基于微控制器的社電儀的智能巡檢儀的設計

基于微控制器的社電儀的智能巡檢儀的設計

0電話時鐘計費裝置檢定儀電話計費設備的測量是計量部門進行的強制性檢查的項目。作為一種必要的檢測工具，高性能檢測儀是確保檢測工作科學、權威的先決條件。然而，目前使用的幾種電話計數(shù)收費設備的時間誤差的誤差存在許多缺點，如時間差、適應性差、操作復雜、使用方便、更換快等?，F(xiàn)在，由于儀器的問題是由使用的最小控制裝置（連接線）決定的。雖然該機器具有價格低廉、運營成本低的優(yōu)點，但其功能相對較弱。此外，如果改變線路的運算成本基準，需要改變通用控制裝置的硬件和軟件，這給測量部門帶來了巨大的經(jīng)濟負擔。在這種情況下，作者將計算機和微型計算機結合起來，設計了一種測量儀器的電話計數(shù)，以克服上述缺陷。1設計方法1.1電話同步設置電話計時計費裝置檢定儀應具備以下基本功能:電話線接口,高精度計時器,電話撥號器,電話計費器,存儲、查詢、打印檢定結果,實時時鐘,設置計時模式和計價標準,設置標準時間間隔.1.2計算機軟件簡介電話計時計費裝置檢定儀的設計和實現(xiàn)應遵循以下原則:1)計時精度高、計價準確;2)適用各種計時模式和計價標準;3)能存儲、查詢、打印檢定結果;4)操作簡單、使用方便,用戶界面友好;5)適當保證產(chǎn)品的使用穩(wěn)定性.1.3與電話線路的接口和高精度時鐘以通用微型計算機實現(xiàn)的電話計時計費裝置檢定儀,很容易滿足設計原則中后4項的要求,但使用一般編程技術(如VC++)不能實現(xiàn)高精度計時.微型計算機標準配件調(diào)制解調(diào)器(MODEM)可實現(xiàn)電話撥號器的功能,但是不能實現(xiàn)與電話線路的接口.因此,與電話線路的接口和高精度計時是必須解決的兩個關鍵問題.與電話線路的接口可以通過設計專用接口板卡來解決.但是,專用接口板卡的設計和制造比較復雜,而且需要開發(fā)相應的驅(qū)動程序,使用不夠靈活、方便,因而使用外置接口設備更合適.外置接口設備可用微控制器(單片機)來實現(xiàn),通過全雙工異步串行口與用作檢定儀的通用微型計算機交換信息.實現(xiàn)高精度計時問題可通過開發(fā)微型計算機定時器底層驅(qū)動程序的方法加以解決.開發(fā)底層驅(qū)動程序比較復雜,且需要購買驅(qū)動程序開發(fā)工具,而單片機可以很容易地實現(xiàn)高精度計時,同時實現(xiàn)外置接口和外置計時器都是可行的,而且簡單方便.2實現(xiàn)計劃新型電話計時計費裝置檢定儀系統(tǒng)結構如圖1所示.2.1電話線路控制電路外置設備是以微控制器為核心的單片機系統(tǒng),微控制器通過接口電路檢測電話線路的摘機信號、掛機信號、反極信號及電話線上傳輸?shù)碾p音多頻(DTMF)信號,通過繼電器實現(xiàn)對電話線路的掛斷控制,通過串行通訊接口與微型計算機進行信息交換.2.2微型計算機的功能微型計算機采用帶有串行口和內(nèi)置MODEM的通用微型計算機.安裝有電話計時計費裝置檢定儀應用軟件的微型計算機主要實現(xiàn)檢定儀的人機界面、實時時鐘、電話計費、檢定記錄數(shù)據(jù)庫的管理等功能.微型計算機通過串行口控制其內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)電話撥號器的功能,完成自動摘機、自動撥號、自動掛機等動作;通過打印機實現(xiàn)檢定記錄和檢定報告的打印功能;通過串行口與外置設備進行信息交換.2.3微控制器串行通訊微型計算機和微控制器通過串行通訊進行信息交換,微控制器把檢測到的電話線路信號和高精度計時信號(10ms)經(jīng)串行口送給微型計算機,微型計算機根據(jù)不同的信號進行相應的操作,并在需要的時候,向微控制器發(fā)送控制信號或設置的參數(shù),微控制器收到后也會做出相應的處理.串行通訊使用RS—232C接口,通訊方式為三線連接、點對點.3獨立設備的硬件設計外置設備是以微控制器為核心的單片機系統(tǒng),硬件結構如圖2所示.3.1溫度穩(wěn)定性測試利用AT89C51單片機芯片內(nèi)的16位定時器/計數(shù)器即可實現(xiàn)高精度計時.為了保證高精度的計時,單片機外接振蕩元件采用具有高穩(wěn)定度的石英晶體;為了提高溫度穩(wěn)定性,采用NPO電容;為了確保振蕩頻率的準確性,電容值選擇30pF.為了實現(xiàn)對檢定儀計時精度的校驗,檢定儀必須有標準頻率輸出和標準時間間隔輸出.標準頻率輸出不能直接從單片機的振蕩器引腳引出,否則,引線的寄生電容會影響振蕩頻率的穩(wěn)定性和準確性.該電路沒有使用單片機的總線方式,ALE引腳將會有穩(wěn)定的頻率輸出,且為振蕩頻率的1/6.因此,可以把ALE引腳上輸出的頻率作為標準頻率使用.3.2信號的檢測和傳輸利用DTMF解碼芯片(MT8870)及其典型電路可以實現(xiàn)雙音多頻信號的檢測.MT8870檢測到DTMF信號后,將其解碼為4位二進制數(shù)(01H—0AH),然后送給單片機.單片機將收到的電話號碼以ASCII碼的形式經(jīng)串行口送往微型計算機,從而實現(xiàn)檢定儀對雙音多頻信號的檢測.3.3信號隔離檢測掛機狀態(tài)時,電話線路上的電流幾乎為零,摘機狀態(tài)時,電話線路上會流過20mA的電流,出現(xiàn)反極性信號時,電話線路上的20mA電流會改變方向.因此,將兩只光耦(TLP521)的輸入端反向連接串入電話線路中,輸出端則分別經(jīng)過電阻上拉后連到單片機的引腳,即可實現(xiàn)對摘機信號、掛機信號及反極性信號的隔離檢測.單片機將檢測到的信號以ASCII字符的形式(摘機為H、掛機為0、反極為I)送給微型計算機,即可實現(xiàn)檢定儀對上述3種信號的檢測.3.4繼電器控制單片機通過串行口收到有關的操作命令后,經(jīng)輸出驅(qū)動芯片74LS04控制繼電器吸合或分斷,從而控制電話線路接通或斷開.單片機進入計時狀態(tài)后,若計時時間達到設定的標準時間間隔,單片機也會自動控制繼電器動作,使電話線路立即斷開.4數(shù)據(jù)庫設計新型電話計時計費裝置檢定儀的應用軟件是用可視化編程語言VC++6.0設計完成的.使用該語言可以很容易地設計出友好的人機界面,檢定儀的操作界面如圖3所示.檢定記錄數(shù)據(jù)庫使用MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫.由于VC++6.0使用數(shù)據(jù)訪問對象(DAO)支持對數(shù)據(jù)庫的訪問,因而檢定記錄數(shù)據(jù)庫的管理也就不難實現(xiàn).借助MicrosoftCommunicationsControl控件,可以很方便地完成串行通訊程序的設計.調(diào)制解調(diào)器(Modem)控制程序的設計則是利用串行通訊控件(MicrosoftCommunicationsControl)和AT命令集實現(xiàn)的.5統(tǒng)計學特