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基于PLC技術(shù)的遠程電表軟硬件設計
作者：
時(shí)間：2013-04-01
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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圖3 電量采集模塊
2、ADE7756與MCF5271主控板的接口模塊
ADE7756與MCF5271主控板的接口部分包括用于通信的SPI接口和ADE7756的反饋信號。如圖4所示，圖中使用兩片7404芯片對輸入輸出信號進(jìn)行電壓轉換。7404芯片內部含有6路緩沖器，本設計中使用了每片芯片中的4路緩沖器，7404芯片為漏極開(kāi)路輸出，所以從主控芯片方輸入的5V/3.3V信號經(jīng)過(guò)7404后都可以轉換為5V信號。向主控芯片方輸出的信號可以轉換為3.3V信號。 
圖4 ADE7756與MCU的接口部分
圖中的IN_DIN、IN_SCLK、IN_CS 和OUT_DOUT引腳為SPI接口的引腳；IN_RESET為從主控芯片方輸入的復位控制信號；OUT_IRQ為ADE7756的中斷請求輸出信號；OUT_ZX為通道2的電壓波形過(guò)零輸出引腳，用于對電力線(xiàn)進(jìn)行過(guò)零檢測；OUT_SAG為電力線(xiàn)電壓過(guò)低和5V工作電壓過(guò)低檢測輸出信號。
3、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊
圖5為實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，PCFB_563通過(guò)紐扣電池供電，MCF5271主控板通過(guò)I2C接口與PCF8563進(jìn)行通信，SCL為主控芯片發(fā)送的時(shí)鐘信號，SDA為數據雙向數據通信引腳。主控芯片可以設置PCF8563當前時(shí)間和讀取PCF8563當前時(shí)間。 
圖5 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊
5 系統軟件設計
基于PLC技術(shù)的遠程電表的軟件可以劃分為兩個(gè)部分：主控芯片方程序以及與后端軟件的接口，兩者相互獨立。主控芯片方軟件主要完成以下功能：
（1）定時(shí)電量采集：與ADE7756通信，通過(guò)SPI接口讀取電量數據；
（2）電量數據存儲：讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘獲得當前時(shí)間，判斷當前時(shí)段，將讀取到的電量數據按照時(shí)段進(jìn)行相應存儲；
（3）數據通信和加密解密：接收和解析后端軟件發(fā)送的命令數據包、構造和發(fā)送應答數據包；并完成命令數據的解密和應答數據的加密；
（4）命令響應：對后端軟件發(fā)送的命令做出響應；
（5）掉電處理：檢測到電壓過(guò)低和掉電情況后及時(shí)進(jìn)行重要數據存儲。
后端軟件接口主要包含通信協(xié)議的設計，如果將接口設計的比較合理，則對于后端軟件的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)相當方便。
根據以上功能分析，軟件共劃分為5個(gè)模塊：電量采集和存儲模塊、數據加密解密模塊、嵌入式以太網(wǎng)模塊、掉電處理模塊和命令響應模塊。
電量采集和存儲模塊完成定時(shí)電量采集和電量數據存儲功能；
數據加密解密模塊用來(lái)對后端軟件的命令解密和本地應答數據的加密；
嵌入式以太網(wǎng)模塊完成數據通信功能，該模塊包含與PLC 調制解調器的通信的底層驅動(dòng)程序，同時(shí)包含網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，負責網(wǎng)絡(luò )數據的解包打包功能；
掉電處理模塊完成檢測到電力線(xiàn)電壓低于閾值時(shí)對重要數據的存儲；
命令響應模塊對后端軟件的命令進(jìn)行響應。
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