专利名称：一种模拟智能远程抄表教学用装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模拟智能远程抄表教学用装置，属于一种关于单片机系统开发的教学用具。
背景技术：
目前，我国的抄表方式有以下三种1.人工入户抄表；2.IC卡预付费方式；3.远程抄表方式。人工入户抄表不仅耗费大量和人力，而且容易出现人为错误，而且由于用户观念的转变，用户不希望被别人打扰。IC卡则容易受外界攻击和破解。这两种方式也不能实 现对电表工作状态的实时监控。另外随着经济的发展，未来我国将逐渐实际电费分时计价，以达到节约能耗、实现低碳生活的目标，前两种方式已远远跟不上电力自动化发展的需要。在学校，如何将远程抄表方式的原理通过模拟的方式贯穿在教学中，使学生熟练的掌握该项技能，并通过此技能服务于社会是教师考虑的问题。因此，建立一种教学模拟装置是教师们迫切需要解决的问题。
发明内容本实用新型的目的是提出一种模拟智能远程抄表教学用装置，属于一种关于单片机系统开发的教学用具。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是一种模拟智能远程抄表教学用装置，包括有一个单片机，围绕单片机分别连接设置有时钟电路、显示器和与上位机连通的远程通讯接口电路；其中，所述单片机还连接设置有用电模拟电路，所述用电模拟电路包括多路选择开关和由多个发光二极管模拟电器用电的用电电路，所述选择开关和用电电路分别连接单片机，选择开关通过单片机选择多个发光二极管分别与电源接通与关断，在所述多个发光二极管与电源之间设置有模拟功率采样电阻，所述采样电阻的采样信号通过A/D转换器连接至单片机。进一步，所述远程通讯接口电路是RS232或RS485接口电路。进一步，所述多路选择开关是由八路信号收发器和八路按键组成，八路按键连接八路信号收发器的八路信号输入端，八路信号收发器的八路输出端与单片机的数据总线连接，所述用电电路包括一个八路D触发器，八路D触发器的输入端与单片机的数据总线连接，所述模拟电器用电的发光二极管是八个，八个发光二极管负极分别经八个电阻与八路D触发器的输出端连接，八个发光二极管的阳极并联，并联后的发光二极管的阳极连接所述模拟功率采样电阻一端，模拟功率采样电阻另一端连接电源，所述八路D触发器的控制端和八路信号收发器的控制端通过译码器与单片机的控制端连接。进一步，所述模拟功率采样电阻另一端与电源之间设置有模拟电源开关，所述模拟电源开关包括一个由三极管驱动的继电器，继电器的常开触点一端连接模拟功率采样电阻，继电器的常开触点另一端连接电源，所述三极管的控制基极与单片机的控制端连接。进一步，所述单片机还连接有一个由蜂鸣器和三极管驱动组成的报警电路。[0009]本实用新型电路结构简单、实用，通过本实用新型可以非常方便的了解智能远程抄表的基本原理，可以了解单片机系统的硬件设计和软件开发，熟悉单片机系统常见的显示、按键、A / D、通讯等；了解单片机系统从原理图设计到制板，从程序设计到工程建立、编译、程序下载、调试的一整套开发流程；熟悉单片机的内部架构、集成外设等；熟悉单片机的IO控制、并行总线控制；熟悉单片机系统常见的三线串行总线、两线串行总线的时序图和程序设计；熟悉RS232、RS485的通讯机制等。另外，本装置还包括上位机软件设计，可以使学生了解上位机界面的设计，以及上位机与下位机的通讯协议的设计。
以下结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。
图I是本实用新型的电路结构框图；图2是本实用新型用电模拟电路示意图；·图3是本实用新型实施例2用电模拟电路示意图。
具体实施方式
实施例I ;一种模拟智能远程抄表教学用装置，参见图I和图2，所述装置包括有一个单片机I，围绕单片机分别连接设置有时钟电路2、显示器3和与上位机4连通的远程通讯接口电路5 ;其中，所述单片机还连接设置有用电模拟电路6 ;所述用电模拟电路包括由多个按键K组成的多路选择开关6-1和由多个发光二极管D模拟电器用电的用电电路6-2，所述选择开关和用电电路分别连接单片机，选择开关通过单片机选择多个发光二极管分别与电源接通与关断，在所述多个发光二极管与电源之间设置有模拟功率采样电阻R1，所述采样电阻的采样信号通过A/D转换器7连接至单片机。实施例中，所述远程通讯接口电路是RS232或RS485接口电路，使用的芯片分别是MAX485接口芯片和MAX232接口芯片。RS232可以实现点对点的通信方式，但是这种方式不能实现联网功能，且通信距离不能远于15米。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统。RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路必须由使能信号加以控制。实施例中，所述单片机型号是STC12C5A60S2，单片机STC12C5A60S2具有两个串行口 UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用异步接收 / 发送装置)。在本系统中，第I个串行口被设置为RS232串行通讯口，第2个串行口被设置为RS232串行通讯口或RS485串行通讯口，可由跳线选择；STC12C5A60S2内部集成IObit的A/D转换器。所述显示器是一个12864的液晶显示器，该液晶显示器采用ST7290控制器，可选择8位、4位并行接口或串行接口，提供8192个中文字形(16X16点阵)和128个西文字符(16X8点阵)。电路板提供跳线选择串行或并行接口，本系统采用了 8位并行接口，挂接于总线上。并由单独的IO通过三极管驱动控制液晶背光。所述的钟电路是一个实时时钟芯片DS1302；DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能。它采用三线接口与CPU进行通信，并具有主电源/后备电源双引脚，保证了在主电源断电后实时时钟继续运行，同时提供对后备电源进行涓细电流充电的能力。实施例2; 本实施例是在实施例I的基础上进行的改进，本实施例中与实施例I相同的部分，请参照实施例I中公开的内容进行理解，实施例I公开的内容也应当作为本实施例的内容。本实施例中，参见图3，所述多路选择开关是由八路信号收发器6-1-1 (74HC245)和八路按键组成，八路按键连接八路信号收发器的八路信号输入端，八路信号收发器的八路输出端与单片机的数据总线1-1连接，所述用电电路包括一个八路D触发器6-2-1(74HC574芯片)，八路D触发器的输入端与单片机的数据总线连接，所述模拟电器用电的发光二极管是八个，八个发光二极管负极分别经八个电阻R2与八路D触发器的输出端连接，八个发光二极管的阳极并联，并联后的发光二极管的阳极连接所述模拟功率采样电阻一端，模拟功率采样电阻另一端连接电源，单片机根据采样电阻计算出用户用电功耗变化；所述八路D触发器的控制端和八路信号收发器的控制端通过二选一片译码器8 (74HC138)与单片机的控制端连接。实施例中，所述模拟功率采样电阻另一端与电源之间设置有模拟电源开关，所述模拟电源开关包括一个由三极管Ql驱动的继电器J，继电器的常开触点一端连接模拟功率采样电阻，继电器的常开触点另一端连接电源，所述三极管的控制基极与单片机的控制端连接。实施例中，所述单片机还连接有一个由蜂鸣器F和三极管Q2驱动组成的报警电路，所述报警器与CPU相连读取CPU记录的用电值，根据预设数值发出报警。实施例中的三极管是型号为9013的NPN三极管。本实施例中的模拟电器用电的电阻用于模拟家庭中的电器，发光二极管作为用户灯通过一片74HC574接在总线上，继电器的触点连接用户灯的共阳端和电源，用于模拟家庭供电的总开关。通过采集用户灯共阳端电压，经采样电阻，可以计算出用户灯的功耗，模拟为家庭用电的功耗。实施例中的按键，用于模拟家庭中电器的开关。它通过一片74HC245接在总线上，分别对应于若干只用户灯。本实施例所述的装置，以单片机为核心，模拟了一套智能远程抄表装置。该装置下位机部分模拟用户用电及电表，包括用户的模拟用电、模拟电功率的采样、分时费率的设置，通过当前时间段的费率及当前电功率，计算出当前电费，并从当前用户金额中实时的扣掉，当金额不足时，能够切断用户供电；而上位机部分则模拟电力公司，可以完成用户的购电、用户用电情况的查询、分时费率的设置，并能根据情况手动或自动切断或连接用户供电。
权利要求1.一种模拟智能远程抄表教学用装置，包括有一个单片机，围绕单片机分别连接设置有时钟电路、显示器和与上位机连通的远程通讯接口电路；其特征在于，所述单片机还连接设置有用电模拟电路，所述用电模拟电路包括多路选择开关和由多个发光二极管模拟电器用电的用电电路，所述选择开关和用电电路分别连接单片机，选择开关通过单片机选择多个发光二极管分别与电源接通与关断，在所述多个发光二极管与电源之间设置有模拟功率采样电阻，所述采样电阻的采样信号通过A/D转换器连接至单片机。
2.根据权利要求I所述的一种模拟智能远程抄表教学用装置，其特征在于，所述远程通讯接口电路是RS232或RS485接口电路。
3.根据权利要求I所述的一种模拟智能远程抄表教学用装置，其特征在于，所述多路选择开关是由八路信号收发器和八路按键组成，八路按键连接八路信号收发器的八路信号 输入端，八路信号收发器的八路输出端与单片机的数据总线连接，所述用电电路包括一个八路D触发器，八路D触发器的输入端与单片机的数据总线连接，所述模拟电器用电的发光二极管是八个，八个发光二极管负极分别经八个电阻与八路D触发器的输出端连接，八个发光二极管的阳极并联，并联后的发光二极管的阳极连接所述模拟功率采样电阻一端，模拟功率采样电阻另一端连接电源，所述八路D触发器的控制端和八路信号收发器的控制端通过译码器与单片机的控制端连接。
4.根据权利要求3所述的一种模拟智能远程抄表教学用装置，其特征在于，所述模拟功率采样电阻另一端与电源之间设置有模拟电源开关，所述模拟电源开关包括一个由三极管驱动的继电器，继电器的常开触点一端连接模拟功率采样电阻，继电器的常开触点另一端连接电源，所述三极管的控制基极与单片机的控制端连接。
5.根据权利要求I所述的一种模拟智能远程抄表教学用装置，其特征在于，所述单片机还连接有一个由蜂鸣器和三极管驱动组成的报警电路。
专利摘要本实用新型涉及一种模拟智能远程抄表教学用装置，包括有一个单片机，所述单片机在基本设置的基础上还连接设置有用电模拟电路，所述用电模拟电路包括多路选择开关和由多个发光二极管模拟电器用电的用电电路，本实用新型电路结构简单、实用，通过本实用新型可以非常方便的了解智能远程抄表的基本原理，可以了解系统常见的显示、按键、A／D、通讯、编译、程序下载、调试的一整套开发流程；熟悉单片机的内部架构、集成外设等；熟悉单片机的IO控制、并行总线控制；熟悉单片机系统常见的三线串行总线、两线串行总线的时序图和程序设计；熟悉RS232、RS485的通讯机制等，可以使学生了解上位机界面的设计，以及上位机与下位机的通讯协议的设计。
文档编号G09B19/24GK202795821SQ2012205310
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者王艳秋, 胡亦, 杨秀清, 裴春梅, 叶海蓉 申请人:北京电子科技职业学院