現在的城市基本上都在使用管道的煤氣或管道天然氣，而其計量的煤氣表的抄表和統計收費就是一個很龐大和頭痛的問題，一些困難是可想而知的。為了解決收費抄表等問題，現在已經有一些智能的煤氣表開發使用了，具體有兩種：
一類是參考IC卡電能表利用電磁閥來控制用戶煤氣管道，而它實現上不現實，主要是供電問題。
另一類是戶外抄表形式，無需電源只在常規表具數碼盤上加入BCD碼輸出電路，將表頭上每一位數碼接至串行輸出電路即可。抄表時只需將手持抄表器插入戶外插頭即可，但不能實現遠程抄表和預收費功能。
但采用2051單片機來設計的這款預收費功能的智能煤氣表可以是一種有效的解決方法之一。
一、結構原理
所謂預收費智能煤氣表就是需要先交錢后用氣的煤氣表。為了人性化管理，煤氣表只是提醒用戶交錢，不會因用戶超過預付款而停止供應煤氣。但會督促用戶及時付款。其主要功能有：
1、檢測煤氣表的讀數，并顯示給用戶。
2、進行用氣情況存儲和用氣報警；
3、與煤氣管理計算機系統進行信息交換，實現抄表、報表的功能。
預收費智能煤氣表的結構框圖如下：
讀數傳感器把煤氣表的實際讀數從煤氣表中取出，再送到單片機AT892051中去處理，這是關鍵。單片機在讀取煤氣表的氣量后，就把數據存儲在電可改寫存儲器EEPROM中，停電后也不會丟失數據，而管理系統可以通過串行通信來訪問EEPROM進行比較和管理。
LCD顯示用于顯示用戶所用的煤氣量以及用戶預付余款所對應的煤氣量。很顯然，LCD是用戶用于監視用氣情況的。一般的機械表是只能顯示歷史用氣的總量，無法詳細顯示詳細的用氣狀況的，但用了單片機就可以完成這些功能的。
聲音報警電路是一種安全防范的預報電路。在用戶的煤氣量接近預付款所對應的煤氣量時，則產生報警，從而提醒用戶及時付款。可以設置透支用氣要交違約金的方式來提高報警提醒的作用。
智能煤氣表只是煤氣管理系統的一個檢測終端。所以每臺都需要通過串行接口和計算機的管理系統的主機相連。因此需要串行轉換電路來把單片機的串行信號轉化為標準的RS-485信號，以供管理的主機的串行接口接收和發送。采用標準的RS-485協議可以提高互換性和維護的方便。
二、主要電路原理
1、讀數傳感器電路
智能煤氣表對煤氣的計量原理不改變的，計數數碼盤也不改變。因此計量的精度是不變的，為了取得數碼盤上的數據須加讀數傳感器，在次我們采用永磁鐵和干簧管組成，其取數原理如圖，用戶使用煤氣時，表盤是轉動的，這樣粘貼在上面的磁鐵就一起轉動，當它轉到干簧管P1時，P1閉合，此時使單片機的INT0產生中斷，當轉盤繼續轉到P2時，INT1產生中斷，利用這種方式來取得一周的數據，讀數分辨率決定于磁鐵安裝在哪一位的表盤上，一般可以將磁鐵放在煤氣表的小數點后的第二位轉盤上就可以了，由于采用了兩個干簧管，分辨率可以達到0.05立方米，如只用一個干簧管，就是一個中斷處理的話就到0。1了。
2、用氣量存儲器
防止單片機異常等情況發生時能正常工作，這里采用X5045，帶看門狗的存儲器，容量為512字節，可以滿足存儲的要求了，具體使用可以參考單片機與電子制作網中的相關網頁介紹。
3、按鍵接口電路
在此智能煤氣表中采用2個按鍵，一個是復位，一個是查詢。
復位按鍵就是使單片機復位的，接VCC和單片機的RST腳即可；按下后執行初始化和自檢功能。
查詢為接T0和GND端，使用計數中斷來進入查詢程序，使用戶可以查看自己的用氣情況。
4、遠程通信串行接口電路
煤氣計算機管理系統是一個信息采集管理系統，它由主機、串行通信線路和智能煤氣表組成。主機是一臺微型計算機系統，串行通信采用RS-485標準協議。智能煤氣表是系統的終端，檢測方式采用廣播方式，由于智能煤氣表采用8位單片機，所以單個系統最多可以接256個智能煤氣表。
一般情況下，當RS-485總線存在短路、開路、簡單空閑時，差分總線電壓為0V，所以在故障情況下的接收器的輸出狀態是不確定的，為此MAXIM公司把閥值通過芯片內整定為-50MV和-200MV，由于上限閥值為-50MV，而故障時為0V從而保證使接收器內產生邏輯“1”。
單片機與主機通過485通信采用半雙工工作方式，單片機平時處于接收狀態，等待主機的查詢信號。當接收到串行口中斷信號時，則單片機進行分析，首先判斷第 9位是否為“1”，是則是地址串行中斷，然后再判斷是否為本機的地址，是則傳送本機數據到主機，完了馬上回到接收狀態，等待下次查詢。
5、電源及供電問題
每個單元有256個用戶組成，采用集中供電的方式解決，就是和485的通信線一個電纜即可。4根線解決，電源和485通信做在一個插頭和插座上。。。。方便實用。當然最好是在套系統中增加一個備用電瓶防停電。
以上是設計思路供需要的朋友參考。 |
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