跟着国民经济的飞速开展和公民物质文化生活水平的不断提高，人们对电力的需求愈来愈大，对供电质量和供电牢靠性的要求也越来越高。别的，在工业体系中，对电子设备运转进程中的电参数进行实时检测与操控的要求也非常火急。在这种趋势下，供电单位要向用户供给安全、优质的电力，但依托传统的技能和办理手法现已无法完结。针对这些问题，依据社会开展的需求，依据电力工业部南京主动化研究所提出的要求，从实用化的视点动身，研发了一种电能信息主动收集终端。该体系具有结构简略，装置便利，易维护性强，经济性好等特色，并可经过低压载波和收集站进行数据传输，然后完结了电能信息的主动收集。因而电能信息主动收集终端对用电办理、配电办理完结智能化、主动化和科学化具有非常重要的含义，对国民经济的开展将起到不可估量的推进效果。
1 主动收集终端的规划
1.1 主动收集终端的功用和组成
终端站体系选用以89C51单片机为中心的体系，可完结对1～16块电度表信息的收集、存储、传输及作业状况的显现等功用。其详细功用如下：对脉冲式电度表或经过改造的机械式电度表送来的脉冲进行计数，并把它转换为对应的电能量，完结对有功电能的计量;设置初值(地址号、表常数、电表底度等参数)，保存1年内各用户各月的电能信息，分时计费;以电力载波方法和收集站通讯;对各电度表的作业状况进行显现。
整个主动收集终端由脉冲计数模块、通讯模块、时钟电路模块、作业状况显现模块和键盘操作模块五部分组成，其体系组成如图1所示。
1.2 选用双CPU共用数据存储器AT24C32和双RS 232通讯接口
依照脉冲式电度表规范，电度表的输出脉冲宽度为80 Ms，脉冲周期的最小值为100 Ms。假如CPU在这个时刻内对脉冲不进行处理，将会呈现脉冲的丢掉，然后形成脉冲计数的不精确。选用双CPU共用数据存储器技能能够避免这一现象的发生。脉冲计数模块和通讯模块别离选用各自的CPU进行操控，两者之间经过公共数据存储器AT24C32、通讯协议和握手线进行信息交流。为了避免两者对存储器操作的堵塞而呈现毛病，在规划中选用两根握手线进行硬件握手，当一个模块不对存储器操作时，其握手线输出端输出“O”;当需求对存储器进行操作时，其握手线输入端输入“0”，其握手线输出端输出“1”，然后进行操作，不然处于等候状况。
该电能信息主动收集终端规划了两个RS 232通讯接口，其间一个为AT89C51-1的RS 232通讯口，用于与电度表或设备之间传输数据;另一个是AT89C51-2的RS 232通讯口，用于与上位机之间的通讯。这样就减轻了主CPU AT89C51-2的担负，且可关于不同数据格式的RS 232电度表灵敏修正程序代码。
1.3 脉冲计数模块
脉冲计数模块由电度表、两片操控芯片AT89C51、脉冲处理电路、存储器AT24C32等电路组成，运用单片机编程对收集的数据进行一系列处理，完结对数据的收集、有用存储及传输功用。
各功用的详细完结进程为：首先将电度表输出的脉冲信号经由光电耦合器、施密特触发器等组成的脉冲处理电路进行滤波、整形等处理后，再送入缓冲器进行缓存;然后依据操控电路的指令进行相应的操作。当进行信息存储操作时，AT89C51-1作业，AT89C51-2处于等候状况，AT89C51-1向存储器发送起始信号，AT89C51-1收到存储器的低电平应对信号后，向存储器发送字节地址，AT89C51-1收到存储器的另一个低电平应对信号后，再发送数据到被寻址的存储单元，存储器再次应对，并在AT89C51-1发送中止信号后开端内部数据的擦写，在擦写的进程中，存储器不再相应任何恳求。当进行读信息操作时，AT89C51-L处于等候状况，AT89C51-2作业，AT89C51-2向存储器发送起始信号和被寻址的字节地址，存储器发生低电平应对信号并发送相应字节地址的内容，接纳完数据后，AT89C51-2发送一个中止信号。
时钟线坚持高电平期间，数据线从高到低的跳变被看作为起始信号，对AT24C32的任何操作指令，都必须从发动信号开端，时钟线坚持高电平期间，数据线从低到高的跳变被看作为中止信号。外部存储器选用结构简略的二线制E2PROM和具有掉电维护的AT24C32存储信息，掉电后数据可保存十年，远远高于实践要求。为了延伸存储器的运用时刻，选用循环存储方法，确保了收集数据的精确性和牢靠性。
1.4 通讯模块
通讯模块由操控芯片AT89C51-2、电力线载波芯片ST7538及其外围电路组成。ST7538是选用FSK调制技能的高集成度、功用强大的电力载波芯片，内部采取了多种抗干扰办法，它能够在噪声频带很宽的信道环境下完结牢靠的通讯。内部集成了发送和接纳数据的一切功用，经过串行通讯，能够便利地与微处理器相衔接。内部具有电压主动操控和电流主动操控，只需经过耦合变压器等少数外围器材即可衔接到电力网中。ST7538除了完结电力线载波通讯功用外，还具有看门狗、过零检测、运算放大器、时钟输出、超时溢出输出、+5 V电源和+5 V电源输出等功用，大大减少了ST7538运用电路的外围器材数量。该芯片契合欧洲CENELEC(EN50065-1)和美国ECC规范。
1.5 时钟电路模块
时钟电路模块由AT89C51-1和时钟芯片DS12887组成。CPU经过读DS12887的内部时标寄存器即可经过挑选二进制码或BCD码初始化芯片的10个时标寄存器得到当时的时刻和日历，其内部14 B非易失性静态RAM可供用户运用。关于没有RAM的单片机运用体系，可在主机掉电时保存一些重要数据。DS12887的4个状况寄存器用来操控和指出DS12887模块的当时作业状况，除数据更新外，程序可随时读写这4个寄存器。运用单片机对DS12887进行编程，可便利地完结读数，完结定时抄表等功用。
1.6 作业状况显现模块
作业状况显现模块主要由发光二极管、放大器、AT89C51-2等元件组成。用不同色彩的发光二极管来别离显现电源的通断、链路的衔接以及数据的发送等状况。该电路模块具有呼应速度快，运用温度规模较大，功耗小，运用寿命长等长处。
