一种基于LORA的能源计量数据在线采集器的制作方法

本实用新型涉及电表电量测度仪器，具体涉及一种基于lora的能源计量数据在线采集器。

背景技术：

电力是当今社会生产发展与人们生活的重要能源，随着社会的进步，人们对电力的需求越来越大，尤其是在家用电的需求尤为突出。现代社会人口居住密集，城镇居民楼人口密度的提高，致使传统的电表抄表方式遇到了巨大的困难。传统电表不仅布线复杂，而且在抄表时需要大量的人力，其用电安全也无法得到保障。因此迫切需要一种能够精准测量用电量，而且可以不需要大量人工去一户一户手动抄表的电表。

现有技术中，在无线通信模块将单片机的数据通过无线的方式发送至pc端的过程中，nrf2401(单片射频收发芯片)工作频段为2.4～2.5ghzism频段，无线传输覆盖范围小，通常只有2-5米，而nb-iot(窄带物联网narrowbandinternetofthings)具有覆盖范围广、功耗低、带宽窄等优点，但其传输方式需要利用移动电信公司的基站，因此使其使用成本大大增加，并且在众多信号基站较少、信号不良的偏远地区难以发挥作用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：传统的电表抄表方式遇到了巨大的困难，传统电表不仅布线复杂，而且在抄表时需要大量的人力，其用电安全也无法得到保障。本实用新型提供了解决上述问题的一种基于lora的能源计量数据在线采集器。

选用lora(远距离无线电longrangeradio)的方式传输无线数据，lora采用低功耗局域网无线标准，lora是lpwan通信技术中的一种，lora主要在433、868、915mhz等全球免费频段运行，具有成本低、功耗最低、使用成本小、传输距离适中等优点，适用于智能电表的使用环境。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种基于lora的能源计量数据在线采集器，包括单片机和pc端，还包括无线传输模块和电能模块，所述无线传输模块将所述单片机的数据通过无线传输的方式发送到pc端，所述单片机的数据包括所述电能模块采集到的电量数据；

所述无线传输模块采用lorae32-ttl-1w芯片，所述电能模块采用ade7755芯片制作，所述单片机采用stc89c52单片机，jp1为单片机的输入端的con连接线，jp2为单片机的输出端的con连接线；

所述lorae32-ttl-1w芯片的m0与m1端接地，置低电平，lorae32-ttl-1w与单片机的连接中lorae32-ttl-1w芯片的gnd引脚接至jp1的1号口，vcc引脚接至jp1的4号口，lorae32-ttl-1w芯片的txd与rxd引脚分别通过jp1的2号与3号口分别接至单片机的10号引脚(rxd)与11号引脚(txd)；

进一步地，还包括时钟模块，所述时钟模块采用ds1302时钟芯片，所述ds1302时钟芯片为所述单片机提供时钟日历计算并实时传至单片机，采用与cpu的spi同步通信三线接口。

进一步地，还包括显示屏，所述显示屏采用lcd显示屏，采用lcd1602，所述显示屏显示单片机的数据。

进一步地，还包括电源模块，所述电源模块采用线性稳压电源，所述线性稳压电源是为单片机、电能模块和无线传输模块提供+5v电源的选用220v/5v稳压电源。

进一步地，还包括继电器电路，所述继电器电路受单片机控制从而实现通断电，所述继电器电路由三极管q2、限流电阻r8、电容c4和继电器组成，继电器的三极管q2的发射极与jp2的3口连接，jp2的4口连接至三极管q2的集电极，在由导线将三极管q2基极通过1k的限流电阻r8连接至单片机的4号引脚，jp2的2口与1口之间连入0.01uf的电容c4。

进一步地，所述单片机的晶振电路采用内部时钟方式，晶振电路晶振输入端xtal1与输出端xtal2并联两个电阻后分别接至单片机的19号管脚x1与18号管脚x2。

进一步地，所述ade7755芯片的脉冲常数选定为6400，所述电能模块与单片机连接处还包括光电器，光电器的光耦+端通过导线连接至单片机电路jp1的con接口的2口，又从jp1的2口接至单片机的13引脚，使用单片机的int1中断。

进一步地，还包括电一个3v的纽扣电池作为ds1302的备用电源，还包括一个3v的纽扣电池作为ds1302的备用电源，在与ds1302芯片的连接中，+5v电源接至ds1302的1号管脚与单片机的40号管脚；3v备用电源的正极接至ds1302的8号引脚，负极接地。

本实用新型所使用的电能检测模块选采用ade7755制作，时钟模块的芯片采用ds1302，需要为其提供备用电源，备用电源的供电方式可以设置，并且提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力[10]，无线发送模块采用lorae32芯片，本实用新型中的显示功能采用lcd1602液晶显示，lcd1602可以通过软件编程使其具备更多的附加功能，对单片的利用率更高，使其更加符合现代生活中的需要，电表的时间、定时开关机及定时继电功能通过按键进行设置。

本实用新型具有如下的优点和有益效果：

本实用新型不需要大量人工去一户一户手动抄表的电表，实现电量的计量与显示、超功率自动断电、定时开启关闭、具有记忆功能，并利用lora芯片将数据实时传送至pc机，实现远程抄表。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的功能模块图。

图2为本实用新型的继电器电路与单片机的连接电路图。

图3为本实用新型的lorae32-ttl-1w与单片机的连接电路图。

图4为本实用新型的电能模块与单片机的连接电路图。

图5为本实用新型的ds1302与单片机连接电路图。

图6为本实用新型的单片机的复位电路电路图。

图7为本实用新型的按键模块与单片机的连接电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

一种基于lora的能源计量数据在线采集器，如图1-7所示，包括单片机和pc端，还包括无线传输模块和电能模块，所述无线传输模块将所述单片机的数据通过无线传输的方式发送到pc端，所述单片机的数据包括所述电能模块采集到的电量数据；

所述无线传输模块采用lorae32-ttl-1w芯片，所述电能模块采用ade7755芯片制作，所述单片机采用stc89c52单片机，jp1为单片机的输入端的con连接线，jp2为单片机的输出端的con连接线；

所述lorae32-ttl-1w芯片的m0与m1端接地，置低电平，lorae32-ttl-1w与单片机的连接中lorae32-ttl-1w芯片的gnd引脚接至jp1的1号口，vcc引脚接至jp1的4号口，lorae32-ttl-1w芯片的txd与rxd引脚分别通过jp1的2号与3号口分别接至单片机的10号引脚(rxd)与11号引脚(txd)；

优选的，还包括时钟模块，所述时钟模块采用ds1302时钟芯片，所述ds1302时钟芯片为所述单片机提供时钟日历计算并实时传至单片机，采用与cpu的spi同步通信三线接口，还包括一个3v的纽扣电池作为ds1302的备用电源，在与ds1302芯片的连接中，+5v电源接至ds1302的1号管脚与单片机的40号管脚；3v备用电源的正极接至ds1302的8号引脚，负极接地。

优选的，还包括显示屏，所述显示屏采用lcd显示屏，采用lcd1602，所述显示屏显示单片机的数据。

优选的，还包括电源模块，所述电源模块采用线性稳压电源，所述线性稳压电源是为单片机、电能模块和无线传输模块提供+5v电源的选用220v/5v稳压电源。

优选的，还包括继电器电路，所述继电器电路受单片机控制从而实现通断电，所述继电器电路由三极管q2、限流电阻r8、电容c4和继电器组成，继电器的三极管q2的发射极与jp2的3口连接，jp2的4口连接至三极管q2的集电极，在由导线将三极管q2基极通过1k的限流电阻r8连接至单片机的4号引脚，jp2的2口与1口之间连入0.01uf的电容c4。

优选的，所述单片机的晶振电路采用内部时钟方式，晶振电路晶振输入端xtal1与输出端xtal2并联两个电阻后分别接至单片机的19号管脚x1与18号管脚x2，c1与c2电容取30pf，晶振为11.0592mhz。

优选的，所述ade7755芯片的脉冲常数选定为6400，所述电能模块与单片机连接处还包括光电器，光电器的光耦+端通过导线连接至单片机电路jp1的con接口的2口，又从jp1的2口接至单片机的13引脚，使用单片机的int1中断。

优选的，所使用的电能检测模块选采用ade7755制作。时钟模块的芯片采用ds1302，需要为其提供备用电源，备用电源的供电方式可以设置，并且提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力，无线发送模块采用lorae32芯片，本实用新型中的显示功能采用lcd1602液晶显示，lcd1602可以通过软件编程使其具备更多的附加功能，对单片的利用率更高，使其更加符合现代生活中的需要。

优选的，如图6所示，单片机的复位是指通过一系列操作，使得单片机内部各寄存器恢复为初始状态。这种操作通常是由外部电路实现的。根据复位的操作方式和复位电路的不同，可以将复位方式分为上电复位与按钮复位两种方式，本实用新型采用按钮复位的方式，单片机工作时，当k5按键按下，单片机内部寄存器复位。复位电路接至单片机的9号(reset)管脚，c1采用10uf的电解电容，r1阻值为10k。

优选的，还包括按键模块，按键型号为b3f尼龙轻触型按键，其中在按键背面，凹槽上方与下方分别为两组引脚，同一方向上的引脚极性相同。k1返回按键esc，从菜单返回，并且在主界面具有开关继电器功能，与单片机5号管脚连接；

k2加数键up，增加选中的数值，与单片机6号管脚连接；

k3减数键dow，减小选中的数值，与单片机7号管脚连接；

k4菜单键menu，进入设定菜单，与单片机8号管脚连接；

k5复位按键rest，进行单片机复位，与单片机9号管脚连接。

当电表工作时，按键与单片机连接一端为高电平，另一端接地，当按键按下时，单片机相应引脚置低电平，从而识别按键。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。