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1、引言
    隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生活居住環(huán)境的要求也越來越高，希望能有個(gè)安全、舒適、便捷的家。因此繼建設(shè)"智能大廈"的迅猛浪潮之后，建設(shè)"智能化住宅"的浪潮也逐步席卷全國。居民小區(qū)物業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)居民小區(qū)的智能化管理。居民小區(qū)物業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由小區(qū)中心控制計(jì)算機(jī)、服務(wù)及管理系統(tǒng)軟件、調(diào)制解調(diào)器、中繼器、用戶前端控制器、安防傳感器、電表、氣表、水表、各級(jí)現(xiàn)場執(zhí)行器等構(gòu)成。用戶儀表包括前端控制器、水電氣表、各種安防傳感器及現(xiàn)場執(zhí)行器等功能部件。本設(shè)計(jì)采取的是一戶四表（電表、氣表、水-1表、水-2表），四表一采集器（前端控制器）。集中器是整個(gè)系統(tǒng)的通信橋梁，各用戶的數(shù)據(jù)都經(jīng)集中器與上位管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)端抄計(jì)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場控制，對(duì)用戶的水電氣用量進(jìn)行結(jié)算和打印賬單。

2、 前端控制器結(jié)構(gòu)
    前端控制器以AT89C52單片機(jī)為智能處理器，主要由電源模塊、四表（電表、氣表、水-1表、水-2表）、信號(hào)調(diào)理模塊、通信模塊（RS-485專線和電力載波）、時(shí)鐘模塊、監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、小鍵盤模塊、三防傳感器、報(bào)警監(jiān)測模塊、現(xiàn)場儀表控制模塊等組成。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。前端控制器數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)四表的脈沖計(jì)數(shù)、累加、存儲(chǔ)、與上位機(jī)通信，并可實(shí)現(xiàn)三防報(bào)警信息的實(shí)時(shí)采集及現(xiàn)場控制。通過控制器擴(kuò)展的小鍵盤電路可以對(duì)前端控制器進(jìn)行一些簡單的控制，如輸入標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間等。通過擴(kuò)展的時(shí)鐘模塊可以準(zhǔn)確對(duì)用電進(jìn)行分時(shí)段的累加等。通過擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊可以保證系統(tǒng)在掉電的情況下，單片機(jī)中的重要數(shù)據(jù)不丟失。

                        圖1 前端控制器結(jié)構(gòu)方框圖

3、數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計(jì)
   前端控制器軟件程序主要分為主程序模塊、數(shù)據(jù)采集與控制模塊程序設(shè)計(jì)、三防報(bào)警與控制模塊程序設(shè)計(jì)、小鍵盤模塊程序設(shè)計(jì)、時(shí)鐘與存儲(chǔ)器模塊程序設(shè)計(jì)。 這里主要介紹數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)流程及主要內(nèi)容。該模塊是該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的核心部分，本系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能大部分都在該模塊中實(shí)現(xiàn)。它設(shè)計(jì)的好與壞將直接的影響該系統(tǒng)的性能指標(biāo)。該模塊要實(shí)現(xiàn)的功能為：累計(jì)用戶的用電、用氣、用水量。并能存儲(chǔ)前一月和當(dāng)前月各表的脈沖量。并能對(duì)用電量全天分12個(gè)時(shí)段及分谷、平、峰時(shí)段存儲(chǔ)。其工作流程如圖2：

3.1  脈沖計(jì)數(shù)
    需計(jì)數(shù)的脈沖表有四只，為增加計(jì)數(shù)的可靠性及提高系統(tǒng)的抗干擾能力，每只表有兩條出線，采用循環(huán)查詢計(jì)數(shù)的方式。為了避免計(jì)數(shù)誤差，系統(tǒng)進(jìn)行了以下的考慮：設(shè)立了四個(gè)標(biāo)志位--P01MARK、P03MARK、P05MARK、P07MARK。在初始化的時(shí)候?qū)σ陨蠘?biāo)志位置1，當(dāng)檢測到輸入為高電平時(shí)且它對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位為1，計(jì)數(shù)單元加1，同時(shí)對(duì)該標(biāo)志位清零。當(dāng)執(zhí)行下一輪計(jì)數(shù)的時(shí)候，如果該高電平雖還沒有過去，但標(biāo)志位不為1，則不會(huì)進(jìn)行計(jì)數(shù)操作。當(dāng)檢測到輸入為低電平的時(shí)候，對(duì)通道所對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位置1。也既是說，只有當(dāng)程序檢測到一次低電平，才能計(jì)一次數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)選用各表的技術(shù)指標(biāo)可知：其脈沖間隔大于1.5秒，如果程序能夠正確的檢測到脈沖，那么檢測低電平就沒有任何問題。

    為了暫存各表的計(jì)數(shù)值，系統(tǒng)在片內(nèi)RAM中開劈了專門的存儲(chǔ)單元。具體定義見表1：

表1 各表脈沖量暫存區(qū)定義

計(jì)數(shù)原理：
    以電表為例，當(dāng)COUNTERELEC0=255時(shí)，COUNTERELEC1加1，同時(shí)COUNTERELEC0清零。每一字節(jié)規(guī)定能存儲(chǔ)的最大脈沖數(shù)為255。所以每一表的最大計(jì)數(shù)值為：最大脈沖量=255*255+255=65280（個(gè)脈沖）。由于系統(tǒng)程序采取的是定時(shí)（系統(tǒng)定時(shí)為30分鐘）讀取這些計(jì)數(shù)單元的值，然后對(duì)這些計(jì)數(shù)單元清零后又開始新一輪計(jì)數(shù)。電表是在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生脈沖數(shù)最多的，以電表來說，在半小時(shí)內(nèi)要達(dá)到600多度電，這對(duì)一般的用戶來說是達(dá)不到的。那水表和氣表就更不在話下了。因此，系統(tǒng)采用2個(gè)字節(jié)作為暫存單元已經(jīng)足夠。程序流程如圖3

     圖3中的出錯(cuò)處理模塊主要處理線路故障。系統(tǒng)在片內(nèi)RAM中專門開辟了一個(gè)字節(jié)的單元存放其線路故障信息。如表2：

 表2 線路故障存儲(chǔ)單元定義

    INPUTCIRCUIT中每一位均有具體的定義，見表3：

                           表3 線路故障信息定義

    其中只有當(dāng)各位為'1'時(shí)才有效，為0表示無故障。由于系統(tǒng)每一輪計(jì)數(shù)操作，要檢測四表的輸入情況，為了減少誤差。在一輪計(jì)數(shù)未完成前，不管各線路有無故障，都不會(huì)退出計(jì)數(shù)流程。當(dāng)P0口的8位都檢測完以后，比較線路故障信息存放單元INPUTCIRCUIT中的值是否為0。為0表示各線路無故障，進(jìn)行下一輪計(jì)數(shù)；否則表示有故障，然后向CPU申請(qǐng)串口中斷。向上位機(jī)報(bào)告各線路故障信息。具體的處理在通信模塊中完成。應(yīng)該注意的是，在向上位機(jī)報(bào)告完其故障信息后。進(jìn)行下一輪計(jì)數(shù)時(shí)，應(yīng)對(duì)該單元清零。

3.2 定時(shí)
   系統(tǒng)采用定時(shí)讀取以上各表暫存區(qū)的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)設(shè)定時(shí)間為半小時(shí)。采用定時(shí)器T0作為計(jì)時(shí)單元。由于T0不能產(chǎn)生30分鐘的定時(shí)時(shí)間。所以系統(tǒng)擴(kuò)展了兩個(gè)定時(shí)單元,見表4：

                            表4 定時(shí)單元地址定義

定時(shí)程序流程如圖4

                                圖4 定時(shí)流程

    定時(shí)器T0與脈沖計(jì)數(shù)流程是同時(shí)進(jìn)行的，當(dāng)定時(shí)時(shí)間（60MS）到時(shí)，產(chǎn)生定時(shí)中斷，進(jìn)入T0中斷服務(wù)程序，如果T0TIMER0和T0TIMER1不滿足條件，則不會(huì)進(jìn)入數(shù)據(jù)處理模塊。而跳出中斷，重新對(duì)T0賦值，又重新定時(shí)，繼續(xù)脈沖計(jì)數(shù)。

3.3 數(shù)據(jù)處理模塊
3.3.1數(shù)據(jù)處理程序
    當(dāng)定時(shí)條件滿足時(shí)，進(jìn)入數(shù)據(jù)處理模塊。在該模塊中，將實(shí)現(xiàn)以下功能：判斷滿一月否，未滿一月，則進(jìn)行常規(guī)的脈沖量累加。滿一月，則將本月已累加的各表脈沖量轉(zhuǎn)存到系統(tǒng)規(guī)定的上月各表脈沖量存儲(chǔ)單元。當(dāng)然，在移存之前，要對(duì)此存儲(chǔ)單元清零。在轉(zhuǎn)存的同時(shí)，要對(duì)本月存儲(chǔ)單元清零。然后再讀取計(jì)數(shù)單元中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類累加。具體的流程如圖5：

                            圖5 數(shù)據(jù)處理模塊流程圖

    對(duì)時(shí)滿一月的處理方法為：系統(tǒng)開辟三個(gè)字節(jié)來存放系統(tǒng)設(shè)定的每一月的翻轉(zhuǎn)時(shí)間，見表5：

                           表5 一月翻轉(zhuǎn)時(shí)間存儲(chǔ)定義

    當(dāng)系統(tǒng)的定時(shí)條件滿足時(shí)，便向時(shí)鐘芯片DS1302讀時(shí)間（月、天、時(shí)、分），當(dāng)讀取時(shí)間和上述系統(tǒng)存儲(chǔ)單元中月、天、時(shí)三者都相等時(shí)。表示滿一月。且CHECKMONTH中的月時(shí)間自動(dòng)加1。而CHECKDATE、 CHECKHOUR的時(shí)間不會(huì)變。由于一年只有12個(gè)月，所以在每次加1之前，應(yīng)該判斷CHECKMONTH的值是否等于12。不等則自動(dòng)加1。相等則應(yīng)在加1前對(duì)CHECKMONTH清零。

3.3.2  電脈沖量計(jì)算模塊
    對(duì)電脈沖量的計(jì)算要分時(shí)段，系統(tǒng)將全天24小時(shí)分為12個(gè)時(shí)段。每2個(gè)小時(shí)一個(gè)時(shí)段，0-2小時(shí)為第一時(shí)段，以后的依次類推。同時(shí)系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)復(fù)費(fèi)計(jì)算，將全天分為6個(gè)時(shí)段，三個(gè)計(jì)費(fèi)時(shí)段：谷、平、峰時(shí)段。計(jì)費(fèi)時(shí)段時(shí)段的分法如表6：

                                表6

    為了簡化，系統(tǒng)只比較了2個(gè)時(shí)段：谷時(shí)段、平時(shí)段。其思想為：如果實(shí)時(shí)時(shí)間不在谷時(shí)段和平時(shí)段之內(nèi)，就必在峰時(shí)段。所以系統(tǒng)在輸入時(shí)間時(shí)就只輸入了谷時(shí)段的開始和結(jié)束時(shí)間；平時(shí)段的開始和結(jié)束時(shí)段。系統(tǒng)為此設(shè)立了6個(gè)字節(jié)的空間來存儲(chǔ)它們，見表7：

                          表7 谷平時(shí)間段存儲(chǔ)定義

    系統(tǒng)為了方便判斷當(dāng)前時(shí)間處于哪個(gè)計(jì)費(fèi)時(shí)段之內(nèi)。設(shè)置了2個(gè)標(biāo)志位。見表8：

                            表8 谷平時(shí)段標(biāo)志位

    這些標(biāo)志位均是置1有效。即當(dāng)TIMEBOT=1時(shí)，表示現(xiàn)在處于谷時(shí)段；當(dāng)TIMEBLEV=1時(shí)，表示現(xiàn)在處于平時(shí)段；如果兩者均不為1，則處于峰時(shí)段。該模塊的具體處理流程如圖6：

                        圖6 電脈沖量計(jì)算流程圖

    由于要對(duì)電脈沖量分時(shí)段存儲(chǔ)。故需時(shí)段比較模塊COMPARETIME，如圖，為了提高系統(tǒng)對(duì)12時(shí)段判斷的準(zhǔn)確率，系統(tǒng)采用了兩個(gè)比較量：小時(shí)和分鐘。對(duì)分鐘比較采取四舍五入的方法， 為此，系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)標(biāo)志位EXAMINEMINUTE。當(dāng)分鐘小于15時(shí)，對(duì)該標(biāo)志位置位。比如說現(xiàn)在的小時(shí)數(shù)據(jù)為2，而分鐘數(shù)為12，如果只比較小時(shí)數(shù)，則可判斷前一段定時(shí)時(shí)間在2時(shí)段。顯然，并不準(zhǔn)確。系統(tǒng)每次計(jì)數(shù)時(shí)間為30分鐘。雖然在兩個(gè)時(shí)段都有計(jì)數(shù)，但在前一時(shí)段的時(shí)間更長。所以，系統(tǒng)增加了對(duì)分鐘比較。12小于15，EXAMINEMINUTE置位，以后程序檢測到EXAMINEMINUTE的狀態(tài)，則判斷這一計(jì)數(shù)時(shí)間在1時(shí)段。這樣就更準(zhǔn)確。同時(shí)在該模塊中還設(shè)計(jì)了對(duì)谷、平、峰時(shí)段的比較。同時(shí)對(duì)已定義的各標(biāo)志位置位。具體的處理流程圖見圖7：三個(gè)計(jì)費(fèi)時(shí)段的脈沖量的累加的處理與此類似。

                          圖7 COMPARETIME模塊流程圖

    氣脈沖量計(jì)算模塊、水-1脈沖量計(jì)算模塊、水-2脈沖量計(jì)算模塊的處理與電脈沖量模塊的處理方法相同，只是：氣脈沖量、水-1脈沖量、水-2脈沖量不分時(shí)段累加。

3.3.3  各表脈沖量存儲(chǔ)空間說明
    系統(tǒng)設(shè)計(jì)能存儲(chǔ)2個(gè)月的各表脈沖量。系統(tǒng)在RAM開辟了專門的存儲(chǔ)單元。具體的定義如表9：

                         表9 各表脈沖量存儲(chǔ)區(qū)定義

    各存儲(chǔ)空間均為3個(gè)字節(jié)。標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)的都是連續(xù)3字節(jié)的最后一字節(jié)。比如說051H---053H存儲(chǔ)的是本月用氣脈沖量，從左到右為由高到低。

4 . 結(jié)論
    在本文介紹的物業(yè)管理系統(tǒng)中前端控制器的硬件電路基礎(chǔ)上，結(jié)合上述程序流程，運(yùn)用匯編語言開發(fā)出了數(shù)據(jù)采集程序，上位控制計(jì)算機(jī)在VB環(huán)境下與下位集中器和前端控制器進(jìn)行通信，并對(duì)全部遠(yuǎn)端設(shè)備進(jìn)行管理和監(jiān)控，計(jì)算各戶水電氣用量、打印結(jié)算清單和記錄前端報(bào)警信息，能很好的對(duì)居民小區(qū)物業(yè)進(jìn)行管理