基于GSM的远程抄表终端设计

史国旗，田盼盼，耿富臣，张维维，李 敏

（大连民族学院 信息与通信工程学院，辽宁 大连 116600）

目前很多地区的抄表工作是十分烦琐的，需要安排很多抄收人员逐家逐户进行抄表，然后将数据报送到相关部门，进行数据的录入，并计算每家每户的实际用水电量与应缴纳实际花费。远程抄表系统是指利用单片机系统和无线网络等技术自动读取和处理用户仪表数据，将用户的水电气表等仪表的使用信息传输到管理企业进行综合处理的系统。它是在有线抄表系统的基础上发展起来的，但由于采用的是无线通信等技术，可以解决有线抄表系统距离受限、组网困难、建设成本和维护成本高、功耗较大等问题[1]。

1 系统硬件电路设计

整个远程抄表系统包括光电直读式表头、Meter-Bus总线接口电路、GSM模块、微控制器和自来水公司计算机监控终端5大部分，其结构图如图1所示。为了降低功耗，本设计中所有的模块不一直处于工作状态，各个模块在微控制器的指挥下定时工作，即抄表系统的所有模块的工作方式为“长时间休眠，短时间工作”。其中，休眠周期（小时、天、周、月）由管理员用计算机终控端通过GSM模块发布。微控制器接收GSM模块收到的指令后，修改抄表周期，同时根据设定的抄表周期通过Meter-Bus接口电路控制光电直读表头读取当前的水电量值，然后再利用GSM无线网络发给计算机终端，实现定时自动抄表。

图1 远程抄表系统结构图Fig.1 Block diagram of remote meter reading system

本设计的远程抄表终端是由GSM无线通信终端和电能抄表测量端组成。整体设计框图如图2所示。系统选用STC89C52作为系统主控制芯片，单片机将接收到的表数据通过LCD显示器显示并通过TC35i模块发送到GSM网络。读表控制中心接收到远程抄表终端的数据，完成记录与计价功能。

图2 远程抄表终端整体框图Fig.2 Block diagram of remote meter reading terminal

1.1 主控制器选择

主控制器选用STC89C52单片机。STC89C52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes ISP（In-System Programmable）的可反复擦写1000次的FLASH只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP FLASH存储单元，可为许多嵌入式控制应用系统高性价比的解决方案[3]。工作时单片机只需定时测量单相脉冲电能表输入的脉冲，再根据脉冲数与用电量之间的比例关系得到用户的用电量，定时通过TC35i无线通信终端监控发送用户的用电量到系统中心计算机[4]。

1.2 无线通信模块选择

无线通信终端采用SIEMENS TC35i作为通信模块，TC35i可在GSM网中完成语音、数据、短消息以及传真的传送，具有标准的工业接口和完整的SIM卡阅读器，使用简单[2]。配以MAX3232实现TTL电平到RS232电平的转换，TC35i与 GSM 2/2+ 兼容、双频（GSM900/GSM1800）、RS232 数据口、符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，易于升级为GPRS模块，模块有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短信息。将该模块和一片微处理控制单元（MCU）组成具有SMS接收和发送功能的GSM集中抄表终端，即可实现远程抄表。

1.3 电源电路设计

使用LM2941T芯片向TC35i模块提供4.2 V电压，具体电路图如图3所示。

图3 TC35i模块电源电路Fig.3 Power supply circuit of TC35i module

1.4 LCD显示电路设计

液晶显示（LCD）模块采用带中文字库的LCD12864，其内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块，内置 8192个16×16点汉字和128个 16×8点 ASCII字符集[5]，也可完成图形显示。其连接电路如图4所示。

2 系统软件流程设计

该系统软件流程如图5所示。首先单片机初始化，设置外部中断0，测试远程抄表无线通信模块，模块可正常进行通信后进入系统总循环：检查电表是否异常，若异常向读表控制中心发送警告短消息，若电表正常工作，每隔5分钟读取电表数据，并更新最新数据到电表数据缓冲区中；若接到读表控制中心抄表短信，则将电表数据缓存区中的数据以短消息的形式发送到抄表控制中心。

图4 液晶显示电路Fig.4 LCD circuit

图5 程序流程图Fig.5 Program flow chart

3 结束语

设计了基于TC35i模块的远程抄表终端的硬件电路与软流程，该系统具有体积好、移植性好、性能稳定、能够实时、准确的完成远程抄表功能，解决人工抄表效率低，错误率高的问题，具有重要的实用价值。

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