远程热量表集中器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种远程热量表集中器。该集中器包括主控制芯片、电源电路、RTC时钟电路、SDRAM存储电路、NandFlash存储电路、USB接口电路、DEBUG调试接口电路、JTAG接口电路、GPRS接口电路、网络接口电路和M-BUS接口电路。采用本实用新型专利技术可方便接入到现有的热量表监控系统，实现对所连接的热量表数据的远程采集和存储，将实时及历史数据传送给上位机，及时上传报警信息，下发上位机控制指令，与上位机的通信方式可以选择GPRS方式或以太网方式，根据实际情况确定，选择性强。应用时数据通信流畅，错误率低，实时性强。

【技术实现步骤摘要】

      本技术涉及一种热量表集中器，特别涉及一种远程热量表集中器。
技术介绍
       目前，热量表已逐渐普及于住宅小区，成为通用的热计量仪表。由于用户分散，导致对热量表计量数据的入户抄收带来困难，而且抄表劳动强度大，容易误抄和漏抄。由于以上原因，实现能够远程控制的自动抄表系统成为迫切需要。      以太网和通用无线分组业务（GPRS）网络均能实现对有效数据的远程传送，能分别应用于有线传输和无线传输的场合，传输距离远，传输速率高，实现方便，成本低廉。
技术实现思路
      本技术的目的是为了避免因人工抄表带来的数据误读，抄表不规范，耗费人工多，成本高等问题，特别研制一种具有多种通信方式的远程热量表集中器。该集中器成为抄表系统的通信桥梁，负责对各智能表的数据进行采集、存储和管理，及时有效地向上位机传输数据并执行上位机发送的指令。容易接入以太网的工况可以选择以太网方式通信，布线困难的工况采用GPRS方式通信。本技术采取的技术方案是：一种远程热量表集中器，其特征在于：该远程热量表集中器包括主控制芯片、电源电路、RTC时钟电路、SDRAM存储电路、NandFlash存储电路、USB接口电路、DEBUG调试接口电路、JTAG接口电路、GPRS接口电路、网络接口电路和M-BUS接口电路；所述的主控制芯片采用具有ARM处理器的AT91SAM9G20芯片，其中电源电路连接主控制芯片及全部外围接口为电路供电；RTC时钟电路连接主控制芯片用于掉电时时钟计量；JTAG接口电路连接主控制芯片的ARM处理器用于实现仿真调试和程序下载；SDRAM存储电路和NandFlash存储电路连接主控制芯片用于扩展内存和数据的非失易性存储；USB接口电路连接主控制芯片用于实现启动程序及Linux内核的烧写；DEBUG调试接口电路连接主控制芯片用于实现串口数据打印到PC机；主控制芯片与GPRS接口电路连接用于实现热量表与上位机服务器的无线数据通信；主控制芯片与网络接口电路连接至以太网，用于实现有线网络连接服务器；主控制芯片通过UART串口连接M-BUS接口电路用于采集用户热量表数据。    本技术的有益效果是：方便接入到现有的热量表监控系统，实现对所连接的热量表数据的远程采集和存储，将实时及历史数据传送给上位机，及时上传报警信息，下发上位机控制指令，与上位机的通信方式可以选择GPRS方式或以太网方式，根据实际情况确定，选择性强。应用时数据通信流畅，错误率低，实时性强。附图说明图1是本技术的电路结构框图；图2为本技术的主控制芯片放大的左上部分电原理图（a）；图3为本技术的主控制芯片放大的右上部分电原理图（b）；图4为本技术的主控制芯片放大的左下部分电原理图（c）；图5为本技术的主控制芯片放大的右下部分电原理图（d）；图6是本技术的USB接口电路的电原理图；图7是本技术的DEBUG调试接口电路的电原理图；图8是本技术的JTAG接口电路的电原理图；图9是本技术电源电路的12V—5V电源转换电路的电原理图；图10是本技术电源电路的5V—4.2V转换电路的电原理图；图11是本技术电源电路的5V—3.3V和5V—1.0V电源转换电路的电原理图；图12是本技术的RTC时钟电路的电原理图；图13是本技术的SDRAM存储电路的上半部分电原理图（a）；图14是本技术的SDRAM存储电路的下半部分电原理图（b）；图15是本技术的NandFlash存储电路的电原理图；图16是本技术的网络接口电路的部分电原理图（a）；图17是本技术的网络接口电路的部分电原理图（b）；图18是本技术的GPRS接口电路的部分电原理图（a）；图19是本技术的GPRS接口电路的部分电原理图（b）；图20是本技术的M-BUS接口电路的部分电原理图（a）；图21是本技术的M-BUS接口电路的部分电原理图（b）；图22是本技术的应用程序流程图。具体实施方式为了更清楚的理解本技术，以下结合附图和实施例进一步详细描述：   参照图1，该远程热量表集中器包括主控制芯片、电源电路、RTC时钟电路、SDRAM存储电路、NandFlash存储电路、USB接口电路、DEBUG调试接口电路、JTAG接口电路、GPRS接口电路、网络接口电路和M-BUS接口电路；所述的主控制芯片采用具有ARM处理器的AT91SAM9G20芯片，其中电源电路连接主控制芯片及全部外围接口为电路供电；RTC时钟电路连接主控制芯片用于掉电时时钟计量；JTAG接口电路连接主控制芯片的ARM处理器用于实现仿真调试和程序下载；SDRAM存储电路和NandFlash存储电路连接主控制芯片用于扩展内存和数据的非失易性存储；USB接口电路连接主控制芯片用于实现启动程序及Linux内核的烧写；DEBUG调试接口电路连接主控制芯片用于实现串口数据打印到PC机；主控制芯片与GPRS接口电路连接用于实现热量表与上位机服务器的无线数据通信；主控制芯片与网络接口电路连接至以太网，用于实现有线网络连接服务器；主控制芯片通过UART串口连接M-BUS接口电路用于采集用户热量表数据。参照图2（a）、图3（b）、图4（c）和图5（d），本技术的AT91SAM9G20芯片U3的M16脚通过电阻R142接3.3V电源，C12脚通过电阻R58与发光二极管D5的正极连接，发光二极管D5的负极接3.3V电源，AT91SAM9G20芯片U3的N2脚和P2脚分别连接电容C52的一端及电容C54的一端后，同时连接电容C53、电阻R124的一端及电感L3的一端，电感L3的另一端接1.0V电源，电阻R124的另一端通过电容C55与电容C54的另一端连接，然后接GND端，AT91SAM9G20芯片U3的T2脚和U1脚分别连接电容C52的另一端及电容C54的另一端，同时连接电容C57及电容C58的一端，然后接GND端，AT91SAM9G20芯片U3的P1脚通过电阻R129连接晶振Y2的一端及电容C57的另一端，AT91SAM9G20芯片U3的N1脚通过电阻R131连接晶振Y2的另一端及电容C58的另一端，AT91SAM9G20芯片U3的E17脚通过电阻R133连接晶振Y3的4脚及电容C59的一端，AT91SAM9G20芯片U3的D17脚通过电阻R135连接晶振Y3的1脚及电容C62的一端，晶振Y3的2脚和3脚连接电容C62的另一端及电容C59的另一端，然后接GND端，AT91SAM9G20芯片U3的F14脚通过电阻R137连接到AT91SAM9G20芯片U3的D16脚及电容C75的一端， AT91SAM9G20芯片U3的D9脚、H14脚、M1脚及T13脚连接电容C76的一端、电容C77的一端、电容C78的一端、电容C79的一端及电解电容C80的一端，AT91SAM9G20芯片U3的E1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远程热量表集中器，其特征在于：该远程热量表集中器包括主控制芯片、电源电路、RTC时钟电路、SDRAM存储电路、Nan Flash存储电路、USB接口电路、DEBUG调试接口电路、JTAG接口电路、GPRS接口电路、网络接口电路和M‑BUS接口电路；所述的主控制芯片采用具有ARM处理器的AT91SAM9G20芯片，其中电源电路连接主控制芯片及全部外围接口为电路供电；RTC时钟电路连接主控制芯片用于掉电时时钟计量；JTAG接口电路连接主控制芯片的ARM处理器用于实现仿真调试和程序下载；SDRAM存储电路和Nan Flash存储电路连接主控制芯片用于扩展内存和数据的非失易性存储；USB接口电路连接主控制芯片用于实现启动程序及Linux内核的烧写；DEBUG调试接口电路连接主控制芯片用于实现串口数据打印到PC机；主控制芯片与GPRS接口电路连接用于实现热量表与上位机服务器的无线数据通信；主控制芯片与网络接口电路连接至以太网，用于实现有线网络连接服务器；主控制芯片通过UART串口连接M‑BUS接口电路用于采集用户热量表数据。

【技术特征摘要】
1.一种远程热量表集中器，其特征在于：该远程热量表集中器包括主控制芯片、电源电路、RTC时钟电路、SDRAM存储电路、Nan Flash存储电路、USB接口电路、DEBUG调试接口电路、JTAG接口电路、GPRS接口电路、网络接口电路和M-BUS接口电路；所述的主控制芯片采用具有ARM处理器的AT91SAM9G20芯片，其中电源电路连接主控制芯片及全部外围接口为电路供电；RTC时钟电路连接主控制芯片用于掉电时时钟计量；JTAG接口电路连接主控制芯片的ARM处理器用于实现仿真调试和程序下载；SDRAM存储电路和Nan Flash存储电路连接主控制芯片用于扩展内存和数据的非失易性存储；USB接口电路连接主控制芯片用于实现启动程序及Linux内核的烧写；DEBUG调试接口电路连接主控制芯片用于实现串口数据打印到PC机；主控制芯片与GPRS接口电路连接用于实现热量表与上位机服务器的无线数据通信；主控制芯片与网络接口电路连接至以太网，用于实现有线网络连接服务器；主控制芯片通过UART串口连接M-BUS接口电路用于采集用户热量表数据。
2.根据权利要求1所述的远程热量表集中器，其特征在于：AT91SAM9G20芯片U3的M16脚通过电阻R142接3.3V电源，C12脚通过电阻R58与发光二极管D5的正极连接，发光二极管D5的负极接3.3V电源，AT91SAM9G20芯片U3的N2脚和P2脚分别连接电容C52的一端及电容C54的一端后，同时连接电容C53、电阻R124的一端及电感L3的一端，电感L3的另一端接1.0V电源，电阻R124的另一端通过电容C55与电容C54的另一端连接，然后接GND端，AT91SAM9G20芯片U3的T2脚和U1脚分别连接电容C52的另一端及电容C54的另一端，同时连接电容C57及电容C58的一端，然后接GND端，AT91SAM9G20芯片U3的P1脚通过电阻R129连接晶振Y2的一端及电容C57的另一端，AT91SAM9G20芯片U3的N1脚通过电阻R131连接晶振Y2的另一端及电容C58的另一端，AT91SAM9G20芯片U3的E17脚通过电阻R133连接晶振Y3的4脚及电容C59的一端，AT91SAM9G20芯片U3的D17脚通过电阻R135连接晶振Y3的1脚及电容C62的一端，晶振Y3的2脚和3脚连接电容C62的另一端及电容C59的另一端，然后接GND端，AT91SAM9G20芯片U3的F14脚通过电阻R137连接到AT91SAM9G20芯片U3的D16脚及电容C75的一端， AT91SAM9G20芯片U3的D9脚、H14脚、M1脚及T13脚连接电容C76的一端、电容C77的一端、电容C78的一端、电容C79的一端及电解电容C80的一端，AT91SAM9G20芯片U3的E16脚连接电容C75的另一端、电容C76的另一端、电容C77的另一端、电容C78的另一端、电容C79的另一端及电解电容C80的另一端，然后接GND端，AT91SAM9G20芯片U3的D10脚和D12脚连接后接GND端，AT91SAM9G20芯片U3的C16脚连接电容C65的一端后接3.3V电源，电容C65的另一端接GND端，AT91SAM9G20芯片U3的D8脚、G14脚、L1脚、T7脚、T15脚、D6脚、F4脚、M3脚、H8脚、H9脚、H10脚、J8脚、J9脚、J10脚、K8脚、K9脚、K10脚、K16脚及R7脚连接后接GND端，AT91SAM9G20芯片U3的D11脚、G4脚及J3脚连接电解电容C66的一端、电容C67的一端、电容C68的一端及电容C69的一端后接3.3V电源，AT91SAM9G20芯片U3的U17脚及P8脚连接电解电容C70的一端、电容C71的一端及电容C72的一端后接3.3V电源，AT91SAM9G20芯片U3的L4脚连接电容C73的一端、电阻R139的一端、电容C74的一端及电感L5的一端，电感L5的另一端接3.3V电源，电阻R139的另一端通过电容C81与电解电容C66的另一端、电容C67的另一端、电容C68的另一端、电容C69的另一端、电解电容C70的另一端、电容C71的另一端、电容C72的另一端、电容C73的另一端及电容C74的另一端连接后接GND端，AT91SAM9G20芯片U3的G15脚连接电解电容C56的一端、复位按键KEY1的3脚和4脚及电阻R126的一端，电解电容C56的另一端连接复位按键KEY1的1脚和2脚后接GND端，电阻R126的另一端接3.3V电源，AT91SAM9G20芯片U3的F15脚通过电阻R128接3.3V电源，AT91SAM9G20芯片U3的F17脚通过电阻R130接GND端，AT91SAM9G20芯片U3的U2脚通过电阻R132连接电容C60的一端、电感L4的一端及电容C63的一端，电容C60的另一端接GND端，电感L4的另一端接3.3V电源，AT91SAM9G20芯片U3的R4脚通过电阻R134连接电容C61的一端及电阻R138的一端，电阻R138的另一端通过电容C64与电容C63的另一端及电容C61的另一端连接，并通过电阻R136连接到AT91SAM9G20芯片U3的R2脚，然后一起接GND端。
3.根据权利要求2所述的远程热量表集中器，其特征在于：USB接口电路采用一个USBLC6芯片U1和一个USB设备接口J1，USBLC6芯片U1的1脚通过电阻R57连接到AT91SAM9G20芯片U3的C13脚，USBLC6芯片U1的2脚接地，USBLC6芯片U1的3脚通过电阻R56连接到AT91SAM9G20芯片U3的D13脚，USBLC6芯片的4脚与USB设备接口J1的2脚连接，USBLC6芯片U1的5脚连接电容C46的一端后接5V电源，电容C46的另一端接地，USBLC6芯片U1的6脚与USB设备接口J1的3脚连接，USB设备接口J1的1脚连接电容C47的一端及电阻R54的一端，电阻R54的另一端与电阻R55的一端连接后，又连接到AT91SAM9G20芯片U3的A15脚，电阻R55的另一端接地，USB设备接口J1的4脚与电容C47的另一端连接后接地，USB设备接口J1的5脚和6脚连接后接地。
4.根据权利要求3所述的远程热量表集中器，其特征在于：DEBUG调试接口电路采用一个MAX3232CSE芯片U2和一个9针串口接口J2，MAX3232CSE芯片U2的1脚通过电容C48与3脚连接，其4脚通过电容C50与5脚连接，其2脚通过电容C49与16脚连接后接3.3V电源，其6脚通过电容C51与15脚连接后接地，其13脚连接到9针串口接口J2的2脚，其14脚连接到9针串口接口J2的3脚，其12脚连接到AT91SAM9G20芯片U3的K17脚，其13脚连接到AT91SAM9G20芯片U3的L17脚；
JTAG接口电路采用一个20针JTAG接口，20针JTAG接口的3脚、5脚、7脚和9脚分别与电阻R108、电阻R107、电阻R106和电阻R105连接后一起接3.3V电源，然后与其11脚、13脚分别连接到AT91SAM9G20芯片U3的H16脚、J16脚、G17脚、H15脚、G16脚和J14脚，20针JTAG接口的15脚连接到复位按键KEY1的3脚和4脚，20针JTAG接口的1脚和2脚连接后接3.3V电源，其4脚、6脚、8脚、10脚、12脚、14脚、16脚、18脚和20脚连接后一起接地。
5.根据权利要求4所述的远程热量表集中器，其特征在于：电源电路包括12V—5V电源转换电路、5V—4.2V转换电路以及5V—3.3V和5V—1.0V电源转换电路，其中12V—5V电源转换电路采用一个EUP3410电源转换芯片U4， EUP3410电源转换芯片U4的1脚通过电容C101与其3脚、二极管D10的负极及电感L1的一端连接，电感L1的另一端连接电容C95的一端、电容C96的一端及电阻R 30的一端后接5V电源，二极管D10的正极、电容C95的另一端及电容C96的另一端连接后接地，EUP3410电源转换芯片U4的2脚与电容C94的一端及电解电容C93的一端连接后，又连接到12V电源接口DC_JACK的1脚，电容C94的另一端及电解电容C93的另一端连接后接地，12V电源接口DC_JACK的2脚和3脚连接后接地，EUP3410电源转换芯片U4的4脚接地，其5脚连接电阻R30的另一端及电阻R32的一端，其6脚通过电阻R33连接电容C97的一端，电容C97的另一端与电阻R32的另一端连接后接地，EUP3410电源转换芯片U4的7脚通过电阻R31接12V电源；
5V—4.2V转换电路采用一个MIC29302BU电源分压转换芯片U5，MIC29302BU电源分压转换芯片U5的1脚和2脚连接后与电容C21的一端及电容C20的一端连接，然后接5V电源，MIC29302BU电源分压转换芯片U5的3脚与电容C21的另一端及电容C20另一端连接后接地，MIC29302BU电源分压转换芯片U5的4脚连接电阻R34的一端、电容C22的一端、电容C22的一端、电容C92的一端、电容C81的一端及电阻R36的一端后接4.2V电源，电容C22的另一端、电容C22的另一端及电容C92的另一端连接后接地，电阻R36的另一端通过发光二极管D9接地，MIC29302BU电源分压转换芯片U5的5脚连接电阻R34的另一端及电阻R35的一端，电阻R35的另一端接地；
5V—3.3V和5V—1.0V电源转换电路采用一个LM1086-33电压转换芯片U7和一个TPS60500降压电荷泵U8，LM1086-33电压转换芯片U7的3脚连接电解电容C24的一端及稳压二极管D2的负极后接5V电源，电解电容C24的另一端及稳压二极管D2的正极连接后接地，LM1086-33电压转换芯片U7的1脚接地，其2脚连接电解电容C 25的一端、LM393双电压比较器A1-B的2脚、电阻R43的一端、电阻R44的一端及场效应管Q1的2脚，电解电容C 25的另一端接地，LM393双电压比较器A1-B的3脚连接二极管D4的正极、电阻R50的一端及电阻R52的一端，电阻R50的另一端接5V电源，电阻R52的另一端接地，LM393双电压比较器A1-B的1脚连接二极管D4的负极、电阻R49的一端及TPS60500降压电荷泵U8的1脚，电阻R49的另一端接5V电源，TPS60500降压电荷泵U8的5脚与电容C31的一端连接后接5V电源，TPS60500降压电荷泵U8的6脚和8脚连接电容C27，其3脚和4脚连接电容C28，其7脚连接电解电容C29的一端、电阻R48的一端、LM393双电压比较器A1-A的6脚及电容C30的一端后接1.0V电源，TPS60500降压电荷泵U8的10脚连接电阻R48的另一端及电容C30的另一端后通过电阻R51与电解电容C29的另一端、电容C31的另一端以及TPS60500降压电荷泵U8的9脚连接后一起接地，LM393双电压比较器A1-A的5脚连接电阻R43的另一端及电阻R47的一端，电阻R47的另一端接地，LM393双电压比较器A1-A的4脚接地，其7脚连接电阻R44的另一端及电阻R45的一端，电阻R45的另一端连接场效应管Q1的1脚，LM393双电压比较器A1-A的8脚接5V电源，场效应管Q1的3脚连接电解电容C26的一端及发光二极管D3的正极，然后再接3.3V电源，发光二极管D3的负极通过电阻R46与电解电容C26的另一端连接后接地。
6.根据权利要求5所述的远程热量表集中器，其特征在于：RTC时钟电路采用一个CR2032可充电锂电池和一个R1100D101C电压调节器U6，CR2032可充电锂电池的1脚通过电阻R1连接电容C98的一端、二极管D6的负极及二极管D8的正极，二极管D6的正极接3.3V电源，CR2032可充电锂电池的2脚与电容C98的另一端连接后接地，二极管D8的负极连接二极管D7的负极、电解电容C99的一端及R1100D101C电压调节器U6的3脚，二极管D7的正极接3.3V电源，R1100D101C电压调节器U6的1脚接地，其2脚连接电解电容C100的一端后通过电阻R137连接到AT91SAM9G20芯片U3的F14脚，电解电容C99的另一端及电解电容C100...

【专利技术属性】
技术研发人员：李萌，杨彬，李强，孙丽梅，赵洪芳，
申请(专利权)人：中环天仪股份有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12