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无线远传水表集抄系统的软件设计

当前栏目:行业资讯日期:2019-06-20 15:47:39浏览量:16

无线远传水表集抄系统使用的灵活性及方便性主要体现在计算机的软件设计上,因这种缘故无线远传水表的设计很大程度上可以说是软件的设计,那么对可靠性要求高的远传抄表系统的设计更是如此,今天小编就以无线远传水表集抄系统的软件设计的基本原则、及其软件的设计进行讲解。

无线远传水表集抄系统的软件设计

为了满足远程抄表系统的设计要求,应根据以下基本原则进行软件的编制:

(1)易理解性和易维护性。这通常是指软件系统容易被发现和纠正错误,容易修改和补充。由于生产过程自动化程度越来越高,测控系统的结构也日趋复杂,设计人员很难在短时间内就能对整个系统理解得准确无误,软件的设计与调试也不可能一挥而就,有些问题是在运行过程中逐步暴露出来的,这就要求编制的软件既要容易理解,在发现问题时又要便于修改和完善。在软件的设计方法中,结构化程序设计就是最好的设计方法之一,这种设计方法是由整体到局部,然后再由局部到细节先考虑整个系统所要实现的功能,确定整体目标,然后把这个目标逐步分解成一个个任务,任务又可以进一步分解成若干个子任务,这样逐层细分、逐个实现。在此过程中可能会有一些问题逐步暴露,这就要求软件易被修改,那么,结构化设计就是最好的设计方法。

无线远传水表抄表系统的软件设计就是采用上述模块化设计方法。这样,不但使得设计目标明确、思路清晰,而且在检错和系统联机调试时也较为方便。如果每个子程序都能单独运行正确,那么,向搭积木一样,把它们联合起来的时候,只要安排恰当,一般来说不会有太大的问题。即使有问题也可以根据问题的种类和现象来进一步判断是那一部分出了问题,很容易找出故障之所在和故障的原因同时,采用模块化结构程序的设计方法,也为系统功能的扩充和移植提供了很大的方便。

(2)可测试性。系统软件的可测试性有两方面含义:其一是较容易制定出可测试性准则,并据此对软件进行测试;其二是软件设计工作完成后,首先在模拟环境下运行,经过静态分析和动态仿真运行,证明准确无误后才可投入实际使用。

(3)准确性。这对整个系统具有重要意义,对远程抄表系统而言就更具有实际意义,其结果的准确程度直接关系到千家万户的切身利益。因此,在算法选择和位数选择方面要满足实际要求、运算结果要符合国家相关的技术标准。

(4)实时性。它是监测系统的普遍要求,即要求系统及时响应外部事件的发生,并及时给出处理结果。近年来,由于硬件高度集成化和速度的提高,配合相应的软件,系统实时性的要求较容易得到满足,特别是对于用汇编语言编制的软件。

(5)可靠性。它是系统软件最重要的指标之一,该要求有两层意义:第一是运行参数环境改变时,软件能可靠地运行并能给出正确的结果,即要求软件具有自适应性第二是在环境恶劣、干扰严重的情况下,软件必须系统保证也能可靠地运行,这对系统的整体可靠运行尤为重要。

根据以上软件设计的基本原则,在系统设计的硬件电路基础上、结合本课题所要完成的任务和要求,接下来就可以分别进行远程抄表系统相关子系统的软件设计。

1.集中器软件设计

为更好地理解集中器、采集器的软件设计方法,更好地理解PC机或者集中器、采集器中程序的执行流程,本文以上位微机向采集器发“置数”命令为例,解释一下传输路径最长命令的执行过程。

集中器主程序等待PC机发命令,当PC机发“置数”命令时,集中器先把收到的命令进行判断,判断是向本节点下的采集器发送的命令再向采集器转发“置数”的命令,当采集器中断接收到这个命令时,采集器将数据包分解提取出置数内容和数据,然后改写数据寄存器。如果不是广播命令,而是点对点命令时,采集器就向集中器进行应答,集中器接收到后,它再把应答命令转发给PC机,PC机就知道单个采集器“置数”命令已经完成。

其它命令的执行路径与上述命令的执行路径基本相似,因篇幅所限不再赘述。

2.采集器的软件设计

在采集器中,采集器既要接收集中器转发的命令、进行处理,要进行能耗、参数的预置或抄取,进行预置时要写入存储器,抄取时要读取存储器。在采集器的主程序设计中,只是比集中器主程序的设计增加了采集脉冲部分,其流程与集中器的主程序流程大体相似。

采集器定时中断是为了抄取脉冲表的能耗信息,串口中断则是为了接收集中器发来的命令,那么应将定时器中断的优先级设为高于串口中断。首要保证采集器抄取能耗的正确性,此过程处理很快,仅几十毫秒。一旦集中器发来命令时,采集器也可产生中断响应。

3.通信设计

计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低,特别是在远程传输时,避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时,要求通讯双方都采用一个标准接口,使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。本系统在采集器与集中器、集中器与上位机之间的通信都采用RS-485总线方式设计。

RS-485总线是工业应用中非常成熟的技术,是现代通讯技术的工业标准之一,采用RS-485总线设计网络也是基于这些原因。RS-485总线用于多站互连十分方便,用一对双绞线即可实现,由于采用平衡发送和差分接收,即在发送端,驱动器将TTL电平信号转换成差分信号输出在接收端,接收器将差分信号变成TTL电平,因此具有抗共模干扰的能力。通信采用的是USART口带有校验位的通信模式,即传输8位数据和第9位校验位,波特率设置为9600,采用中断查询的方式。

本协议为主从结构的半双工通信方式。上位机PC与各集中器通信时,集中器为从站:集中器与所挂接的采集器通信时,采集器为从站。每个集中器和采集器均有各自的地址编码。通信链路的建立与解除均由主站发出的信息帧来控制。每帧由帧起始符、从站地址域、控制码、数据长度、数据域、帧信息纵向校验码及帧结束符等7个部分组成,每部分由若千字节组成。

4.抗干扰设计

众所周知,串入微机测控系统的干扰,其频谱往往很宽,且具有随机性,不但作用与硬件系统,而且在软件系统中也体现出来,采用硬件抗干扰措施只能抑制某个频段的干扰,仍然会有一些干扰侵入系统,对远程抄表系统而言更是如此。因此,除了采取必要的硬件抗干扰措施外,采用必要的软件抗干扰技术更能保证远程抄表系统的可靠和平稳运行。

本系统在软件编写过程中主要采取了以下抗干扰措施:

(1)采用指令冗余

(2)编写软件陷阱

(3)内部看门狗

(4)数据写入存储器时采取一定手段

5.总结

在微机测量和控制系统中,软件的重要性与硬件同样重要。系统的硬件电路一旦确定以后,系统的主要功能还需要通过软件来实现。如果说硬件是躯体,那么软件则是灵魂:如果说硬件决定了产品的造价,那么在硬件设计合理的前提下,软件在很大程度上就决定了产品的性能。有关无线远传水表抄表系统的发展趋势,可是参考《无线远传水表抄表系统的使用现状和发展趋势》,本文主要讲解了软件的设计,包括采集器的软件设计、集中器的软件设计,上位微机PC的系统管理程序设计以及系统通信等4大部分。希望此文章能为大家提供参考价值,谢谢!