基于GSM及单片机的无线电力自动抄表系统的设计

0 引言

目前我国电能数据的采集基本上为手工抄表，这种方式需要抄表工人挨家挨户去读取电能表的数字，每月或每两月抄一次，如果用户家中无人就没法读取数据。通过微机或手工制作的电费单催缴用户电费，而且人工抄表的方式还非常不利于数据统计，还存在着错抄、漏抄、估抄等问题。现在科学技术的发展对抄表方式也提出了新的要求，要求提高可靠性、实时性及数据处理方便性，而无线自动抄表系统则是自动抄表系统中一种较优的方式。

1 自动抄表系统总体设计

无线抄表系统是由监控中心计算机系统、无线远程抄表终端和GSM无线通信移动网三部分构成，系统总体结构如图1所示。监控系统中心计算机的主要功能是接收下位机发来的电度数，算出电费，然后发送短消息到用户手机，并生成和打印报表等。远程抄表终端定时读取电度表，并发送到监控中心计算机。

图1 电能表无线自动抄表系统总体结构图

2 GSM无线通信的硬件

无线通信终端采用SIEMENS TC35i作为通信模块，配以MAX3232实现TTL 电平到RS232电平的转换，如图2 所示。TC35 i 与GSM 2 /2 + 兼容、双频（GSM900 /GSMl800 ） 、RS232 数据口、符合ETSI标准GSM0707和GSM0705,且易于升级为GPRS模块，模块有AT命令集接口，支持文本和PDU 模式的短消息。

该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。

TC35 i有40个引脚，通过一个ZIF （零阻力插座）连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，分别为电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。其中15脚为点火线IGT,当TC35 i通电后需给IGT一个大于100ms的低电平，模块才启动； 31 为Power down, 32 为SYNC.16 - 23 为数据输入/输出，分别为DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0.TC35 i的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU - TRS232接口标准。它有固定的参数： 8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300 bp s~115 kbp s之间可选，硬件握手信号用RTS0 /CTS0,软件流量控制用XON /XOFF, CMOS电平。

图2 TC35 i外围电路图

3 电能抄表测量端的硬件

在本设计中，电能抄表测量端以W inbond 公司的单片机W78E58为核心如图3所示，采用MAX813L和S12887分别实现掉电检测和数据保护的功能。工作时，单片机只需定时测量单相脉冲电能表输入的脉冲，再根据脉冲数与用电量之间的比例关系即可得到用户的用电量，定时通过TC35 i无线通信终端监控发送用户的用电量到系统中心计算机。