毕业设计
远程自动抄表系统下位机的设计与实现
学号：
姓名：
专业：电气工程及其自动化
系别：机械与电气工程系
指导教师：*** 讲师
二○一三年六月
毕业设计
远程自动抄表系统下位机的设计与实现
学号：
姓名：
专业：电气工程及其自动化
系别：机械与电气工程系
指导教师：讲师
二○一三年六月
北京交通大学海滨学院毕业设计成绩评议
题目：远程自动抄表系统下位机的设计与实现
系别：机械与电气工程系专业：电气工程及其自动化姓名学号：
指导教师建议成绩：81
评阅教师建议成绩：82
答辩小组建议成绩：84
总成绩：82
答辩委员会主席签字：
年月日
北京交通大学海滨学院毕业设计任务书
北京交通大学海滨学院毕业设计开题报告
北京交通大学海滨学院毕业设计指导教师评阅意见
北京交通大学海滨学院毕业设计评阅教师评阅意见
北京交通大学海滨学院毕业设计答辩小组评议意见
毕业设计诚信声明
本人声明所呈交的毕业设计，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，毕业设计中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学海滨学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
本人签名：日期：
毕业设计使用授权书
本人完全了解北京交通大学海滨学院有关保管、使用论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；③学校可允许论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容。
本人签名：日期：
摘要
近年来，社会与经济的发展越来越快，居民用水量的需求也相应增大，水表的数量随之增加，同时小区住户的居住环境质量和档次越来越高，住户对住宅环境，物业管理水平的要求也日益提高。传统的抄表方式存在许多弊端，如入户麻烦、管理费用过高、存在安全隐患等 ,不再适应现代物业管理的需求。如何既满足新形势下人民群众日益增长的用水需求，又可将供水成本限制在供水企业能够承受的合理范围之内，是目前摆在各基层供水部门的一个崭新课题。
该设计的控制核心是AT系列单片机AT89C52,用它来实现自动抄表系统的功能。该设计主要由五大部分构成，分别是：单片机控制系统?数据采集模块?A/D转换电路、数据显示电路及GPRS电路。控制系统是由AT89C52单片机组成的；数据采集部分是采用传感器将水流量信号转换成电压信号传输出来；A/D转换部分是由ADC0808构成，将模拟信号转换成数字信号，以便于单片机处理；数据显示部分由LCD1601来实现，用它来完成数据的显示；该设计采用MC52i连接GPRS 网络来进行与上位机的通信。
该设计通过上位机对下位机发送指令，实现对现场流量数据的实时采集与处理。数据采集系统运行稳定，上位机能够准确接收到现场单片机采集的数据信息，具有一定的实用性。
关键词：单片机；数据采集；A/D转换；数据显示
ABSTRACT
In recent years, the increasingly rapid social and economic development , the demand for water consumption will also increase accordingly , increase the number of water meters , residential tenants living environment more and more high quality and grade of the tenants of the residential environment , property management level requirements are increasing . Traditional meter reading has many drawbacks , such as home trouble , excessive administrative costs , there are security risks , no longer adapted to the needs of the modern property management . How to meet the people's growing demand for water in the new situation , but also to limit the cost of supplying water in the water supply companies can afford within reasonable limits , is currently placed in the grass-roots of the water sector a new topic .
The design of the AT series microcontroller AT89C52 as the control core to realize the function of automatic meter reading system . The design is mainly controlled by the microcontroller system , data acquisition module , A/D conversion circuit , the data show and GPRS circuits of four major parts . data acquisition part is the water flow rate signal is converted into a voltage signal transmitted from sensor ; the A / D conversion section is constituted by ADC0808 , converts the analog signal into a digital signal , so that in the single-chip processing ; data the display section LCD1601 , use it to complete the data display ; this design uses MC52i GPRS network is connected to the communication with the host computer .
The design through the host computer to the next machine to send instructions to achieve real-time on-site traffic data acquisition and processing . The data acquisition system is stable, the host computer can accurately received the data collected by the site microcontroller has a certain practicality .
KeyWords: Microcontroller;Datacollection;A/D converter;Datashow
目录
摘要 (i)
ABSTRACT (ii)
目录 (iii)
1引言 (1)
1.1抄表系统的研究背景 (1)
1.2远程抄表系统的发展现状 (2)
1.3远程抄表系统的发展趋势 (2)
1.4该文的结构 (3)
2系统方案设计 (4)
2.1系统总体设计方案比较与论证 (4)
2.2数据采集部分 (5)
2.3 A/D 转换部分 (6)
2.3.1 A/D转换技术简介 (6)
2.3.2 A/D转换器选用的原则： (7)
2.3.3 A/D转换器选择方案 (7)
2.4 单片机的选型 (8)
2.5 GPRS部分 (8)
2.6 数据显示部分 (10)
3 系统硬件设计 (11)
3.1 基于AT89C52的主控电路 (12)
3.1.1 AT89C52芯片介绍 (12)
3.1.2 AT89C52系统晶振电路 (15)
3.1.3 AT89C52系统复位电路 (16)
3.2 A/D转换系统的电路设计 (17)
3.2.1 ADC0808芯片的内部逻辑结构 (18)
3.2.2 ADC0808芯片的外部结构 (18)
3.2.3 ADC0808芯片的使用说明 (20)
3.2.4 A/D转换电路的设计 (20)
3.3 液晶显示电路的设计 (21)
3.4 基于MC52i的GPRS的设计 (26)
3.5串行通信电路 (30)
3.5.1 串行总线技术 (30)
3.5.2 RS232C串行接口 (30)
3.5.3电平转换芯片MAX232 (31)
4系统软件设计 (33)
4.1 下位机开发软件介绍 (33)
4.1.1 keil软件简介 (33)
4.1.2 Keil软件调试功能 (34)
4.1.3 proteus软件简介 (35)
4.2主程序设计 (36)
4.3子程序设计 (37)
4.3.1 A/D转换子程序 (37)
4.3.2 LCD1601显示子程序 (38)
4.3.3 GPRS通讯模块设计 (39)
5系统调试 (40)
5.1 系统电路调试 (40)
5.2 系统硬件调试 (42)
5.3 上位机调试 (44)
结论 (45)
致谢 (46)
参考文献 (47)
附录一 (48)
附录二 (49)
附录三 (50)
附录四 (61)
附录五 (64)
1引言
1.1抄表系统的研究背景
当前，我国水、电、气的计量收费管理，主流采用的还是人工抄表方式。住宅区中每个住户家中的水表、电表、煤气表等计量表计，其安装位置各异，有些表（如电表）集中安装，有些表（如水表）却分散在住户家中，这样就给管理部门的抄表工作带来困难。逐户抄表要耗费很多人力和时间，且入户抄表很难一次完成。随着国内智能化系统的日益发展和完善，目前在大多数的高档住宅小区中都开始安装远程抄表系统。远程抄表的自动抄表系统是指利用传感技术、自动控制技术和计算机网络技术自动读取和处理城市居民用户的水、电、气表计数据，并将该信息加以综合处理的系统，抄表技术准确而便捷，不但能提高管理部门的工作效率，而且还适应现代用户。
自动抄表技术最早于八十年代诞生于美国，1982年英国的THORNEMI系统利用公用电话网实现了自动抄表，1985年日该九州电力公司试用电力输配电线载波、地线载波及光缆通信应用于远方读表和检测表计误差的系统等。这些系统曾先后投入试运行。但由于投资较大，均仅用于用电大户、联网结算或部分住宅区的集中电能表数据的读取，1988年美国弗吉尼亚电力公司为电能表抄表员装备了手持式微机，用户消耗的电能数据被一次性经键盘存入微机，完成统计与处理。
1990年以后，AMR得到较快的发展，2000年度，美国有2840万自动抄表设备单元应用。后来自动抄表系统在世界各地得到迅猛发展。由于国外对集中抄表技术的研究起步较早，且比较深入，从标准的制定到抄表专用芯片的生产都比较成熟，多种集中抄表技术得到了相对广泛的、成功的应用，在发达国家基该上都实现了远程集中抄表。我国自动抄表起步于上世纪九十年代中期，主要方式为低压电力载波自动抄表系统和智能卡预付费系统。只处在起步试用阶段，在使用不长的时间内，就发现存在很多的问题。近几年，随着电子技术特别是通信技术的飞速发展，人们开始用新的理念，新的方法来解决自动抄表问题。
GPRS远程抄表系统由位于水力部门的供水中心和位于住宅区的水表数据采集点组成，利用中国移动现有的GPRS/GSM网络，水表数据通过中国移动的
GPRS/GSM网络进行传输。
在国家相关政策的推动下，民用水表智能化已是大势所趋。随着管理水平的不断提高、行业技术标准的不断成熟规范，国家加强对抄表设备监管力度和市场引导，将抄表系统及相关配套产品纳入重点计量器具范围，建立市场准入制度也将是必然。相信在不久的将来远程抄表系统将会得到不断完善并走向成熟。1.2远程抄表系统的发展现状
就国内外现阶段的研究状况而言，主要是从采集和传输两个方面为重点进行的。目前，自动抄表方式主要有：485总线、无线、红外、普通电力载波、扩频电力载波、零相超窄带（TURTLE）及超窄带极低频（UNB）等。在国内，远程自动抄表系统的研究正处于理论转化为实际应用的关键时期，同时也在积极开展讨论制定我国的《远程自动抄表系统国家标准》的工作。远程抄表系统的发展已有十多年的历史，许多住宅区已经实现一户一表，但实际效果却差强人意，许多已安装自动抄表系统的楼盘由于抄表计量不准确最后不得不返回到人工抄表的老路上来，虽然产生这种现象的因素是多方面的，但仔细分析，根据目前表具的生产原理出现这种情况是必然的，所以在远程自动抄表系统方面，国内还有很长的路要走。
1.3远程抄表系统的发展趋势
通过霍尔传感器实现远传的系统，其可靠性取决于脉冲发信表发信?脉冲信号传输以及系统计量的可靠性。事实证明，这些环节的可靠性是无法保证的，使用中常会存在许多弊端。
抄表系统要达到可靠?准确运行的要求，计量的准确性和可靠性是必须要解决的问题，而要真正解决准确性及可靠性问题，就必须改变以脉冲信号累计为计量方式的抄表方式。近年来市场上推出了无源总线制的智能型直读表抄表系统，这种直读式抄表系统将代表了今后抄表系统的一个方向。智能型直读表是在传统的表具内加装直接读表的模块，其可行性和适用性都是原有脉冲表及分线型抄表系统不可比拟的，主要有以下功能特点：
（1）无源总线制直读表直接感应表具的窗口值，即直接“读取”窗口值，不