基于GSM的遠(yuǎn)程抄表終端設(shè)計

目前很多地區(qū)的抄表工作是十分煩瑣的，需要安排很多抄收人員逐家逐戶進(jìn)行抄表，然后將數(shù)據(jù)報送到相關(guān)部門，進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入，并計算每家每戶的實際用水電量與應(yīng)繳納實際花費。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)是指利用單片機(jī)系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)自動讀取和處理用戶儀表數(shù)據(jù)，將用戶的水電氣表等儀表的使用信息傳輸?shù)焦芾砥髽I(yè)進(jìn)行綜合處理的系統(tǒng)。它是在有線抄表系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但由于采用的是無線通信等技術(shù)，可以解決有線抄表系統(tǒng)距離受限、組網(wǎng)困難、建設(shè)成本和維護(hù)成本高、功耗較大等問題。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
整個遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)包括光電直讀式表頭、Meter-Bus總線接口電路、GSM模塊、微控制器和自來水公司計算機(jī)監(jiān)控終端5大部分，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。為了降低功耗，本設(shè)計中所有的模塊不一直處于工作狀態(tài)，各個模塊在微控制器的指揮下定時工作，即抄表系統(tǒng)的所有模塊的工作方式為“長時間休眠，短時間工作”。其中，休眠周期(小時、天、周、月)由管理員用計算機(jī)終控端通過GSM模塊發(fā)布。微控制器接收GSM模塊收到的指令后，修改抄表周期，同時根據(jù)設(shè)定的抄表周期通過Meter-Bus接口電路控制光電直讀表頭讀取當(dāng)前的水電量值，然后再利用GSM無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)給計算機(jī)終端，實現(xiàn)定時自動抄表。

本設(shè)計的遠(yuǎn)程抄表終端是由GSM無線通信終端和電能抄表測量端組成。整體設(shè)計框圖如圖2所示。系統(tǒng)選用STC89C52作為系統(tǒng)主控制芯片，單片機(jī)將接收到的表數(shù)據(jù)通過LCD顯示器顯示并通過TC35i模塊發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)。讀表控制中心接收到遠(yuǎn)程抄表終端的數(shù)據(jù)，完成記錄與計價功能。

1．1 主控制器選擇
主控制器選用STC89C52單片機(jī)。STC89C52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes ISP(In-System Programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的FLASH只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP FLASH存儲單元，可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)高性價比的解決方案。工作時單片機(jī)只需定時測量單相脈沖電能表輸入的脈沖，再根據(jù)脈沖數(shù)與用電量之間的比例關(guān)系得到用戶的用電量，定時通過TC35i無線通信終端監(jiān)控發(fā)送用戶的用電量到系統(tǒng)中心計算機(jī)。
1．2 無線通信模塊選擇
無線通信終端采用SIEMENS TC35i作為通信模塊，TC35i可在GSM網(wǎng)中完成語音、數(shù)據(jù)、短消息以及傳真的傳送，具有標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)接口和完整的SIM卡閱讀器，使用簡單。配以MAX3232實現(xiàn)TTL電平到RS232電平的轉(zhuǎn)換，TC35i與GSM 2／2+兼容、雙頻(GSM900／GSM1800)、RS232數(shù)據(jù)口、符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705，易于升級為GPRS模塊，模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短信息。將該模塊和一片微處理控制單元(MCU)組成具有SMS接收和發(fā)送功能的GSM集中抄表終端，即可實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。