1引言

　　遠程抄表系統不僅能夠節約人力資源，更重要的是可提高抄表的準確性，減少因估計或謄寫而造成的帳單出錯，所以這種技術越來越受到用戶歡迎。遠程抄表系統一般包括3個部分：上位機、集中器和采集終端。其中采集終端是介于集中器和電能表之間的中間設備，主要具有電量數據采集、處理、存儲及轉發等功能;根據電能表的不同，電量采集終端以智能通信方式（規約）或脈沖采集方式采集數據，并以一定的算法或程式將采集數據加以周期性和選擇性的存儲，同時將實時或歷史電量數據以集中器要求的格式和內容傳遞給集中器。

　　由于基于RS485總線的遠程抄表系統不僅成本比較低，而且具有數據傳輸穩定、可靠性高、傳送距離較遠、速度快、抗干擾能力強等優點，所以本文介紹一種基于RS485總線的遠程抄表系統采集終端的設計，這種采集終端不僅能夠采集脈沖式電能表的電量數據，而且能夠采集帶RS485接口的電能表的電量數據。

　　2采集終端的硬件設計與實現

　　2.1采集終端的總體設計

　　采集終端的硬件結構如圖1所示。

　　圖1采集終端的硬件結構框圖

　　采集終端的微處理器采用菲利浦的一款基于ARM7內核的控制器LPC2131，他有8kB的片內靜態RAM和32kB的片內FLASH程序存儲器，有2個32位的定時器，2個16C550工業標準UART和2個高速I2C總線，此外，他還在片內集成了看門狗和實時時鐘。

　　此采集終端用兩個UART擴展了2個RS485接口，其中RS485接口1和集中器進行通信，RS485接口2和帶RS485接口的電能表進行通信。

　　存儲器采用串行E2PROMAT24C256，串行E2PROM具有體積小、功耗低、硬件接口簡單等特點，他可以直接掛接在LPC2131的I2C總線上。

　　本采集終端通過SPI接口來擴展I/O，其中擴展16路I/O輸入用于16路脈沖輸入，另外擴展16路I/O輸出用于數碼顯示電路。

　　采集終端的地址用8個地址開關來進行設置，另外用一個模式選擇開關來選擇采集終端是工作在脈沖式電能表模式還是工作在RS485電能表模式。

　　2.2脈沖采集電路的設計與實現

　　本采集終端的脈沖采集電路用SPI接口擴展I/O輸入來實現。其硬件電路圖如圖2所示。

　　圖2脈沖采集電路

　　SPI接口通過兩片74HC165來進行I/O擴展。74HC165是一種8位并入串出的移位寄存器，其中CLK和CLKIN為其時鐘輸入端;QH和QH為一對邏輯電平相反的串行數據輸出端;SER為級聯輸入端;SH/LD為預置控制端，他為低電平時，并行數據端的數據置入74HC165的內部寄存器，為高電平時，則進行串行移位操作。兩片74HC165之間通過級聯方式進行連接，他們的CLK和SPI接口的SCK相連，由于此SPI接口還要通過兩片74HC595來擴展數碼顯示電路，為了使SPI時序能夠同時滿足這兩種芯片的時序要求，所以SPI的SCK直接和74HC595的SCK相連，而通過反相器和74HC165的CLK相連，通過一條I/O線nCS來對數據輸入和移位操作進行控制。當nCS輸出低電平時，則16路脈沖量進入74HC165的內部寄存器，而當nCS輸出高電平時，則16路脈沖數據通過串行輸入端MISO輸入。在脈沖輸入時為了消除抖動，特意在輸入時加上電容和施密特觸發器進行消抖處理。