智能高压开关柜自动识别系统研究

无线接收模块同样选用DF接收模块，DF接收模块又可分为超再牛接收模块和超外差接收模块。二者具体的比较这里就不一一列出，如有需要请读者参考相关文献。基于抗干扰能力及和单片机配合工作时的稳定性，本为选用DF超外差RX3600高可靠性高灵敏的接收模块。
触摸屏采用昆仑通态(MCGS)触摸屏TPC1063H，它是一套以嵌入式低功耗CPU为核心(主频400 MHz)的高性能嵌入式一体化工控机。该产品采用10．4英寸高亮度TFT液晶显示屏(分辨率640×480)，四线电阻式触摸屏(分辨率1 024×1 024)，同时还预装了微软嵌入式实时多任务操作系统Win CE．NET和MCGS嵌入式组态软件。

2 无线通信
2．1 编码传输
保证开关柜端的发送模块和接收的后台系统能够可靠地进行数据交换是本系统的技术关键。基于开关拒体和事件类型识别的角度考虑，每个开关柜的地址编码必须不同，每个事件的数据编码也必须不同，这样，当接收端接收到发送端发出的事件编码信号后，方可根据信息编码判断出是某个开关柜发生了某个事件，从而做出相应的动作响应。综合考虑经济成本、通信距离和功耗等因素，本系统选择台湾普城公司
生产的、一种CMOS工艺制造的低功耗、低价位、通用编码芯片PT2262作为无线数据编码芯片。
PT2262采用CMOS工艺制造，功耗低，外部元器件少，工作电压范围宽(2．6～15 V)。芯片有12位(A0～A11)三态地址端管脚(悬空、接高电平、接低电平)，通过任意组合可提供531 441地址码，PT2262有6位(D0～D5)数据管脚，设定的地址码和数据码从17管脚输出，可用于无线发射电路。

编码芯片PT2262每次发射时，至少发射4组字码，发送的编码信号是由地址码、数据码、同步码组成的一个完整码字。设计时，可将编码芯片PT2262的D0接高电平，D1～D3接低电平，其余悬空。图4所示是系统无线输出端的波形图。其中数据码输出的波形如图4(a)所示，而将一组字码放大后的波形图如图4(b)所示，每个地址码和数据码用两种咏冲宽度表示。两个窄脉冲表示“0”．两个宽脉冲表示“1”，前一个窄脉冲后一个宽脉冲表示F“悬空”，同步码为一个同步头和一个时间较长的低电平组成。通过判断脉冲的宽窄即可判断编码信息。
2．2 软件解码
PT2272是通常与PT2262配套使用的硬件解码芯片，当PT2272接收到与其地址码相同的PT2262编码时，才能有效解码，驱动数据管脚输出编码中对应数据位。对于多发送端的解码任务，需采用多片PT2272进行解码，且由于PT2272芯片解码属于固定解码，不便于现场频繁更改和系统扩展。因此，本系统采用C8051F330单片机进行软件解码。
C8051F系列单片机足完全集成的混合信号系统级芯片(SoC)，具有与8051兼容的高速CIP-51内核，与MCS-51指令集完全兼容，片内集成了数据采集和控制系统中常用的模拟、数字外设及其他功能部件；内置FLASH程序存储器、内部RAM，大部分器件内部还有位于外部数据存储器空间的RAM，即XRAM。C8051F单片机具有片内调试电路，通过4脚的JTAG接口可以进行非侵入式、全速的在系统调试。

C8051F330单片机的流程图如图5所示。首先进行初始化，初始化完成后，开始接收子程序。先检测数据头的高电半(经过反向后的)，有数据头才开始然后计算两个脉冲之间的宽度，并判断脉冲的宽窄，误差限制在5％以内。连续接收24个脉冲为一次正确接收，连续三次接收正确后认为数据有效，置接收完成标志，返回主程序。主程序判断接收完成标志后进入解码子程序。解码子程序根据数据头后相邻的两个脉冲的宽窄判断该数据是‘0”(两个窄脉冲)、“1”(两个宽脉冲)还是“F”(前一个窄后一个宽)。顺次解码12位数据，解码成功后，再将解码结果传送给后台的触摸屏，进入下一次解码。
2．3 硬件抗干扰
在无线通讯中使用单片机会对通讯系统造成严重的干扰，根据文献，设计时应采取以下抗干扰措施：
(1)收发模块应采用目前同家允许无线遥控使用的频率315 MHz；
(2)对于单片机振荡频率，为了解决单片机运行速度与电磁干扰的矛盾，应采用频率为4 MHz的晶体。
(3)另外，就是隔离。为了有效抑制单片机对接收模块的电磁干扰，建议采用电源隔离和端口隔离等措施。端口隔离可采用三极管或比较器。

3 结语
本系统针对智能高压开关柜的自动识别任务进行了系统开发，采用了超外差的无线通信和基于单片机的软件解码技术，充分利用了超外差可靠的短距离通信品质以及软件解码的简单、灵活的特点，该产品样机目前已成功应用于现场运行中，取得了良好的应用效果。
本项目成果的投入使用将对因误操作引起的人身威胁和伤害具有重要意义。