2.1電能計量與采集
　　計算某一負載的電能W可對瞬時功率p在一段時間Δt內積分得到。
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　　電能的計量采用美國AD公司專門設計的一款高準確度電能測量集成芯片AD7755［1］。它的精度高，在500∶1的動態范圍內誤差小于0.1%，且芯片外圍電路簡單，便于系統的開發。引腳V1P、V1N為電流通道的正、負模擬輸入端(差動輸入)，正常工作最大信號電平為±470mV。V2P、V2N為電壓通道的正、負模擬輸入端(差動輸入)，正常工作最大輸入電壓為±660mV。芯片引腳F1和F2以較低頻率形式輸出有功功率平均值，它們能直接驅動機電式計度器或微控制器(MCU)接口。引腳CF以較高頻率形式輸出有功功率瞬時值，用于校驗或與MCU接口。
　　電表數據的采集過程是：首先對輸出脈沖計數，然后乘以每個脈沖代表的電量。實現時可利用單片機AT89S51對外部脈沖的計數功能。數據顯示采用十進制數來表示用戶當前的用電量。
2.2多用戶抄表設計
　　為了降低系統成本，采用多用戶共用通信模塊的多機通信功能［2］。在單片機串行口控制寄存器SCON中有一位多機通信控制位SM2。當串行口以方式2或3(9位異步通信方式)接收數據時，若SM2=1，則僅當接收到的第9位數據為1時，本幀數據才裝入接收緩沖區SBUF，且置接收中斷標志位RI為1，向CPU發出中斷請求信號；若第9位數據為0，則不產生中斷請求信號，數據將丟失。SM2=0時，則接收到一個數據字節后，不管第9位是0還是1，都產生中斷標志，將接收數據裝入SBUF。本系統中多用戶數據傳輸的實現如下圖所示。

　　主從式多用戶數據傳輸的實現過程如下：首先，由系統初始化程序分別將主機和從機的串行口編程為方式2，REN=1，允許串行口中斷，主機置SM2=0，從機置SM2=1；其次，主機向各從機發送地址“01”，各從機接到數據后進入中斷服務程序，判斷地址是否與本機地址一致。在此期間只有從機1的地址與“01”相符，因此置SM2=0，向主機傳送數據。數據傳送完畢，從機置SM2=1，主機向從機2發送地址信息并等待接收數據。所有從機數據傳送完畢，程序循環進行。
　　圖3和圖4分別為多用戶數據傳輸中主機和從機的數據傳輸程序流程圖(以兩個從機為例)。

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　　通信控制單元是數據采集、傳輸子系統的核心部分，它通過AT指令實現對短信收發模塊的控制，把電能數據以短消息的形式送至管理端，并通過接收到的控制字符采取相應的控制動作。
　　AT指令是短信收發模塊與外部控制設備之間的接口。為了實現短消息的收發和系統的控制與管理，可通過設定特征字符的方法實現通訊控制模塊和短信收發模塊之間的數據傳輸。通信控制模塊通過串行口與GSM模塊進行數據傳輸。此模塊工作時，如接收到GSM模塊傳送的數據，便進入串口中斷服務程序。在中斷服務程序中，對接收到的數據進行檢測，如果檢測到某一特征字符便調用相應的子程序。
2.4GSM模塊
　　本系統采用的GSM模塊為WAVCOME最新推出的新一代GSM模塊Q2403A，它與GSM phase2/2+兼容、雙頻(GSM900/GSM1800)、RS232數據口，符合ETSI標準且易于升級為GPRS模塊；該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標準的AT命令接口，為數據、語音、短信息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應用開發及設計。
　　短消息服務(SMS)屬于GSM第一階段(Phase1)的標準，是通過手機發送和接收有限長度的文本信息的功能。文本信息是詞語、數字和字母的組合，一條短消息可以包含160個英文字母(7bit編碼，文本模式)或70個非拉丁字母(16bit編碼，PDU模式)，如中文漢字或阿拉伯字等Unicode編碼［3］。系統中為了使發送的每一條短消息能夠最多的承載用戶數據可將GSM模塊設定為文本模式。?

　　管理中心的計算機為整個抄表系統的核心部分。由它發出抄表指令，并通過對數據庫中數據的統計、分析，發出切斷或接通用戶電源的控制指令。
　　管理端的應用軟件是在Visual Basic的環境下開發的。通過DAO(Database Access Object)模式，Visual Basic提供對數據庫的支持。DAO模型是設計關系數據庫系統結構的對象類的集合。它們提供了管理關系數據庫系統所需要的全部操作的屬性和方法，這其中包括創建數據庫，定義表、字段和索引，建立表間的關系，定位和查詢數據庫等。管理中心的應用軟件所具有的功能有：數據處理、數據分析、控制、報表輸出等。
　　以上所述只是抄表系統的基本框架，為了實現抄表、繳費、查詢一體化，可將用電管理中心與定點收費銀行聯網，每到繳費期間系統自動劃掉用戶繳費卡上的本月電費。此外，管理中心還可通過無線網絡與用戶手機聯系起來，如發現繳費卡上的金額低于某一值，可通過短信息的方式通知用戶。這樣不僅提高了用電管理的工作效率，還方便了廣大用戶。本系統中，若采用CDMA收發模塊，則可同時在GSM和CDMA網絡完成電表數據自動抄收。

　　(1)垃圾短信。短信收發模塊有時會收到系統消息或其他垃圾短信，如果不能識別這些短信將會使系統的運行不穩定，造成傳輸錯誤；(2)系統的安全性。因為數據的傳輸是靠特征字符來實現的，如果模塊收到的垃圾短信是以英文方式發送的話，系統的安全性將受到極大威脅。對以上問題采取如下辦法解決：
　　(1)通過特征字符來識別垃圾短信。例如，現在民用短消息一般為中文短消息，而中文短消息是不含特征字符的，這樣便可拒絕部分垃圾消息。對于英文短消息則通過加密處理來解決。(2)為了提高系統的安全性，在控制字符后再加類似密碼的一定位數的字符或數字，如加6位數字“121212”。當檢測到有控數字符時，首先啟動密碼檢測子程序，檢測的結果中如果沒有“121212”，或與“121212”不符，則新收到的短消息被認為是垃圾短信，不予處理。這樣便可大大提高系統的安全性。?