海量脈沖電表遠程抄表現地采集模塊研究

2.1脈沖采集板的結構
采集板的具體結構如圖1所示。主要以單片機 P87C591為核心，設計對 8路電表進(jìn)行數據采集，并可以將數據存入SEEROM中，另外帶有掉電保護及通信接口等模塊。
采集模塊配有電源斷電監視、數據保護功能，當監測到掉電情況時(shí)，及時(shí)在掉電前進(jìn)行數據備份，防止突發(fā)斷電導致數據丟失。
2.2脈沖采集模塊的硬件設計根據系統的設計要求，每個(gè)采集模塊完成8個(gè)電表的采集任務(wù)，需要占用單片機的 8個(gè) I/O接口。單個(gè)經(jīng)過(guò)光電隔離的脈沖數據采集電路如圖 2所示。

圖中D0為VCC 保護二極管，R0為限流電阻，來(lái)保護光耦中的發(fā)光二極管。C10和R10組成RC低通濾波器，D10為鉗位二極管，處理尖峰類(lèi)的干擾信號。R4和R5為分壓電阻。 R3為上拉電阻，起限流作用。

電表輸出的脈沖信號采用的是5V直流電。經(jīng)濾波后，進(jìn)入光耦，然后電阻分壓到 4V的電平信號進(jìn)入單片機。通過(guò)單片機P87C591的P2口來(lái)對脈沖信號進(jìn)行采集，在圖2中還可以看到由于是上接上拉電阻，所以使得光耦輸出脈沖波形與電表輸出脈沖波形剛好反向。
2.3脈沖采集模塊的軟件設計
脈沖采集的軟件設計主要處理脈沖的準確采樣，對當前時(shí)段的數據做累計處理。并且軟件設計中包括了重復檢測及防抖動(dòng)的抗干擾設計。軟件流程圖如圖3。

2.4脈沖采集抗干擾措施脈沖采集電路的抗干擾能力決定著(zhù)系統的精度和所采集數據的可靠性，需要從多方面 提高系統的抗干擾能力。
2.4.1硬件抗干擾措施
從圖 2中可以看到，硬件設計中主要采取了光電隔離技術(shù)、低通濾波技術(shù)。光電耦合器的輸入阻抗小，只有電流信號才能驅動(dòng)發(fā)光管，因此，可以隔離來(lái)自市電系統的感應電壓及其過(guò)電壓。圖 2中 RC低通濾波器，濾掉高頻信號的干擾。因為電容的電壓非突變性，結合穩壓二極管，可以將電壓鉗于一個(gè)比較穩定的值，可以抑制尖峰類(lèi)的干擾，可以吸收對來(lái)自空間電磁輻射對系統輸入的干擾，也確保進(jìn)入單片機的信號脈沖有完好的波形。