和端分别为接收器的输出和驱动器的输入端， 与单片机连接时只需分别与单片机的和相连和端分别为接收和发送的 使能端，当为逻辑时，器件处于接收状态当为逻辑时，器件处于发送状态， 因为工作在半双工状态，所以只需用个管脚控制这两个引脚即可，在本方案中 将这两个引脚都接高电平，使之工作在发送状态端和端分别为接收和发送的差分信 号端,采用差分信号负逻辑，表示，表示。当 引脚的电平高于时，代表发送的数据为当的电平低于端时，代表发送的数据为 。与电表接口实现通讯。 通讯模块设计 转模块电路设计如图所示。是款高集成度的桥接电路， 它们能够用最简单的外部电路，最少的外部器件及最小的电路板面积简便实现到 的转换。与其他转接电路的工作原理类似，通过驱动程序将的 口虚拟成口以达到扩展的目的。虚拟口的器件驱动程序允许个基 于的器件以应用软件的形式作为个增加的口于任何现有的硬件。 口使用运行在上的应用软件以访问个标准硬件口的方式访问基于的器 件，与间的数据传输是通过完成的，因此，无需修改现有的软件和硬件就 可以通过向基于的器件，定时 导通和截止产生高频发射信号， 即实现发送数据的功能。 截止不发射，即实现了发送数据 的功能。 红外接收是利用红外接收是利用红接收管收到高频信号输出低电平确定为 数据，而没收到高频信号输出高电平确定为数据方式经过解调，把数据通过单 片机串行数据接收口进行串行方式接收接收数据存储在串行口缓冲器中。 机通信电路接口设计以及模块 图及原理图 标准采用的接口是芯或芯的型插头，但实际上要完成最基本的串行 通信功能，只需要数据接收数据发送和地三根接线即可，只要是注意的是标 准所定义的高低电平信号与单片机系统的电路所定义的高低电平信号完全不同， 的标准逻辑对应电平，标准逻辑对应电平而 标准采用负逻辑方式，标准逻辑对应电平，标准逻辑对应 电平。显然，两者间要进行通信必须经过信号电平的转换。目前常使用的电平转换电路为 第页共页 ，它的噪声容限为。即要求接收器能识别低至的信号作为逻辑，高到 的信号作为逻辑。它与的连接电路如图所示。 在线系统编程通过装载程序和串口对片内存储器进行编程和再 编程。通过短路帽控制运行方式，当复位后为低电平被认为是 启动命令处理器的外部硬件请求。如果没有外部请求复位后采样 为高电平，那么将搜索有效的用户程序。如果找到有效的用户程序，执行的控制就转移 给用户程序。于口在复位后处于高阻模式，所以需要提供上拉电阻使管脚处于个 确定的状态 数据存储模块设计 接口的设计 总线是荷兰飞利浦开发的种高效，实用，可靠的双向二线制也有 线制，家电很少用串行数据传输结构总线，该总线使各电路分割成各种功能的模块，并 进行软件化设计，各个功能模块电路内都有集成个总线接口电路，因此都可以挂接 在总线上，很好的解决了众多功能与之间的输入输出接口，使其连接方式变得十 分简单。 图模块原理图 本系统中采用公司，在本设计中可存储个用户信息，它是的串 行电可擦除可编程的器件，提供了线串行接口。相对于和芯片， 它与的相接比较简单，只需将时钟和数据线对应相接，并接上上拉电阻即可。如 图所示，为了支持高速总线操作，总线上拉电阻的的大小为,这样总线 变化时上升下降的速度就变快了。 第页共页 人机交互电路设计 按键模块 按键模块如图所示，个按键的功能分别为上下左右确定 退出。由于做普通口时没有内部上拉电阻，所以需要外接上拉电阻。当没 有按键时，口线值为，当按键按下时为而为口线保护电阻，即当连接按键 的设置为输出时，这几个电阻保证了输出口不会直接对地短路。 图按键模块原理图 液晶显示接口电路 图显示模块及时钟电路原理图 智能抄表终端提供良好的人机操作界面，如图所示，本设计使用了的点阵 第页共页 液晶显示器采用外部晶振，用电阻并接到晶振的两端，使系统更容易 起振。用晶振的原因是使串口波特率更精确，同时能够支持芯片内 部功能及功能。 智能抄表终端软件的设计及实现 选择实时操作系统的理由 通常个单片机应用程序所控制的外设和履行的任务不多，采取个主循环和几个顺 序调用的子程序模块后台行为，通过中断服务处理异步事件前台行为，这种程序设计 方法也被称为前后台模式。不复杂的小系统可以采用这种模丸目前随着嵌入式系统复杂程 度的不断提高，这种程序设计方法就会暴露出两个问题是中断可能得不到及时响应， 处理时间过长，这对于些控制场合是不允许的二是系统任务多，要考虑的各种可能性 也多，各种资源如调度不当就会发生死锁，降低软件的可靠性，程序编写任务量成指数增 加。解决这些问题的最好办法就是使用实时操作系统，多任务运行使的利用率得到最 大的发挥，并使应用程序模块化。在实时应用中，多任务化的最大特点是，开发人员可以 将很复杂的应用程序层次化。使用多任务，应用程序将更容易设计与维护。 的特点及运行机制 的特点 提供了对个任务的管理，除了系统内核本身所保留了个任务外，用户 的应用程序最多可以有个任务。由于是个基于优先级的实时操作系统，因 此每个任务的优先级必须不相同，系统中的每个任务都处于以下种状态之，这种状 态分别是休眠态就绪态运行态等待态等待事件发生和被中断态 是个占先式的内核，即最高优先级的任务旦就绪，总能得到处理器的 控制权。当个运行着的任务使个比它优先级高的任务进入了就绪态，则当前任务的处 理器控制权就被剥夺了，或者说该任务就被挂起，那个高优先级的任务立刻得到处理器的 控制权。如果是中断服务程序使个高优先级的任务进入就绪态，中断处理完成后， 被中断了的任务将被挂起，优先级高的那个任务则开始运行。其状态切换方式如图所 示。 第页共页 提供了对信号量邮箱和消息队列的支持。 图控制下的任务状态切换图 的任务调度机制 实际上可以简单地看作是个多任务调度器，在此基础上增加了不同任务 之间相互通信的信号量等服务。实现多任务的调度是的精华所在，也是移植工 作中的重点，只有充分的理解了任务调度机制，才能在系统移植过程中写出高效的代码来。 进行任务调试的思想是，每时每刻总是让优先级最高的就绪任务处于运行状态， 为此把任务调度工作分为两步寻找优先级别最高的任务和任务切换。 本设计软件流程 软件流程如图所示，在本系统中，共建立个任务，分别给每个任务分配不同的 优先级由高到低，任务之间彼此，通过实时内核来管理切换这些任务。优先 级最高且处于就绪状态的任务是当前正在运行的任务，每个任务都是个死循环。本设 计中通过按键消息来挂起不需要运行的任务，恢复需要运行的任务，实现任务间的切换。 底层驱动模块之间也是相互的，他们都是为任务层服务的，实现底层驱动。 等待或者 挂起 就绪 运行 休眠 中断 程序 第页共页 智能抄表终端的设计 摘要抄表终端实现的功能是完成抄表数据的存储以及向机上传数据。本方案采 用总线和远红外通讯实现抄表系统功能。设计采用的是位高性能处理器和 嵌入式实时操作系统的结合,实现多任务管理，具有良好的人机交互界面。个 通讯口支持总线远程抄表和红外通讯抄表，通讯口和通讯口用于和上位 机通讯。本设计具有成本低，数据传输稳定可靠性高传送距离较远速度快抗干扰 能力强等优点。 关键词抄表，总线，处理器，红外通讯， , , , , 第页共页 绪言 近几年，随着我国电力事业的不断发展及整个社会正由计划经济向市场经济转轨过程 中，电力部门对于电力负荷设备要求也由原来的重控制型而转变到重管理型，由原来采用 行政手段而转变为采取经济手段，其中条措施就是实行峰谷时段不同价。智能型电能 表是种以按峰谷时段进行计量的计量设备，同时它还能反映出现在负荷最大负荷出现 时间断相失压等情况。为了能及时有效将这些数据传回电力部门，需要种终端设备来 完成这工作。个终端设备必须能接多个电能表，以满足多路进线的要求。由于 读个表需要几秒钟时间，有时甚至需几个命令才能完成。所以为了在电力部门发出查询 命令时，及时将表数据上报，必须在这之前将数据组织准备好。除了上报表数据内容 这功能外，该设备还应能对些表数据进行处理，并在当地设备面板上显示出来，比如 可以显示每天零点的表读数冻结值，还可以显示功率等等。所以，要求设备具有定的 驱动能力相当的存储内存以及相应的显示功能。 远程抄表系统不仅能够节约人力资源，更重要的是可提高抄表的准确性，减少因估计 或誊写而造成的帐单出错，所以这种技术越来越受到用户欢迎。远程抄表系统般包括 个部分上位机集中器和采集终端。其中采集终端是介于集中器和电能表之间的中间设 备，主要具有电量数据采集处理存储及转发等功能根据电能表的不同，电量采集终 端以智能通信方式规约或脉冲采集方式采集数据，并以定的算法或程式将采集数据加 以周期性和选择性的存储，同时将实时或历史电量数据以集中器要求的格式和内容传递给 集中器。由于基于总线的远程抄表系统不仅成本比较低，而且具有数据传输稳定 可靠性高传送距离较远速度快抗干扰能力强等优点。 智能抄表终端硬件的设计及实现 抄表终端的总体设计 抄表器的硬件设计框图如图所示。微处理器采用款基于内核的控制器。两个 分别扩展了个接口与带的电表通讯，另个则通过转串口模块与上位机 通讯。存储器采用，通过软件模拟与控制器通讯。抄表器上装备黄绿背光的 图形点阵，能够操作显示抄表信息通信信息故障信息报警信息等内容。 抄表器还可进行红外和串口通讯。 第页共页 图抄表终端的硬件设计框图 微控制器模块 采用的是处理器，是通用的位微处理器，它具有高性能和 低功耗的特性结构是基于精简指令集计算机原理而设计的。指令集和相关 的译码机制比复杂指令集计算机要简单得多。这样使用个小的廉价的处理器核就可实 现很高的指令吞吐量和实时的中断响应。由于使用了流水线技