一種基于微處理器的新型紅外抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　紅外無線通信一般采用IrDA（Infrared Data Association）作為其通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。按IrDA標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的紅外通信接口具有通信速度快、通用性好的特點(diǎn)，但傳輸距離較近，一般僅有數(shù)米。在紅外抄表系統(tǒng)中，由于傳輸?shù)男畔⒘枯^少，故對(duì)通信速度要求不是很高，但要求傳輸距離盡量遠(yuǎn)些。

　　在實(shí)際應(yīng)用中，為了增強(qiáng)抗干擾能力，延長(zhǎng)通信距離，一般都要對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，接收電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行選頻接收和解調(diào)。紅外收發(fā)接口電路如圖4所示。紅外發(fā)射的數(shù)據(jù)信號(hào)通過Q1輸出，調(diào)制載波信號(hào)則通過Q2輸出，最后由紅外發(fā)射管D1將調(diào)制好的信號(hào)發(fā)射出去；接收模塊由通用的38kHz紅外遙控接收模塊構(gòu)成，接收模塊對(duì)接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行選頻接收，并解調(diào)輸出。

　　為了利用紅外遙控器件實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信，通信雙方要制定好相關(guān)的通信協(xié)議，因此在該模塊的電路連接上，將紅外通信的接收和發(fā)射信號(hào)線直接連到CPU串行通信的2個(gè)引腳RXD和TXD上。采用這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：用熟悉的串口通信代替相對(duì)復(fù)雜的紅外解碼操作十分簡(jiǎn)便，表面上CPU是和串口通信，實(shí)際上是紅外通信。本系統(tǒng)中采用的通信方式是從結(jié)構(gòu)異步串行多機(jī)通信方式，手持抄表終端是主站，多功能電度表是從站，每個(gè)多功能電度表都有惟一的地址編碼。

　　在抄表系統(tǒng)的通信過程中，可采用如表1所示的信息幀傳輸格式。

　　為了提高傳輸?shù)目煽啃?，在幀校?yàn)的基礎(chǔ)上，可采用除地址域外的其他數(shù)據(jù)域取反重發(fā)的方法。當(dāng)判斷出錯(cuò)或受到其他紅外線的干擾時(shí)，則請(qǐng)求重發(fā)信息幀。由于發(fā)送和接收模塊在印制板上相互距離比較近，通信過程中必須采用半雙工通信方式，否則就會(huì)造成自發(fā)自收的情況。

　　3 手持抄表終端的設(shè)計(jì)

　　手持抄表終端要完成的主要功能是紅外無線抄表、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和上傳數(shù)據(jù)給PC機(jī)等。由于抄表終端是手持設(shè)備，只能采用電池供電，故設(shè)備有很高的低功耗設(shè)計(jì)要求，待機(jī)電流應(yīng)非常小，而且存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)要安全可靠。

　　由于P89LPC932不僅功能強(qiáng)，內(nèi)部有豐富的存儲(chǔ)單元，而且當(dāng)其工作在完全掉電模式時(shí)，功耗僅為1μA，故手持抄表終端的CPU選用P89LPC932是較為理想的。P89LPC932內(nèi)部有512B的附加片內(nèi)RAM，512B的用戶E2PROM，還有8KB的Flash存儲(chǔ)器，完全不需要再擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器。抄表時(shí)所得的數(shù)據(jù)一般可以保存在E2PROM，若容量不夠，也可以將其保存在未用完的Flash存儲(chǔ)器中。

　　手持抄表終端的紅外通信模塊與多功能電度表的相同，不同之處主要是在鍵盤以及與計(jì)算機(jī)的通信方面。由于P89LPC932提供了鍵盤中斷功能，因此手持抄表終端的鍵盤接口非常簡(jiǎn)單，只需將按鍵接到相應(yīng)的鍵盤中斷引腳即可，具體連接如圖5所示。手持抄表終端在沒有按鍵操作時(shí)，CPU處于完全掉電狀態(tài)，一旦有按鍵就會(huì)通過鍵盤中斷喚醒CPU。

　　手持抄表終端與計(jì)算機(jī)的通信可采用有線串口或無線串口的方式通行工作。有線串口是在手持抄表終端中增加1片MAX232實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的串口通信，無線串口則是在計(jì)算機(jī)一端增加1個(gè)裝置，將手持抄表終端發(fā)射的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為RS-232電平信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)，或?qū)⒂?jì)算機(jī)送來的數(shù)據(jù)通過紅外發(fā)送給手持抄表終端。

　　4 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)已完成設(shè)計(jì)和制作，正在進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是充分利用了P89LPC932微處理器功耗低、功能強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合簡(jiǎn)單實(shí)用的紅外通信技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)，因而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、使用和維護(hù)方便。