基于微控制器的社電儀的智能巡檢儀的設(shè)計

基于微控制器的社電儀的智能巡檢儀的設(shè)計

0電話時鐘計費(fèi)裝置檢定儀電話計費(fèi)設(shè)備的測量是計量部門進(jìn)行的強(qiáng)制性檢查的項(xiàng)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(xué)、權(quán)威的先決條件。然而，目前使用的幾種電話計數(shù)收費(fèi)設(shè)備的時間誤差的誤差存在許多缺點(diǎn)，如時間差、適應(yīng)性差、操作復(fù)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(jī)器具有價格低廉、運(yùn)營成本低的優(yōu)點(diǎn)，但其功能相對較弱。此外，如果改變線路的運(yùn)算成本基準(zhǔn)，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(jì)負(fù)擔(dān)。在這種情況下，作者將計算機(jī)和微型計算機(jī)結(jié)合起來，設(shè)計了一種測量儀器的電話計數(shù)，以克服上述缺陷。1設(shè)計方法1.1電話同步設(shè)置電話計時計費(fèi)裝置檢定儀應(yīng)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(fèi)器,存儲、查詢、打印檢定結(jié)果,實(shí)時時鐘,設(shè)置計時模式和計價標(biāo)準(zhǔn),設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)時間間隔.1.2計算機(jī)軟件簡介電話計時計費(fèi)裝置檢定儀的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)應(yīng)遵循以下原則:1)計時精度高、計價準(zhǔn)確;2)適用各種計時模式和計價標(biāo)準(zhǔn);3)能存儲、查詢、打印檢定結(jié)果;4)操作簡單、使用方便,用戶界面友好;5)適當(dāng)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(jī)實(shí)現(xiàn)的電話計時計費(fèi)裝置檢定儀,很容易滿足設(shè)計原則中后4項(xiàng)的要求,但使用一般編程技術(shù)(如VC++)不能實(shí)現(xiàn)高精度計時.微型計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)配件調(diào)制解調(diào)器(MODEM)可實(shí)現(xiàn)電話撥號器的功能,但是不能實(shí)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(guān)鍵問題.與電話線路的接口可以通過設(shè)計專用接口板卡來解決.但是,專用接口板卡的設(shè)計和制造比較復(fù)雜,而且需要開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動程序,使用不夠靈活、方便,因而使用外置接口設(shè)備更合適.外置接口設(shè)備可用微控制器(單片機(jī))來實(shí)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(jī)交換信息.實(shí)現(xiàn)高精度計時問題可通過開發(fā)微型計算機(jī)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(fù)雜,且需要購買驅(qū)動程序開發(fā)工具,而單片機(jī)可以很容易地實(shí)現(xiàn)高精度計時,同時實(shí)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(shí)現(xiàn)計劃新型電話計時計費(fèi)裝置檢定儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示.2.1電話線路控制電路外置設(shè)備是以微控制器為核心的單片機(jī)系統(tǒng),微控制器通過接口電路檢測電話線路的摘機(jī)信號、掛機(jī)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(shí)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(jī)進(jìn)行信息交換.2.2微型計算機(jī)的功能微型計算機(jī)采用帶有串行口和內(nèi)置MODEM的通用微型計算機(jī).安裝有電話計時計費(fèi)裝置檢定儀應(yīng)用軟件的微型計算機(jī)主要實(shí)現(xiàn)檢定儀的人機(jī)界面、實(shí)時時鐘、電話計費(fèi)、檢定記錄數(shù)據(jù)庫的管理等功能.微型計算機(jī)通過串行口控制其內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)電話撥號器的功能,完成自動摘機(jī)、自動撥號、自動掛機(jī)等動作;通過打印機(jī)實(shí)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(shè)備進(jìn)行信息交換.2.3微控制器串行通訊微型計算機(jī)和微控制器通過串行通訊進(jìn)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(jī),微型計算機(jī)根據(jù)不同的信號進(jìn)行相應(yīng)的操作,并在需要的時候,向微控制器發(fā)送控制信號或設(shè)置的參數(shù),微控制器收到后也會做出相應(yīng)的處理.串行通訊使用RS—232C接口,通訊方式為三線連接、點(diǎn)對點(diǎn).3獨(dú)立設(shè)備的硬件設(shè)計外置設(shè)備是以微控制器為核心的單片機(jī)系統(tǒng),硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示.3.1溫度穩(wěn)定性測試?yán)肁T89C51單片機(jī)芯片內(nèi)的16位定時器/計數(shù)器即可實(shí)現(xiàn)高精度計時.為了保證高精度的計時,單片機(jī)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(zhǔn)確性,電容值選擇30pF.為了實(shí)現(xiàn)對檢定儀計時精度的校驗(yàn),檢定儀必須有標(biāo)準(zhǔn)頻率輸出和標(biāo)準(zhǔn)時間間隔輸出.標(biāo)準(zhǔn)頻率輸出不能直接從單片機(jī)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(zhǔn)確性.該電路沒有使用單片機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(jìn)制數(shù)(01H—0AH),然后送給單片機(jī).單片機(jī)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(jī),從而實(shí)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(jī)狀態(tài)時,電話線路上的電流幾乎為零,摘機(jī)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(jī)的引腳,即可實(shí)現(xiàn)對摘機(jī)信號、掛機(jī)信號及反極性信號的隔離檢測.單片機(jī)將檢測到的信號以ASCII字符的形式(摘機(jī)為H、掛機(jī)為0、反極為I)送給微型計算機(jī),即可實(shí)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(jī)通過串行口收到有關(guān)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?jǐn)?從而控制電話線路接通或斷開.單片機(jī)進(jìn)入計時狀態(tài)后,若計時時間達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)時間間隔,單片機(jī)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(shè)計新型電話計時計費(fèi)裝置檢定儀的應(yīng)用軟件是用可視化編程語言VC++6.0設(shè)計完成的.使用該語言可以很容易地設(shè)計出友好的人機(jī)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(shí)現(xiàn).借助MicrosoftCommunicationsControl控件,可以很方便地完成串行通訊程序的設(shè)計.調(diào)制解調(diào)器(Modem)控制程序的設(shè)計則是利用串行通訊控件(MicrosoftCommunicationsControl)和AT命令集實(shí)現(xiàn)的.5統(tǒng)計學(xué)特