現(xiàn)在的城市基本上都在使用管道的煤氣或管道天然氣，而其計量的煤氣表的抄表和統(tǒng)計收費(fèi)就是一個很龐大和頭痛的問題，一些困難是可想而知的。為了解決收費(fèi)抄表等問題，現(xiàn)在已經(jīng)有一些智能的煤氣表開發(fā)使用了，具體有兩種：
一類是參考IC卡電能表利用電磁閥來控制用戶煤氣管道，而它實(shí)現(xiàn)上不現(xiàn)實(shí)，主要是供電問題。
另一類是戶外抄表形式，無需電源只在常規(guī)表具數(shù)碼盤上加入BCD碼輸出電路，將表頭上每一位數(shù)碼接至串行輸出電路即可。抄表時只需將手持抄表器插入戶外插頭即可，但不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表和預(yù)收費(fèi)功能。
但采用2051單片機(jī)來設(shè)計的這款預(yù)收費(fèi)功能的智能煤氣表可以是一種有效的解決方法之一。
一、結(jié)構(gòu)原理
所謂預(yù)收費(fèi)智能煤氣表就是需要先交錢后用氣的煤氣表。為了人性化管理，煤氣表只是提醒用戶交錢，不會因用戶超過預(yù)付款而停止供應(yīng)煤氣。但會督促用戶及時付款。其主要功能有：
1、檢測煤氣表的讀數(shù)，并顯示給用戶。
2、進(jìn)行用氣情況存儲和用氣報警；
3、與煤氣管理計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)抄表、報表的功能。
預(yù)收費(fèi)智能煤氣表的結(jié)構(gòu)框圖如下：
讀數(shù)傳感器把煤氣表的實(shí)際讀數(shù)從煤氣表中取出，再送到單片機(jī)AT892051中去處理，這是關(guān)鍵。單片機(jī)在讀取煤氣表的氣量后，就把數(shù)據(jù)存儲在電可改寫存儲器EEPROM中，停電后也不會丟失數(shù)據(jù)，而管理系統(tǒng)可以通過串行通信來訪問EEPROM進(jìn)行比較和管理。
LCD顯示用于顯示用戶所用的煤氣量以及用戶預(yù)付余款所對應(yīng)的煤氣量。很顯然，LCD是用戶用于監(jiān)視用氣情況的。一般的機(jī)械表是只能顯示歷史用氣的總量，無法詳細(xì)顯示詳細(xì)的用氣狀況的，但用了單片機(jī)就可以完成這些功能的。
聲音報警電路是一種安全防范的預(yù)報電路。在用戶的煤氣量接近預(yù)付款所對應(yīng)的煤氣量時，則產(chǎn)生報警，從而提醒用戶及時付款�？梢栽O(shè)置透支用氣要交違約金的方式來提高報警提醒的作用。
智能煤氣表只是煤氣管理系統(tǒng)的一個檢測終端。所以每臺都需要通過串行接口和計算機(jī)的管理系統(tǒng)的主機(jī)相連。因此需要串行轉(zhuǎn)換電路來把單片機(jī)的串行信號轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的RS-485信號，以供管理的主機(jī)的串行接口接收和發(fā)送。采用標(biāo)準(zhǔn)的RS-485協(xié)議可以提高互換性和維護(hù)的方便。
二、主要電路原理
1、讀數(shù)傳感器電路
智能煤氣表對煤氣的計量原理不改變的，計數(shù)數(shù)碼盤也不改變。因此計量的精度是不變的，為了取得數(shù)碼盤上的數(shù)據(jù)須加讀數(shù)傳感器，在次我們采用永磁鐵和干簧管組成，其取數(shù)原理如圖，用戶使用煤氣時，表盤是轉(zhuǎn)動的，這樣粘貼在上面的磁鐵就一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)它轉(zhuǎn)到干簧管P1時，P1閉合，此時使單片機(jī)的INT0產(chǎn)生中斷，當(dāng)轉(zhuǎn)盤繼續(xù)轉(zhuǎn)到P2時，INT1產(chǎn)生中斷，利用這種方式來取得一周的數(shù)據(jù)，讀數(shù)分辨率決定于磁鐵安裝在哪一位的表盤上，一般可以將磁鐵放在煤氣表的小數(shù)點(diǎn)后的第二位轉(zhuǎn)盤上就可以了，由于采用了兩個干簧管，分辨率可以達(dá)到0.05立方米，如只用一個干簧管，就是一個中斷處理的話就到0。1了。
2、用氣量存儲器
防止單片機(jī)異常等情況發(fā)生時能正常工作，這里采用X5045，帶看門狗的存儲器，容量為512字節(jié)，可以滿足存儲的要求了，具體使用可以參考單片機(jī)與電子制作網(wǎng)中的相關(guān)網(wǎng)頁介紹。
3、按鍵接口電路
在此智能煤氣表中采用2個按鍵，一個是復(fù)位，一個是查詢。
復(fù)位按鍵就是使單片機(jī)復(fù)位的，接VCC和單片機(jī)的RST腳即可；按下后執(zhí)行初始化和自檢功能。
查詢?yōu)榻覶0和GND端，使用計數(shù)中斷來進(jìn)入查詢程序，使用戶可以查看自己的用氣情況。
4、遠(yuǎn)程通信串行接口電路
煤氣計算機(jī)管理系統(tǒng)是一個信息采集管理系統(tǒng)，它由主機(jī)、串行通信線路和智能煤氣表組成。主機(jī)是一臺微型計算機(jī)系統(tǒng)，串行通信采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。智能煤氣表是系統(tǒng)的終端，檢測方式采用廣播方式，由于智能煤氣表采用8位單片機(jī)，所以單個系統(tǒng)最多可以接256個智能煤氣表。
一般情況下，當(dāng)RS-485總線存在短路、開路、簡單空閑時，差分總線電壓為0V，所以在故障情況下的接收器的輸出狀態(tài)是不確定的，為此MAXIM公司把閥值通過芯片內(nèi)整定為-50MV和-200MV，由于上限閥值為-50MV，而故障時為0V從而保證使接收器內(nèi)產(chǎn)生邏輯“1”。
單片機(jī)與主機(jī)通過485通信采用半雙工工作方式，單片機(jī)平時處于接收狀態(tài)，等待主機(jī)的查詢信號。當(dāng)接收到串行口中斷信號時，則單片機(jī)進(jìn)行分析，首先判斷第 9位是否為“1”，是則是地址串行中斷，然后再判斷是否為本機(jī)的地址，是則傳送本機(jī)數(shù)據(jù)到主機(jī)，完了馬上回到接收狀態(tài)，等待下次查詢。
5、電源及供電問題
每個單元有256個用戶組成，采用集中供電的方式解決，就是和485的通信線一個電纜即可。4根線解決，電源和485通信做在一個插頭和插座上。。。。方便實(shí)用。當(dāng)然最好是在套系統(tǒng)中增加一個備用電瓶防停電。
以上是設(shè)計思路供需要的朋友參考。 |
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