电度表信息自动采集终端的设计及防干扰措施

收数据的所有功能，通过串行通信，可以方便地与微处理器相连接。内部具有电压自动控制和电流自动控制，只要通过耦合变压器等少量外围器件即可连接到电力网中。ST7538除了实现电力线载波通信功能外，还具有看门狗、过零检测、运算放大器、时钟输出、超时溢出输出、+5 V电源和+5 V电源输出等功能，大大减少了ST7538应用电路的外围器件数量。该芯片符合欧洲CENELEC(EN50065-1)和美国ECC标准。

1.5 时钟电路模块

时钟电路模块由AT89C51-1和时钟芯片DS12887组成。CPU通过读DS12887的内部时标寄存器即可通过选择二进制码或BCD码初始化芯片的10个时标寄存器得到当前的时间和日历，其内部14 B非易失性静态RAM可供用户使用。对于没有RAM的单片机应用系统，可在主机掉电时保存一些重要数据。DS12887的4个状态寄存器用来控制和指出DS12887模块的当前工作状态，除数据更新外，程序可随时读写这4个寄存器。利用单片机对DS12887进行编程，可方便地实现读数，完成定期抄表等功能。

1.6 工作状态显示模块

工作状态显示模块主要由发光二极管、放大器、AT89C51-2等元件组成。用不同颜色的发光二极管来分别显示电源的通断、链路的连接以及数据的发送等状态。该电路模块具有响应速度快，使用温度范围较大，功耗小，使用寿命长等优点。

1.7 操作键盘模块

操作键盘模块由键盘和AT89C51-2组成。通过操作键盘，可设置一些参数，如终端的地址、各用户的电度表常数等，也可以对单片机发出简单的指令，如显示各项参数、手动需量等。

2 软件设计

结合自动采集终端硬件来设计软件，通过分析要实现的功能，整个程序可分为主程序和中断服务程序模块。系统主程序对系统进行初始化设置，完成上电后对上次停电后的信息处理，采集电能量并进行相应的处理，处于待机状态接收收集站下达的指令，并做分析处理，控制数据传输、链路检查和校对时钟等任务的执行，流程如图2所示。其中，电能量的采集使用定时中断;采样间隔可根据用户电度表容量设置，样机中采样间隔设置为100μm，程序流程见图3。中断服务程序模块有定时中断、通信中断等实时性处理的功能模块。通过各功能模块之间的调用，一层一层地实现程序功能。

3 自动采集终端的抗干扰措施

为了保证采集数据的准确性和数据传输的可靠性，系统必须具有较强的抗干扰性。在系统设计的过程中，采取以下措施来增强系统的抗干扰能力：

(1)采用施密特触发器和积分处理等对脉冲信号进行多次滤波和整形操作，以去除窄干扰脉冲的干扰。

(2)采用光电措施实现主板电路和电度表的隔离以及软件的防干扰处理。

(3)用D触发器对脉冲进行锁存，累加计数后清除。

(4)存储芯片采用具有掉电保护功能的AT24C32，防止因掉电造成数据丢失，电力线调制解调芯片采用具有掉电保护、看门狗等多种功能的ST7538，以防止程序跑飞。

(5)在所有环节中，对传输的数据进行CRC校验，以保证数据的可靠接收。

(6)在软件中对脉冲的边沿抖动进行处理，以防止因“毛刺”现象引起误差。

(7)在CPU处于空闲时，用软件使之进入待机状态，这时CPU不执行任何操作，只有系统中断可以唤醒它，所以相应地对干扰也不敏感。

4 结语

利用硬件和软件防干扰相结合的方法，采用双CPU共用数据存储器技术、脉冲硬处理电路、先进的调制解调和CRC循环冗余编码解码技术，实现了高可靠的脉冲采集，防止了脉冲的漏记和多记，解决了脉冲计数和电力线载波通信的实时性和引脚不足等问题，实现了低成本、高可靠性、高稳定性的电能信息自动采集终端的脉冲计数、分时计费和电力线载波通信功能，形成了功能强大，易维护性强，可扩展性好，安全性高的电能信息自动采集终端系统。这种技术可应用于电子信息、电力、环保、自来水、煤气等行业的检测仪器设备中。随着供电、用电管理系统的不断完善与发展，该系统无疑具有广阔的发展空间和使用价值。