基于GSM的遠程抄表終端設計

摘要：介紹了遠程抄表系統終端的硬件結構與軟件流程設計，STC89C52單片機作為主控單元，TC35i作為GSM通信模塊，實(shí)現電表數據的采集和遠程無(wú)線(xiàn)傳輸。該系統具有成本低廉，運行高效可靠的特點(diǎn)，可實(shí)現遠程抄表要求，解決了人工抄表效率低，準確率低的問(wèn)題，具有巨大的市場(chǎng)發(fā)展潛力。
關(guān)鍵詞：TC35i；STC89C52；遠程抄表；GSM；抄表終端

目前很多地區的抄表工作是十分煩瑣的，需要安排很多抄收人員逐家逐戶(hù)進(jìn)行抄表，然后將數據報送到相關(guān)部門(mén)，進(jìn)行數據的錄入，并計算每家每戶(hù)的實(shí)際用水電量與應繳納實(shí)際花費。遠程抄表系統是指利用單片機系統和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )等技術(shù)自動(dòng)讀取和處理用戶(hù)儀表數據，將用戶(hù)的水電氣表等儀表的使用信息傳輸到管理企業(yè)進(jìn)行綜合處理的系統。它是在有線(xiàn)抄表系統的基礎上發(fā)展起來(lái)的，但由于采用的是無(wú)線(xiàn)通信等技術(shù)，可以解決有線(xiàn)抄表系統距離受限、組網(wǎng)困難、建設成本和維護成本高、功耗較大等問(wèn)題。

1 系統硬件電路設計
整個(gè)遠程抄表系統包括光電直讀式表頭、Meter-Bus總線(xiàn)接口電路、GSM模塊、微控制器和自來(lái)水公司計算機監控終端5大部分，其結構圖如圖1所示。為了降低功耗，本設計中所有的模塊不一直處于工作狀態(tài)，各個(gè)模塊在微控制器的指揮下定時(shí)工作，即抄表系統的所有模塊的工作方式為“長(cháng)時(shí)間休眠，短時(shí)間工作”。其中，休眠周期(小時(shí)、天、周、月)由管理員用計算機終控端通過(guò)GSM模塊發(fā)布。微控制器接收GSM模塊收到的指令后，修改抄表周期，同時(shí)根據設定的抄表周期通過(guò)Meter-Bus接口電路控制光電直讀表頭讀取當前的水電量值，然后再利用GSM無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)給計算機終端，實(shí)現定時(shí)自動(dòng)抄表。

本設計的遠程抄表終端是由GSM無(wú)線(xiàn)通信終端和電能抄表測量端組成。整體設計框圖如圖2所示。系統選用STC89C52作為系統主控制芯片，單片機將接收到的表數據通過(guò)LCD顯示器顯示并通過(guò)TC35i模塊發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò )。讀表控制中心接收到遠程抄表終端的數據，完成記錄與計價(jià)功能。

1．1 主控制器選擇
主控制器選用STC89C52單片機。STC89C52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含4k bytes ISP(In-System Programmable)的可反復擦寫(xiě)1000次的FLASH只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS-51指令系統及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP FLASH存儲單元，可為許多嵌入式控制應用系統高性?xún)r(jià)比的解決方案。工作時(shí)單片機只需定時(shí)測量單相脈沖電能表輸入的脈沖，再根據脈沖數與用電量之間的比例關(guān)系得到用戶(hù)的用電量，定時(shí)通過(guò)TC35i無(wú)線(xiàn)通信終端監控發(fā)送用戶(hù)的用電量到系統中心計算機。
1．2 無(wú)線(xiàn)通信模塊選擇
無(wú)線(xiàn)通信終端采用SIEMENS TC35i作為通信模塊，TC35i可在GSM網(wǎng)中完成語(yǔ)音、數據、短消息以及傳真的傳送，具有標準的工業(yè)接口和完整的SIM卡閱讀器，使用簡(jiǎn)單。配以MAX3232實(shí)現TTL電平到RS232電平的轉換，TC35i與GSM 2／2+兼容、雙頻(GSM900／GSM1800)、RS232數據口、符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，易于升級為GPRS模塊，模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短信息。將該模塊和一片微處理控制單元(MCU)組成具有SMS接收和發(fā)送功能的GSM集中抄表終端，即可實(shí)現遠程抄表。
1．3 電源電路設計
使用LM2941T芯片向TC35i模塊提供4．2 V電壓，具體電路圖如圖3所示。

1．4 LCD顯示電路設計
液晶顯示(LCD)模塊采用帶中文字庫的LCD12864，其內部含有國標一級、二級簡(jiǎn)體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊，內置8192個(gè)16x16點(diǎn)漢字和128個(gè)16x8點(diǎn)ASCII字符集，也可完成圖形顯示。其連接電路如圖4所示。

2 系統軟件流程設計
該系統軟件流程如圖5所示。首先單片機初始化，設置外部中斷0，測試遠程抄表無(wú)線(xiàn)通信模塊，模塊可正常進(jìn)行通信后進(jìn)入系統總循環(huán)：檢查電表是否異常，若異常向讀表控制中心發(fā)送警告短消息，若電表正常工作，每隔5分鐘讀取電表數據，并更新最新數據到電表數據緩沖區中；若接到讀表控制中心抄表短信，則將電表數據緩存區中的數據以短消息的形式發(fā)送到抄表控制中心。

3 結束語(yǔ)
設計了基于TC35i模塊的遠程抄表終端的硬件電路與軟流程，該系統具有體積好、移植性好、性能穩定、能夠實(shí)時(shí)、準確的完成遠程抄表功能，解決人工抄表效率低，錯誤率高的問(wèn)題，具有重要的實(shí)用價(jià)值。