基于P89LPC932的红外抄表系统设计

文章摘要：3 手持抄表终端的设计手持抄表终端要完成的主要功能是红外无线抄表、数据存储和上传数据给PC机等。由于抄表终端是手持设备，只能采用电池供电，故设备有很高的低功耗设计要求，待机电流应非常小，而且存储的数据要安全可靠。针对这些要求(主要是低功耗设计要求)，在手持抄表终端的软、硬件设计上做了一些考虑。由于P89LPC932不仅功能强，内部有丰富的存储单元，而且当其工作在完全掉电模式时，功耗仅为1μA，故手持抄表终端的CPU选用P89LPC932是较为理想的。P89LPC932内部有512B的附加片内RAM，512B的用户E2PROM，还有8KB的Flash存储器，完全不需要再扩展片外存储器。抄表时所

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3  手持抄表终端的设计
　　手持抄表终端要完成的主要功能是红外无线抄表、数据存储和上传数据给PC机等。由于抄表终端是手持设备，只能采用电池供电，故设备有很高的低功耗设计要求，待机电流应非常小，而且存储的数据要安全可靠。
　　针对这些要求(主要是低功耗设计要求)，在手持抄表终端的软、硬件设计上做了一些考虑。由于P89LPC932不仅功能强，内部有丰富的存储单元，而且当其工作在完全掉电模式时，功耗仅为1μA，故手持抄表终端的CPU选用P89LPC932是较为理想的。P89LPC932内部有512B的附加片内RAM，512B的用户E²PROM，还有8KB的Flash存储器，完全不需要再扩展片外存储器。抄表时所得的数据一般可以保存在E²PROM，若容量不够，也可以将其保存在未用完的Flash存储器中。P89LPC932提供了对Flash存储器的擦写操作。
　　手持抄表终端的红外通信模块与多功能电度表的相同，不同之处主要是在键盘以及与计算机的通信方面。由于P89LPC932提供了键盘中断功能（一有键按下，硬件就会自动产生一个键盘中断），因此手持抄表终端的键盘接口非常简单，只需将按键接到相应的键盘中断引脚即可，具体连接如图5所示。为了省电，手持抄表终端在没有按键操作时，CPU处于完全掉电状态，一旦有按键就会通过键盘中断唤醒CPU，执行相应操作。

　　手持抄表终端与计算机的通信可采用有线串口或无线串口的方式通行工作。有线串口是在手持抄表终端中增加1片MAX232实现与计算机的串口通信，但平时这部分电路不供电，只有需要通信时才供电。无线串口则是在计算机一端增加1个装置，将手持抄表终端发射的红外信号转化为RS-232电平信号传给计算机，或将计算机送来的数据通过红外发送给手持抄表终端（这也是前面提到的红外通信采用串口通信协议的原因之一）。
4  结束语
　　本系统已完成设计和制作，正在进行实际测试。该系统的最大特点是充分利用了P89LPC932微处理器功耗低、功能强大的优势，结合简单实用的红外通信技术和软件抗干扰技术，因而系统结构简单、可靠性高、成本低、使用和维护方便。该系统的设计综合了多种技术，为抄表系统的设计提供了一种新的方案，可供设计时参考。

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　　P89LPC932主要特性：(1)指令执行速度快。在同一时钟频率下，其速度为标准80C51的6倍。(2)操作电压范围为2.4～3.6V，I/O口可承受5V，可上拉或驱动到5.5V。(3)8KB的Flash程序存储器，具有可擦除扇区，提供ISP和IAP编程功能。(4)256B的RAM数据存储器，512B的附加片内RAM。(5)512B的E2PROM存储区，可以存放序列码及设置参数等。(6)捕获/比较单元（CCU）提供PWM，输入捕获和输出比较功能。(7)2个模拟比较器，可以选择输入和参考源。（8）8个键盘中断。在掉电情况下可以通过键盘中断唤醒CPU。（9）增强型UART。具有波特率发生器、帧错误检测、自动地址识别和通用中断等功能。(10)具有I²C和SPI二种串行通信接口。(11)提供空闲和掉电模式，典型掉电电流仅为1μA，极大地降低了功耗。(12)所有的口线均有20mA的驱动能力，可以方便地驱动数码管。
　　在该系统的设计过程中，最大限度地开发了P89LPC932本身的功能，尽量以软件代替硬件，各种计算和数据处理都在CPU内部完成，故各部分硬件电路都比较简单，降低了成本和体积。以下是几个主要模块电路的实现原理。
2.1 功率因数和用电信号的测量
　　在多功能电度表中，主要的测量参数是功率因数和用电信号。根据这2个参数可计算出有功功率、无功功率、用电量、电费等多项数据。测量这2个参数的硬件电路如图3所示。

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