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水表智能抄表系统中应用

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2010-04-02  来源:中国智能家居联盟  浏览次数:459
    1.水表智能抄表系统简介
    目前,自来水表都是机械式的,而且多数自来水表都装在户内,这给水表抄表员带来了很大的麻烦。当抄表员抄表时,必须挨家挨户用肉眼读取水表的读数,然后登记在随身携带的小本子上。回去以后,还要由专门的电脑输入员把水表读数输入到计算机中的数据库里,计算出本月的用水量,再打印出本月各用户应交的水费。这一过程不但工作量大,而且很容易出错。现在得理上海电子有限公司开发出了智能水表,对机械水表中的指针转过的圈数进行计数,通过串口 RS422 发送水表读数。这给自来水表的智能抄表系统奠定了基础。
自来水表的智能抄表系统框图如图1所示。
    用户的机械式水表改装成智能水表后,连接到装在楼底下的汇集器上。汇集器每隔一定的时间(具体时间可以设置)对智能水表采集一次数据,保存在存储器里。如果该楼梯的用户数大于16个或连线超过500m时,需在智能水表与汇集器之间加中继器,以增加驱动能力。智能抄表系统中的核心部分是便携式抄表手机。它的主要任务是用自己的指令解释并运行上位机所编的Foxpro程序;采集汇集器或者智能水表的数据,更新数据库中的内容;并与上个月数据相比较,计算出用水量并当场打印账单,由抄表员将各用户的账单放到楼梯口的用户信箱中;通过手机上的USB接口可以将数据传输给计算机,由计算机进行处理、存档。从而实现了水表到计算机的数据自动采集、传输、处理、打印等工作,免去了大量的手工劳动,极大地提高劳动效率。
    抄表手机是连接上位机与汇集器、智能水表的核心部分。它有键盘输入,可以手动查询、更新数据库中的数据;大屏幕LCD点阵显示,良好的人机对话界面;16MB FLASH RAM,用于存放系统配置文件、程序及数据库文件;2个RS232接口,一个USB接口。其中一个RS232接口连接红外转发器,实现同智能水表、汇集器的有线或红外通讯,完成对每个水表的数据采集工作,并可通过该接口对汇集器或智能水表进行设置、修改。另一个RS232接口作为与微型串口打印机的通讯口。USB接口完成同计算机的通讯,可以将抄表手机中的数据传送给计算机,也可以接收计算机下传的DBF和PRG文件及其他系统配置文件。

 
    2 32位机S3C44B0X在智能抄表系统中的应用
    S3C44B0X CPU是SAMSUNG公司推出的基于ARM7TDMI核的精简指令系统的32位高速处理器。它的工作电压为3.3V,内核ARM7TDMI的工作电压仅为2.5V,大大降低了芯片的功耗。S3C44B0X带有:①8个 MEMORY BANKS?用于管理外部存储器,最大存储容量达到256MB。可外扩EPROM SDRAM FLASH RAM USB LCD。每个Bank支持8/18/32位的数据格式,可寻址32MB(除BANK0,其后4MB保留给内部寄存器使用)。其中BANK0专用于系统启动,因此它的存储器必须是线性寻址并且有记忆功能;BANK8、7专用于SRAM、FP/EDO/SDRAM等;②LCD控制器支持单色、4、16级灰度的LCD模块;支持4位的单双行扫描、8位的单行扫描形式的显示类型;支持的主要显示点阵为:640×480? 320×240 160×160等;③两路UART口,最高波特率为115200baud,支持IrDA 1.0,可用于红外通讯;④5路PWM调制输出,可用于控制蜂鸣器输出不同声音,提示系统各类信息;⑤71个I/O口,包括8个外部中断源,可用于键盘、LCD背光、照明控制等;⑥8路10位A/D转换器,可用于系统电池检测;⑦带日历功能的系统实时时钟,可用于纪录抄表时间;⑧内置的PLL锁相环可以设置系统工作频率,最高达73MHz;⑨4种系统工作模式:正常、慢速、闲置和停止模式。根据需要设置不同的工作方式,可以降低系统功耗。 
    用S3C44B0X实现智能抄表手机功能的硬件连接图如图2所示。
 


    2.1 S3C44B0X与SDRAM HY57V161610D的连接
    在抄表手机中运行的是一个自己编写的小型操作系统。它拥有自己的文件系统,能够解释并运行上位机所编写的Foxpro程序。由于牵涉到对数据库的操作,系统所需的内存较大。本系统选择了HYUNDAI公司的SDRAM-HY57V161610D。它的数据宽度为16位,由两个BANK组成,共2MB的存储容量。由于S3C44B0X的BANK6、7支持SDRAM?因此它与HY57V161610D的连接相当简单?不需要软件驱动程序,只要设置两个寄存器即可。在BWSCON寄存器中设置BANK6的数据宽度为16位,在BANKCON6寄存器中设置MT=0X3,Trcd=0X0,SCAN=0X0。

    2.2 S3C44B0X与FLASH KM29U128T的连接
    抄表手机中保存抄表所得的数据库。当用户较多时,数据库会占用较大的存储空间。特别是当进行一个月用水报表分析时,汇集器每隔一小时(或者更短)就存储一次数据,抄表手机必须读取这一个月的全部数据。此时的数据库是相当庞大的。因此选择了SAMSUNG公司的FLASH-KM29U128T,该FLASH存储容量达16MB,足够数据库存储使用。它的不足之处是:它不是线性寻址的,存储速度较慢;读写比较麻烦,必须按页为单位(512字节)进行读写,每次写之前必须对该页所在的BLOCK进行一次擦除;而且它并不保证每个BLOCK(32PAGE为一个BLOCK)都是好的,坏率为1%,但它保证前两个BLOCK肯定是好的。

    利用前两个BLOCK建立一个FAT表,用逻辑的BLOCK号对应物理上的BLOCK,每次读写都对逻辑上的BLOCK进行操作。在每次写操作时都进行一次读操作,与所写的内容进行比较。如果发现有所不同,就再写一次;若再错就认为该BLOCK坏了,做好标记并找后面好的BLOCK来代替,这样能保证逻辑上的BLOCK都是好的。

    2.3 3C44B0X与LCD TCM-A0902的连接
    3C44B0X自带LCD控制模块,但它并不支持所有点阵形式的LCD。为了充分利用该芯片,可以选它所支持的LCD。但如果一定要用其他的LCD,这也没关系,因为对LCD的操作就象对其他的存储器操作一样简单。
    本系统选用的是EPSON公司的TCM-A0902、单色、320×200。直接使用3C44B0X的BANK4来控制。由于3C44B0X是高速处理器,因此在对LCD操作时加入了软延时。
LCD显示满屏的程序如下:
#define LCDCMD volatile unsigned char 0x8000000?
#define LCDDATA volatile unsigned char 0x8000001?
void Lcd_Displayfull void //显示满屏
? int j;
U8 I k;
LCDCMD=PASET; //页面设置,page0
LCDDATA=0x0;
LCDCMD=CASET; //列设置, column0
LCDDATA=0x0;
LCDDATA=0x0;
For i=0?i<25 I++ //从第0页到24页
? for j=0?j<320?j++ //从第0列到319列
? LCDCMD=MWRITE; //写命令
LCDDATA =1cd_disp I j; //写数据
For k=0?k<3?k++; //软延时
?
LCDCMD=RETURN; //换页
?
    2.4 3C44B0X与USB9603的连接
    由于抄表手机抄表所得的数据是以数据库的形式传送给上位机,当数据库较大时不可能通过串口传送。USB通讯时,最高理论传输速率可达到12MB/s,因此可以通过USB来传送数据库。由于3C44B0X不带USB接口,因此必须外扩一个USB接口。
    本系统选用NATIONAL公司的USBN9603。它是9602的改进型,对9602存在的一些缺陷作了改正,并减少了部分寄存器,使得对USB通讯的编程相对简单了许多。由于牵涉到对FLASH的操作,USB的通讯速率并没有想象的那样高。下传数据库时,由于要对FLASH进行写操作,USB的传输速率只有200KB/s?但是上传时只对FLASH进行读操作,USB的传输速率就明显快多了,可以达到800KB/s。因此,选择何种FLASH,如何对FLASH进行编程,对USB的传输速率有较大的影响。

    2.5 抄表手机其他部分
    抄表手机还包括键盘输入、串口通讯、电池检测等部分。这几部分比较简单。比如键盘输入部分:如果想用键盘中断,只要用外部中断EINT4、5、6、7,因为这四个中断源的中断入口地址是同一个,再加上几个普通的I/O口就可以组成一个中断键盘。如果想改成扫描键盘,那也很简单,只要把EINT4、5、6、7设置成I/O口功能就可以了,硬件上不需要作任何改动。串口通讯也很简单,只要在S3C44B0X的UART口上外接一片MAX232电平转换芯片就可以实现标准的RS232通讯功能。电池检测部分只要把来自电池部分的电压连接到某个A/D口就可以了。如果所用的电池电压高于S3C44B0X的工作电压(3.3V),通过电阻分压后再接到A/D口。
 
    由于FLASH KM29U128T不是线性寻址的?不能作为系统启动之用。因此,需要一片线性寻址的EEPROM 如29EE010?作为系统初始化使用。它的主要任务是初始化系统,把存于FLASH中的操作系统调入SDRAM中运行。因此,EEPROM的容量不需很大。硬件连接时注意EEPROM的片选信号应接S3C44B0X的BANK0?NGCS0。
    自来水表的智能抄表系统是个比较大的系统,本文只涉及到它的核心部分,而且是硬件部分。软件部分的工作量也较大,要能够用S3C44B0X的指令解释并运行FOXPRO程序。以ARM7TDMI为内核的S3C44B0X能够在SDT2.5的调试平台上用标准C语言进行编程调试、软件仿真,大大缩短了软件的开发周期。
 

 
 
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