大容量遠程抄表集中控制器的製作方法
2023-07-20 18:40:16 1
專利名稱：大容量遠程抄表集中控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信和自動控制應用技術領域，特別是一種用於城鎮自來水、供熱和煤氣等公用能源公司遠程抄表和控制的自控裝置。
公用能源用戶查表收費和管理一直是個難題，原來的手工查表收費和人工管理成本高、困難大、周期長、效率低，給用戶和管理部門帶來極大的不便。現在出現的遠、程自動抄表和自控系統雖能解決上述問題，但由於要給每個用戶都提供一個自動採集和控制終端，成本相當高，而且象自來水、供熱、煤氣等要求在停電時能保證用戶一定的使用時間，這就需要配備充足的後備能源。有些系統通過將多個用戶集中管理雖然部分解決了成本問題，但由於控制電路設計不合理，使功耗問題解決不了，同時集中控制數量有限。
本實用新型的目的是克服上述現有技術的不足之處，提供一種集中控制的用戶數量能達到96戶以上，極大地降低了各用戶分攤的成本和自控系統功耗的大容量遠程抄表集中控制器。
本實用新型是通過以下措施實現的大容量遠程抄表集中控制器包括單片機控制單元、液晶顯示單元、遠程通信接口單元、時鐘單元、鍵盤接口單元、信號檢測單元和電磁閥驅動單元等，該控制器還包括一用於分時檢測多用戶的計量表的計量信號和分時驅動各用戶電磁閥的邏輯控制接口單元，該邏輯控制接口單元由解碼集成電路U5、U14和電子開關集成電路U15～U23構成，由單片機控制單元直接控制解碼集成電路U5、U14來選通電子開關集成電路U15～U23。從而確定相應的表與閥。
解碼集成電路U5的A、B、C、D端分別接單片機控制單元U1的P4.4～P4.7端，U14的A、B、C、D端和電子開關集成電路U15的A、B、C、D端接U1的P4.0～P4.3端，U5的Y0～Y5端分別接閥接口板VALVE1～VALVE6,Y8～Y13端分別接表接口板METER1～METER6,U15的I00～I015分別接表接口CON_METER的J1～J16,U14的Y0～Y15端分別接U16～U23，U16～U23各自的A端分別接閥接口CON V的J1～J16，單片機U1通過U5的解碼選擇不同的閥或表接口板，通過解碼器U14選擇電子開關U16～23以選通不同的電磁閥，通過電子開關電路U15選通各自的表。
本實用新型的優點在於該抄表集中控制器設置邏輯控制接口單元，並通過解碼集成電路和開關電路切換來完成信號檢測和電磁閥控制，使本實用新型的電路大大簡化，相應的功耗降低且控制用戶數量能達到96戶以上，因而也降低了各用戶的分攤成本，使遠程自動抄表和控制系統在實際應用中具有很大的市場潛力。
圖1是本實用新型的電路方框示意圖；圖2是本實用新型的電原理圖；圖3是本實用新型表接口電路圖；圖4是本實用新型電磁閥接口電路圖。
以下結合附圖對本實用新型做進一步的詳述大容量遠程抄表集中控制器包括單片機控制單元1、液晶顯示單元2、遠程通信接口單元3、時鐘單元4、鍵盤接口單元5、信號檢測單元7和電磁閥驅動單元8。該控制器過包括一用於分時檢測多用戶計量表的計量信號和分時驅動各用戶電磁閥的邏輯控制接口單元6，該邏輯控制接口單元由解碼集成電路(U5、U14)和電子開關集成電路(U15～U23)構成。
單片機控制單元1由單片機U1(P80C552)、鎖存器U2(74HC373)、程序存儲器U3(27C512)、數據存儲器U4(62256)、解碼器U13(74HC138)和C6、C7、Y4(6MHz)組成，U1的P0口(P00～P07)與U2的1D～8D接口，ALE接U2的第11腳；U2的1Q～8Q接U3、U4的A0～A7；U1的P2口(P20～P27)接到U3、U4的A8～A15,U1的P0口(P00～P07)接U3的DQ1～DQ8和U4的D0～D7,U3的第20、22腳接U1的PSEN；U4的CS接到U1的P2.7，WE接U1的WR,OE接到U1的RD；U13的A、B、C、D、G1、G2A、G2B接U1的A8、A9、A10、A15、A13、A14。單片機U1具有5個埠P0～P5。內部有256位元組動態存儲器用來存儲動態數據，單片機具有A/D轉換功能，可用來檢測儀表提供的模擬信號，外部程序存儲器U3可以存儲的最大程序量為64K字節，數據存儲器U4可以存儲32K字節的數據，U13為地址解碼器分配外路數據地址。
液晶顯示單元2由雙向驅動器U8(74HC245)和液晶顯示模塊LCM組成，U8的A1～A8按U1的P0口(P00～P07)，G腳接U13的Y4,DIR端接U1的RD；LCM的D0～D7端接U8的B1～B8端，LCMDI端接U1的P1.3,U8的主要作用是增強數據驅動能力。
遠程通信接口單元3由數據機晶片U7(TSC73K222AL)、遠放U9(LM2902)、Y2(11MHz)、C2、C3、C8、C11、C12、C14、C18、C20、C19、C24、T1、L1、R10、R17、R11、R16、R21、R22、R23、R15、R12、R13、R19、R24、R27、Q1、RY1、D3、RV1組成，U1的AD0～AD7端按U1的P0口(P00～P07)，ALE接U1的ALE端，WR接U1的WR端，RD接U1的RD端，CS接U13的Y3端，TXD接U1的TXD端，RXD接U1的RXD端；Q1的基極通過R27接到U1的P1.4端，U7具有遠程數據發送的調製功能和遠程數據接收解調功能。
時鐘單元4由時鐘晶片U12(PCF85937)、Y1組成，U12的INT、SCL、SDA端接U1的P3.2、P1.6、P1.7端，時鐘晶片U12為系統的定時傳送數據和其它定時操作提供時鐘，它與單片機U1之間通過IIC接口連接。
鍵盤接口單元5由驅動器U10(74HC244)、鎖存器U11(74HC377)和4X4鍵盤組成，U10的A1～A4端和U11的1Q～4Q端接鍵盤，U10的Y1～Y4端和U11的1D～8D端接U1的P0口(P00～P07)，U10的1G端接U1的RD端，2G端接U13的Y0端，U11的CLK端接U1的WR端，G端接U13的Y1端，單片機發出的掃描信號通過鎖存器U11提供給鍵盤，接收的掃描信號通過驅動器U10傳送到單片機控制單元1。
邏輯控制接口單元6由程序控制解碼集成電路U5、U14和電子開關集成電路U15、U16～U23、R17組成，U5的A、B、C、D端分別接單片機U1的P4.4～P4.7端，U14的A、B、C、D端和U15的A、B、C、D端接單片機U1的P4.0～P4.3端，U5的Y0～Y5端分別按閥接口板VALVE1～VALVE6,Y8～Y13端分別接表接口板METER1～METER6,U15的I00～I015端分別按表接口CON_METER的J1～J16,U14的Y0～Y15端分別接U16～U23,U16～U23各自的A端分別接到閥接口CON-V的J1～J16，單片機通過U5的解碼選擇不同的閥和表接口板，通過解碼器U14選擇電子開關U16～U23以選通不同的電磁閥。通過電子開關電路U15選通不同的表。
信號檢測單元7由R33、C32組成，模擬量電流信號通過R33轉換接到U1的P5.0端。
電磁閥驅動單元8由U6(UDN2993)構成，U6的ENABLE端接到U1的P1.2端，PHASEα端接到U1的P1.1端，OUT1α端接到CON-V的第1腳，OUT2端接到U16～U23的B端。
本實用新型的工作過程如下所述計量信號檢測單片機U1(P80C552)通過程序控制解碼器電路U5選通相應的表接口板，同時選通電子開關電路U15(CD4067)的相應路數，表中傳感器的信號通過公共通路傳輸到單片機U1的P5.0腳，單片機U1的內部程序對採樣獲得的信號作AD轉換，判斷是否有計量，如果有計量就記錄計量值，通過AD轉換的結果還可以判斷儀表的連接線是否斷開，如果斷開，程序作報警處理。
電磁閥驅動單片機U1通過程序控制解碼電路U5選通相應的電磁閥接口板，通過控制U6的PHASEα確定電磁閥的驅動方向，通過解碼器U14選通相應的開關電路U16～U23，由驅動電路U6輸出驅動信號，使電磁閥發生動作。
液晶顯示輸出程序運行過程中，將系統的狀態和參數直接送到液晶顯示。
時鐘輸出系統運行之前先設置好時鐘和定時處理的時間，時鐘晶片U12自動運行，當定時時間到了以後，U12通過INT腳向單片機U1輸出一個中斷信號，使單片機U1處理定時事件。
遠程通信遠程通信時單片機U1的P1.4腳控制繼電器RY1接通電話線路，需要傳輸和接收的數據通過單片機U1的P0口與調製解調晶片U7交換，數據通信結束後，程序控制繼電器關斷電話線路。
本實用新型中所用的集成電路詳細介紹如下U1 PCF80C552 單片機U2 74HC373鎖存器U3 27C512 程序存儲器U4 62256 靜態存儲器U5 74HC1544～16解碼器U6 UDN2993B 全橋驅動器U7 TSC73K222AL數據機U8 74HC245向驅動器U9 LM2902 運算放大器U10 74HC244單向驅動器U11 74HC377鎖存器U12 PCF8593日曆時鐘U13 74HC1383～8解碼器U14 74HC1544～16解碼器U15 CD4067 電子開關U16～U23AQW212 MOS開關
權利要求1．一種大容量遠程抄表集中控制器，包括單片機控制單元(1)、液晶顯示單元(2)、遠程通信接口單元(3)、時鐘單元(4)、鍵盤接口單元(5)、信號檢測單元(7)和電磁閥驅動單元(8)等，其特徵在於還包括一用於分時檢測多用戶的計量表的計量信號和分時驅動各用戶電磁閥的邏輯控制接口單元(6)，該邏輯控制接口單元由解碼集成電路(U5、U14)和電子開關集成電路(U15～U23)構成，由單片機控制單元(1)控制解碼集成電路(U5、U14)來選擇通電子開關集成電路(U15～U23)，從而確定相應用戶的表與閥。
2．根據權利要求1所述的大容量遠程抄表集中控制器，其特徵在於解碼集成電路U5的A、B、C、D端分別接單片機控制單元的U1P4.4～P4.7端，U14的A、B、C、D端和和U15的A、B、C、D端接U1的P4.0～P4.3端，U5的Y0～Y5端分別接閥接口板VALVE1～VALVE6,Y8～Y13端分別接表接口板METER1～METER6,U15的I00～I015分別接表接口CON-METER的J1～J16,U14的Y0～Y15端分別接U16～U23、U16～U23各自的A端分別接閥接口CON_V的J1～J16，單片機U1通過U5的解碼選擇不同的閥或表接口板，通過解碼器U14選擇電子開關U16～U23以選通不同的電磁閥，通過電子開關電路U15選通各自的表。
專利摘要本實用新型提供一種用於自來水、供熱和煤氣等公用能源公司實行遠程抄表和控制的大容量遠程抄表集中控制器,該集中控制器包括單片機控制單元、液晶顯示單元、遠程通信接口單元、時鐘單元、鍵盤接口單元、邏輯控制接口單元、信號檢測單元和電磁閥驅動單元,邏輯控制接口單元是由解碼集成電路(U5、U14)和電子開關集成電路(U15～U23)構成,由單片機控制單元控制解碼集成電路(U5、U14)來選通電子開關集成電路(U5～U23)確定分時檢測各用戶表的計量信號和分時控制各用戶電磁閥,可實現96路用戶的集中控制。解決了多用戶控制功耗過大和成本過高的問題,使遠程自動抄表和控制系統在實際應用中可行。
文檔編號G01F15/06GK2434652SQ0023868
公開日2001年6月13日 申請日期2000年6月27日 優先權日2000年6月27日
發明者陳杰華 申請人:天津市聯訊科技發展有限公司