1 引言

        目前我國主要是依靠人工抄表收費，但存在入戶難、企業管理費用開支高、效率低等諸多問題，已不能適應社會發展要求．智能化網絡自動抄表系統成為必然趨勢。而自動抄表技術的關鍵是改造傳統的電表電量計量，即傳統電表的電量檢測與控制是實現自動抄表的核心。實現方法眾多，如數字電表、基于IC卡電表等，但我國許多用戶還是采用傳統的磁電式電表。因此改造該電表是首要問題。傳統的磁電式電表檢測是利用紅外檢測、光電檢測等方法，然后利用無線或紅外發送方式傳送到計算機或掌上機，以實現自動抄表。這里提出的無線抄表檢測系統是基于掌上無線近距離抄表系統，檢測電能表的轉數，通過串行通訊口傳送數據到掌上抄表器．從而控制斷／送電。

2 無線抄表系統結構組成

        無線抄表檢測系統由電表檢測單元、掌上抄表器、管理計算機等3部分組成，如圖1所示。

2．1 電表檢測單元

        使用光電頭改造傳統的感應式電能表，以檢測每個用戶電能表的轉數。每片單片機控制8個用戶的電表信息。每個電能表經一路繼電器控制斷，送電功能，采用X24C45型EEPROM兼看門狗電路來保存每個電能表內的轉數數據，并利用PTR2000型無線收發器收發信息。

2．2 掌上抄表器

         掌上抄表器使用功耗低、工作可靠的AT24C512型串行EEPROM存儲器；通過并行輸出的128×64點陣LCD顯示器作為人機界面，顯示抄表提示等信息；通過DS1302器件獲得抄表時間等信息；選用MAX813型電壓檢測器檢測電池供電電壓，同時該器件還具有看門狗的功能；利用PTR2000型無線收發器實現掌上抄表器與電表檢測單元的通訊；并利用MAX232將掌上抄表器的用戶抄表信息傳送到管理計算機，從而實現用戶信息的計算機管理。

2．3 管理計算機

        管理計算機是系統管理級，采用通用的微型計算，操作系統Win98以上。開發環境VB6．0和SQL2000，標準的Win-dows操作界面，使用方便。具有與掌上抄表器通訊、存儲數據、查詢打印電量電費、營業繳費等功能。

3 電表檢測模塊硬件電路設計

         光電采集的電信號通過微控制器單片機處理、存儲數據，當接收到掌上機發送數據命令時，通過無線收發模塊PTR2000將數據發送到掌上機，單片機的P2端口連接繼電器向用戶斷／送電，當用戶欠／補交電費時，通過掌上機的斷／送按鈕發出命令，使單片機接收到繼電器動作命令，從而控制用戶斷／送電。而電表端檢測部分硬件電路包括：光電檢測、非易失性存儲器X24C45、無線收發等模塊。

3．1 光電檢測模塊

        光電檢測模塊是準確測量用戶電表表盤轉數。常用檢測方法：紅外線對射式和反射式。而采用紅外線對射式方法實現該系統設計較復雜，需將用戶電表的表盤打孔。但采用紅外線反射式方法較簡單。只需在用戶的表盤上做明顯標記。因此該系統檢測選用RPR220型反射式紅外線識別傳感器。在用戶的電表表盤的某處用暗色油漆做標記，采用RPR220識別無、有標記處，通過電壓比較器比較輸出高低電平信號，當檢測到有標記時，比較器輸出高電平，發光二極管不發光；當檢測到無標記時，比較器輸出低電平，發光二極管發光。圖2為光電檢測部分電路原理。

3．2 存儲器模塊

        由于該系統檢測模塊需要儲存大量數據，并具有掉電自動保存數據功能，X24C45是按16x16方式組織的SRAM和EEPROM位對位構成的串行256位NOVRAM(非易失性SRAM)，另外，X24C45具有上電時自動調出，掉電時自動存儲(Autostore)數據的功能，所以這里采用  X24C45實現數據存儲功能。上電后，SRAM和EEPROM的數據互相傳送。對SRAM操作，讀寫次數無任何限制。一旦電源電壓降至4．3 V以下，數據便自動從SRAM保存到EEPROM中。為保證數據能夠可靠存入EEPROM，電源電壓不能下降太快，其典型時間為5 ms，帶有電容的系統中一般都能夠滿足。EEPROM具有1 000 000次的存儲壽命，數據可保存100年以上。

         X24C45的讀寫操作都是針對SRAM的，因而其讀寫次數無限制。X24C45內部有8位指令寄存器，單片機通過SK和DI進行訪問。在整個數據操作期間，CE必須保持高電平。圖3為X24C45與AT89C51單片機的接口電路。

3．3 無線收發模塊

         該系統選用PTR2000作為無線收發模塊。該器件是基于nRF401器件的無線數據收發模塊，利用串口傳輸數據。無線數據收發模塊是單片機測控系統的一個特殊執行模塊。單片機間的無線數據傳輸過程：單片機處理需要發送的數據，利用串口將數據傳輸到無線數據傳輸模塊的發送端，串行信號經調制后發送到接收端，單片機利用串口讀取接收端數據，完成無線數據的傳輸。

3．4 看門狗模塊

        看門狗電路是對用電系統突然掉電或欠電壓保護的裝置。該系統選用基于PC817C和LM7805的用電系統的掉電保護裝置，保存每個電能表的轉數數據。該裝置在用電系統出現低電壓尺寸，是由于LM7805穩壓范圍較小，不可能繼續穩定在5 V，所以此時CPU不能接收用電系統欠電壓的低信號，導致數據丟失。而MAX813的掉電保護裝置不會出現上述現象，采用LM2576代替LM7805將得到更寬泛的工作電壓范圍，同時也能輸出更穩定的電壓，使MCU有足夠時間保存數據，這樣可避免MCU因接收不到電壓偏低信號而導致數據丟失。

4 電表檢測模塊軟件設計

        電表端檢測部分所設計包括：主程序、數據信號采集、無線收發(中斷方式)，數據存儲等部分，因此需統籌設計無線收發電路(中斷方式)、存儲器電路。數據信號采集部分軟件設計將采集的信號通過單片機處理將數據保存到存儲器X24C45中，通過無線收發模塊PTR2000接收掌上機發送的命令，單片機執行相應操作，將存儲的數據發送給掌上機系統或控制用戶的斷／送電。同時啟動看門狗電路，防止突然掉電使數據丟失。圖4為電表檢測模塊的主程序流程。

5 結束語

        無線掌上抄表系統是以單片機為控制器，以其高性能、高速度、體積小、價格低廉、穩定可靠的特點應用于該系統。解決了目前傳統抄表中的入戶難、企業管理費用開支高、查表收費人員工作條件差、效率低、勞動強度大等問題。自動抄表系統是我國抄表行業的必然發展趨勢。