ram，usb，lcd；通過(guò)片內(nèi)boot裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程／在應(yīng)用編程(isp／iap)。單個(gè)flash扇區(qū)或整片擦除時(shí)間為400 ms。256字節(jié)編程時(shí)間為1 ms；6路pwm調(diào)制輸出，可用于控制蜂鳴器輸出不同聲音，提示系統(tǒng)各類(lèi)信息；usb 2.o全速設(shè)備控制器具有2 kb終端ram。此外，lpc2148提供8 kb的片內(nèi)ram，可通過(guò)dma訪問(wèn)usb；14路10位a／d轉(zhuǎn)換器，可用于系統(tǒng)電池檢測(cè)；低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘(rtc)具有獨(dú)立的電源和特定的32 khz時(shí)鐘輸入，可用于紀(jì)錄抄表時(shí)間；多個(gè)串行接口，包括2個(gè)uart(16c550)、2個(gè)高速i2c總線(400 kb／s)、spi和具有緩沖作用和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可變功能的ssp；2種低功耗模式：空閑和掉電。根據(jù)需要設(shè)置不同的工作方式，可以降低系統(tǒng)功耗。

便攜式抄表器以plc2148控制單元為核心，主要由電源供給電路、紅外通信電路、鍵盤(pán)顯示電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、rs 232接口電路、usb 2.o計(jì)算機(jī)接口電路和能源控制電路等部分組成，其硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。考慮到便攜式抄表器的低功耗、經(jīng)濟(jì)高效、性能穩(wěn)定、接口電路簡(jiǎn)單和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，因此，選擇合適的電路芯片至關(guān)重要。2.1 rs 232接口電路

rs 232串口電路，采用maxim公司的max3111e串行異步收發(fā)器，硬件上無(wú)需任何其他外圍器件，使用一個(gè)芯片即可實(shí)現(xiàn)uart接口的微控器與pc進(jìn)行異步數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)其3.3 v供電性能更是適合低功耗設(shè)備的應(yīng)用。

考慮到抄表工作人員會(huì)隨時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)集中器的數(shù)據(jù)讀取和參數(shù)設(shè)置，而集中器一般都帶有rs 232接口，故在抄表器中設(shè)計(jì)rs232接口電路是必須的，因lpc2148的2個(gè)uart口已經(jīng)被占用，所以考慮采用spi接口，通用pc機(jī)的rs232接口為通用異步接口uart，而spi則為同步串行協(xié)議，所以必須考慮同步與異步之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)中采用max3111e串行異步收發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其接口電路如圖3所示。lpc2148的mosi1與din連接作為發(fā)