基于CAN总线的电力抄表系统设计

　　CAN为多主方式工作，网络上任一节点均可以在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息;CAN网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求;CAN采用非破坏性总线仲裁技术;CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据;CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5kbit/s以下)，通信速率最高可达1Mbit/s(此时通信距离最长为40m);CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低;CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光缆，选择灵活。

　　系统方案设计

　　系统由以下部分组成：脉冲电度表、电量采集器、CAN转换器、调制解调器、上位机。系统的结构框图如图1所示。

　　图1　电力抄表系统结构框图

　　由图1可知，电量采集器实时采集居民楼脉冲电度表输出的脉冲信号，经CAN接口传至CAN总线上，再经CAN转换器转换和Modem实现上位机与下位机的通信，从而完成数据的采集、存储、计量、显示等功能，对整个小区每个用户的情况实现实时监控。

　　系统工作原理

　　电度量的采集

　　根据转盘式电度表的结构，它的脉冲与转盘所转的圈数成正比，脉冲数累计后再乘以系数即可得到相应的电度量。为提高脉冲计量的准确性，软件设计时采用定时连续采样的方法。一个有效的电脉冲宽度在50ms以上，设计采用的定时周期为16ms.对于正常脉冲，定时采样连续测得脉冲为高电平的次数≥2，见图2。若脉冲宽度太小，测得次数不够2次，这时可以把这个脉冲去掉。

　　图2　脉冲采样检查示意图

　　电量采集器

　　电量采集器的主要功能是对脉冲数据计数以及与上位机通信。它的核心器件是AT89C52微处理器与中断控制器8259A.系统中，中断源超过8级，故8259A采用级联方式。每个电量采集器下有5片8259A级联，从而满足32路电量信号的输入。电量采集器的原理框图如图3所示。

　　图3　电量采集器原理框图

　　系统中，8259A用来配合AT89C52控制外部中断源。8259A为AT89C52分析、判断、决定中断请求信号的优先权。来自多个电表的中断信号经输入处理电路后被送到8259A.其中的一路为高电平时，8259A的IRR(中断请求寄存器)相应位置位;接着，8259A对其IRR和IMR(中断屏蔽寄存器)提供的情况进行分析处理，当某路中断源未被IMR屏蔽，且该路中断源的优先级别高于CPU正在处理事务的级别时，8259A的17引脚产生一个高电平，再经过专门的中断申请与响应电路变为低电平

　　，就向AT89C52提出中断请求，而其余的中断信号排队等待并保存。这样脉冲信号就不会丢失，保证了系统采集信号的准确度。之后，仪表技术与传感器得到中断申请的AT89C52会比较当前运行程序与中断申请的优先级别，经中断申请与响应电路向8259A发回中断响应信号.这时，AT89C52转去执行中断服务程序。