基于的远程抄表专业系统设计.doc

基于AT89C51远程抄表系统设计
摘 要
简介了一种崭新以AT89C51单片机为核心器件,结合外部元件设计远程抄表系统设计方案。并简介了具备远程数据采集功能和数据通信功能系统硬件设计和软件设计。经投入使用,表白该系统各种功能都能达到预期效果,效果较好。此外还进行了抗干扰分析，并从硬件和软件上进行了抗干扰设计,对印制电路板电磁兼容问题给了某些相应解决办法，并在ansoft中进行了性能仿真。从而使系统抗干扰性能有了明显提高。该课题对电力系统中电能管理有一定合用价值，同样还可以推广到其她有关某些行业，有较高社会推广价值。本文对整个抄表系统进行了较为全面设计，着重对系统底层能耗数据采集和集中、数据通信网络和通信方式等做了较为详细设计。在硬件上对CPU数据存储及其监控电路、数据传播、通信原则、时钟电路、串口扩展、电能采集和显示电路都做了详细阐述。并且广泛应用RS-485电气接口串行通讯技术作为通讯方式。在软件上对数据进行采集、通信、显示子程序、校验子程序等做了详细阐明。该远程抄表系统实现了多顾客电能信息远程自动抄表，可以实现住宅能耗计量高质量和高效率管理。

核心词：远程抄表；AT89C51单片机；RS 2485

Design of remote meter reading system based on AT89C51
Abstract
Using AT89C51 single-chip microcomputer as the core device，combined with external components ，the design of a remote meter reading system is presented in this paper. The hardware and software systems which possess the remote data collecting and date communication functions are also designed in this paper. The system has been used in practice，The results show that the various features of the system achieved the desired results and good effects. In addition，anti-interruption performance and adopt according the precaution based on the hardware and the software，to improve the system's reliability. Give some methods to solve the EMI/EMC problem of the printed circuit. Emulate the EMI/EMC performance of the printed circuit in the ansoft software. Generally，the study on the topic will develop a high level on the electrical power system management. And it is very worthy of generalization and application. The article gives an all-round design of this system. It expatiates on detail designs of data capturing and collecting，data communication network and mode. In this thesis，about the hardware，a particular explanation of the choice of CPU、inspect circuit、data memory etc were given. And it uses asynchronous serial communication technology based on RS-485 electric interface as communication means. The software，we give the program of impulse collection、communication、display and so on. This Long-distance meter reading system realizes the multi-user power information remote automatic transcribing，can realize residential energy consumption of high quality and high efficiency metrology management.

Key words ：remote meter reading ；AT89C51 single-chip microcomputer ；RS2485

1. 绪论 1
1.1 远程抄表系统国内外概况 1
1.1.1 上层星型通信方案 2
1.1.2 底层总线型通信 3
1.2本课题研究背景，目和意义 5
1.3 远程抄表系统 6
1.3.1 抄表系统选型及其特点 6
1.3.2 远程抄表系统构成 6
1.4 本文所做工作 7
2. 抄表系统模块功能设计 8
2.1 抄表系统整体构造 8
2.2 抄表系统各功能模块设计 9
2.2.1 CPU选型 9
2.2.2 外围存储及其监控电路模块 11
2.2.3 数据上传模块 15
2.2.4 时钟模块 19
2.2.5 电能采集和计数模块 21
2.2.6 显示电路 23
2.3 本章小结 24
3. 抄表系统软件设计 25
3.1 软件设计规定 25
3.3.1 易理解性，易维护性 25
3.1.2 实时性能 26
3.1.3 可测试性 26
3.1.4 精确性 26
3.1.5 可靠性 26
3.2 主程序软件设计 27
3.3 子程序设计 27
3.3.1 清零子程序设计 29
3.3.2 接受数据与通信程序设计 29
3.3.3 数据采集子程序 30
3.3.4 脉冲采集程序 31
3.3.5 显示子程序 32
3.3.6 校验子程序 33
3.3.7 数据传送子程序 34
3.4 硬件电路驱动 36
3.4.1 数据存储芯片 X5405 36
3.4.2 时钟芯片 DS1302 36
3.4.3 数据上传 MAX232芯片 36
结论 37
道谢 38
参照文献 39

1. 绪论

1.1 远程抄表系统国内外概况
远程抄表系统又称自动抄表系统,国外称为Automatic Meter Reading System，普通缩写为AMRS。它是将终端顾客电表单元数据采集后，通过当代传播通讯技术送到远端管理部门进行数据解决系统。采用远程抄表技术，不但能节约人力资源，更为重要是可以提高抄表精确性，减少因预计或誊写而造 成账单出错，使供管部门能及时精确获得数据信息。由于顾客因而不再需要与抄 表者预约上门抄表时间，还能迅速查询账单，这种技术越来越受到顾客欢迎。
远程抄表系统广泛应用于电力部门。随着公用事业部门当代化管理需要，智能化住宅概念推广，此项技术在近年来在国内外获得了迅猛发展。对该项技术研究也从各个角度展开，从国内外有关技术拓展报道看,市场前景辽阔。
九十年代以来，美国在AMR技术开发和应用上获得了长足进步。据资料披露，美国在1990年度，共有791项AMR应用项目，其中约有550万台电表实现了自动抄表;而这个时期重要是采用EMR(Reading and entering data on a hand-held computer keyboard)采用手持计算机人工抄表:随后开发了OMR(off -site meter-reading)无线方式户外抄表。是指通过车载无线电自动抄表。九十年代后来，随着电子及通信技术发展，浮现了以电力载波、电话网、有线电 视网、无线通讯为媒介AMR技术，并在以美国为代表西方发达国家广泛推广应用。
信息化社会在逐渐变化人们生活方式与工作习惯同步,也对某些老式理念提出了挑战。随着科技进步、人民生活水平提高,在智能化社区管理系统中,安全自动化、通信自动化和管理自动化是三个重要特性。耗能表(冷、热水表、电表、煤气表)数据抄收问题是衡量社区管理水平一种非常重要 ,不可回避问题。对于它们抄收问题解决与否有效将直接影响到居住安全性、便捷性 ,也影响到物业管理工作。以往耗能表抄收采用人工方式,不能保证数据精确性和实时性,会导致大量人力、物力及时间上挥霍,也也许导致错抄、漏抄、估抄现象,给收费人员和住户带来很大麻烦,甚至导致诸多不必要纠纷。因而远程抄表系统既能满足实际规定,又能提高能源管理自动化水平和当代化水平,是促使人工抄表方式向数字化、自动化方向发展方式。这样,远程抄表系统成为了社区“智能化建设”一种重要某些,成为新兴智能社区必备条件。
1.1.1 上层星型通信方案
星型通信系统是以安装在供电局管理中心系统工作站为中心点，以发散形式分别通过通信信道与分散于各区域集中器连接，形成一对多连接形式。在这种方式下，信道通信数据量较大，规定有一定传播速率和带宽。依照信道介质可以分为光纤、电话线和无线三种模式。
(1)光纤通信
光纤通信具备带宽、传播速率高、传播距离远以及高抗干扰性等特点，非常适合上层通信网规定。由于光纤自身难以实现T型连接，不能实现总线构造(除非采用光纤环网技术)，因而特别适合于星型连接。由于当前星型连接节点造价高，安装费用也比较高，在ARMS系统中无法采用。随着光纤技术和网络技术发展，不久后来再ARMS系统中使用光纤通信网进行上层通信将是一种较好选取。
(2)电话线网
由于电话线网在城乡迅速普及,运用既有电话网进行数据通信也是一种经济有效方案。运用电话通信，只需在数据集中器和管理中心主机加调制解调器(Modem)即可，其通信速率可达2.4kbs,9.6kbs甚至56kbs。主机对集中器呼喊重要通过拨号由互换机自动完毕。
(3)无线通信网
运用无线电波进行无线通信，对于范畴广、布局分散集中器进行数据通信是一种较好选取。其特点是传播频带较宽，通信容量较大(可达几千台)，通信距离较长(普通几十公里，还可以通过中继站延伸到更远)。在进行通信时，管理中心主机控制无线电台发出呼喊命令，各集中器收到命令后进行地址对比，如对的则发出应答信号，完毕数据链接建立，然后进行数据通信。使用这种通信方式，安装调试以便，重要缺陷是要申请频点使用权，如果频点选取不合理，相邻两个信道会产生互相干扰。普通状况下，小型无线电台通信速率较低，惯用600bs或者1200bs，且设备安装成本较高，因此这种通信方式使用场合有一定限制，多用于大顾客电力负荷无线电监控及用电管理系统中。
1.1.2 底层总线型通信
总线型通信系统是为克服星型连接局限性而采用，这种方式以一条串行总线连接各分散采集器或电度表，实现各节点互联。在这种方式下，信道上节点较多，传播速率不高(与通信介质关于)，传播距离短，不超过m，因而普通用于底层电能数据采集。惯用模式有低压电力线载波通信、RS-485网等。
(1)低压电力线载波通信
运用低压电力线作为AMR系统底层数据通道其运营成本低，无疑是非常经济方案。在发送数据时，发送器先将数据调制到—高频载波上，再通过功率放大后通过耦合电路祸合到电力线上。信号频带普通为50-300kHz，峰峰值电压不超过l0v，因而不会对电力线路导致不良影响。此高频信号经线路传播到接受方，接受机通过耦合电路将高频信号分离出来，滤去干扰信号后放大，再通过解调电路还原成二进制数字信号。低压电力载波通信网系统构造与RS-485系统 构造相似，采用总线构造。在同一变压器区域下，一种集中器采集若千个采集器或电度表数据，构成一种总线型图。但是，运用低压电力线作为传播信道还存在许多问题。
一方面，低压电力线信号特性决定了电力载波传播复杂性。低压电力线衰减(高频信号)是低压电力线载波通信所遇到一种问题。信号衰减与距离关系，普通来说，成正比关系，传播距离越长，信号衰减限度也就越大、衰减得越厉害。但是由于电力线是非均匀、不平衡传播特性，其接上负载阻抗也不匹配，因此信号也会遇到反射、驻波等现象:信号衰减与频率关系，普通来说，频率越大，则衰减得越厉害;信号衰减与跨相传播关系，普通同相传播信号要比跨相传播衰减要小:信号衰减与电源相位关系，有时高频信号在工频电源每个相位范畴时会发生较大衰减变化，这些电路上普通有大量电 容器或大功率电器，会引起高频信号急剧变化，而开关电源会向电力线上释放大量高频干扰，从而影响正常通信工作;信号衰减与负载关系，信号衰减会随着负载在电力线上连接和断开而体现出不同特点，由于负载变化不可知性，因此信号衰减也是随之变化.
另一方面，电力线上干扰非常大。电力线上用电设备等人为干扰，以及自然现象中如雷电等非人为干扰;周期性脉冲干扰和随机产生突变性千扰，用电设备会在工频交流基波某个固定相位释放干扰。尚有大量用电设备释放出干扰，而这些干扰瞬动频率、周期、相位、变化很大，即产生持续变化干扰;高压开关操作，雷电，较大负荷变化，以及电力线上短路故障，普通持续时间较短，强度较大，不可预测性，能量高，频谱宽等。因而如何抑制干扰,提高通信可靠性是首要考虑。
再次，不同地方线路特性也许完全不同，使用线路种类及线路上负荷状况都回对高频信号在电力线上传播特性产生很大影响。虽然是同一段电力线路,其传播特性也会随着各种电力负荷投切而变化，因此通信设备稳定性和适应不同线路能力也很重要。输入阻抗是电力线传播特性一种重要参数，它关系着传播信号频率，没有任何电力线是一根均匀分布传播线，由于分布电感和分布电容影响，很显然输入阻抗将随着频率变化而变化，不同步候，电力线上输入阻抗是不同，哪怕在同一地点，也会随着负载随机断开和随机闭合而不同。同一电力线，在不同地点等效阻抗也不完全相似，从戴氏定理可知，不同等效端口得到等效输入阻抗是不同样。电力线上阻抗激烈变化，如果用电力线即电力载波办法传播信号，那么发送机功率放大器输出阻 抗是不等于接受机功率放大器输入阻抗，并很难在阻抗上匹配。当前市场上应用于电力线上调制解调器普通是基于移频键控(FSK)调制方式，由于传播速率低(普通不超过2400bs)，并且抗干扰性能差、传播距离短，因此基本上是已经被裁减，而被广泛使用是扩频调制解调器。扩频系统分发送端和接受端两个某些，接受端可简化为调制和扩频两个模块。在发送端，信号一方面对某个载频进行调制，调制器输出窄带已调信号再送及扩频器进行二次解调，输出信号为宽带已调信号。由于扩频器是运用-高速伪随机码(PN)序列对发射信号调制，因而获得输出信号频谱密度大大地减少了。接受端由解扩和解调器构成，在接受端，运用与发送端相似伪码序列对收到扩频信号进行解扩(扩频反变化)解决，还原成窄带已调信号再通过解调器后，原始信号就解调出来。由于扩频信号带宽与窄带滤波器带宽之比越大，信噪比也就越大，因此扩频通信是以较宽带宽换取高信噪比，并提高通信抗干扰能力、增强通信隐蔽性。因而这种调制方式将是低压电力线载波通信发展方向。
(2)RS-485网
EIARS-485是CCITT原则化V.11/X.27兼容平衡式电器特性原则。该原则采用集成电路，在一对平衡互联电缆上传送差分信号，在接受端用差分接受器进行信号判决。这种接口具备抑制共模干扰能力，因而抗干扰性能较好，信号发送频率最高可达1OMHZ。在使用双绞线，信号速率不大于100kbs时，传播距离可达1200m。RS-485接口在一种通道上可以进行半双工通信，因此只需要两根线便可使双向通信，并可以便地构成一点对多点或多点之间互相通信网络，普通使用双绞线作为网络总线。总线上挂接节点个数因选用接口驱动芯片而异，最多可以接128个节点。对规定较高系统可以考虑选用带光隔离、抗雷电及抗静电放电冲击收发器，在进行系统设计时应综合考虑这些因素。
1.2 本课题研究背景，目和意义
长期以来水表，电表，气表抄收始终采用老式人工查表方式，它是由抄表员上门逐家逐户抄录取数据，并将查验成果记录在纸上，然后再由人工进行用量和收费计算。但是随着都市当代化建设，居民住宅社区大量崛起，使得都市水，电，气方面建设规模日益扩大，管理工作也变得越来越复杂。在这种状况下，老式管理模式暴露出种种弊端：一方面，由于用量管理内容多，要解决数据量大，从顾客建立到正惯用量后抄表数据记录，存储，记录，分析查找都十分繁琐和困难。随着社会经济发展和生活水日益提高，人们对家居环境提出了越来越高规定，安全、舒服、以便、快捷、人性化、智能化已成为新追求目的，以往住宅构造及管理方式越来越不能满足人们需求。随着电子计算机、网络信息技术和微电子技术飞速发展给世界各个领域带来了无限发展空间，建筑领域也不例外，智能大厦、智能化住宅社区先后浮现，也逐渐实现了社区网上物业管理、安防联网报替、宽带上网等，但对于耗能表计量及其查表出户解决还处在较低水平。
本文是基于单片机为主构造搭建一种远程自超标系统，以取代当前广泛使用人工抄表，并消除其带来种种弊端，达到实时报表，精确无误，节约人力资源目。本设计中，力求搭建出远程抄表系统整体框架，运用单片机为主题，结合通信技术，控制技术，网络技术和数字电子技术等设计出一套远程抄表系统并最大限度提高系统稳定性，抗干扰性，实时性和经济型。
1.3 远程抄表系统
1.3.1 抄表系统选型及其特点
(1)抄表系统选型，重要考虑如下几种方面功能
①具备储存功能，在浮现特殊状况下，保证此前所有记录数据不会丢失。
②具备后备电源，停电时系统能正常工作.
③具备较强抗干扰能力，工作稳定性较高
④灵活系统构成方案，可合用于社区、高层住宅、零散分布住户及其其她状况特殊社区，具备较好扩充性能。
(2)完毕功能
完全实现自动抄表功能，电表读数由安装在电表内部或者外部计量、通讯模块、实时功能、数据上传和下载，通过电话网络将这些数据抄送到管理处或供电管理部门等用电管理功能。
1.3.2 远程抄表系统构成

图1.1远程抄表系统构成
(1)如图1.1所示自动抄表系统体系。其中每个采集器要采集十几户到二十几户电表脉冲，解决后变成抄表数据传播到集中器中。
(2)通过电话线或者其她接入网络传到传入网络。考虑到抄表系统数据传播量不大和易于接入等因素，可使用电话线MODEM实现远程信息传播。
(3)对于整个抄表系统数据采集，数据传送，以及芯片功能实现，将会在背面章节中详细简介。
14 本文所做工作
本文以整个远程抄表系统设计为研究内容，对国内外现状进行了详细理解后，结合自己所学知识，以AT89C51为内核，搭建一种远程抄表系统。这套系统不但可以实现对住户用电状况进行实时监控，并且能对她们进行精确记录和计算，并依照PC机规定适时传送数据以供查阅。在设计研制过程中重要解决如下几种问题：
(1)依照实际需求完毕抄表系统设计。涉及抄表系统硬件设计，电路设计,抄表系统重要用来完毕对电量采集和计量工作以及与上位机（PC）之间进行通讯。在设计过程中为了尽量减少硬件设施，减少功耗，简化电路，选用了功能强大芯片。
(2)编写实现系统功能软件。运用汇编语言编写软件来实现数据采集功能并对数据进行分析，解决和保存。运用C语言写采集器与PC机通信程序，实现两者之间数据互换。
(3)拟定通信方式及通信原则，采用串行异步通讯原则RS-485，采集器测量到数据以及设备状态可以通过RS-485总线传至智能社区物业管理中心PC机，有管理中心统一进行解决，真正实现“无人查表”。
(4)设计系统抗干扰技术。干扰问题始终是困扰远程抄表方式难题。在远程抄表系统中，影响系记录量精确性因素是脉冲信号与否有效。由于干扰信号干扰作用也许会使脉冲信号在产生和传播过程中发生错误计数。本课题为了避免上述现象浮现，在硬件和软件上做了大量工作，保证计量精确性和可靠性。
2. 抄表系统模块功能设计
2.1 抄表系统整体构造
在理解国内外既有AMR产品特点基本上，为了使抄表器功能更加完善，设计抄表器具备脉冲计数、数据存储和数据解决、电量及其状态显示、与控制中心通讯等基本功能。整体构造如图2.1所示。

图2.1 抄表系统整体构造框图
系统整体工作流程如下：
(1)脉冲采集计数模块依照脉冲计算出电表数据，存储于内部RAM中。
(2)AT89C51依照时钟模块时间设定，定期向脉冲计数模块发送数据传播命令，收集其电表中数据，并依照设立好商定，存储于外部RAM中，等待上位机查询，并把没反映过来上位机号码记录下来，上传给上位机。
(3)上位机操作中，有定期抄和随时抄送两种模式定期抄送，即上位机依照系统设定期间，查询各脉冲采集计数模块中数据。随时抄，指在某种特殊状况下，需要单独对某个顾客进行复查等。在两种模式下，对没有反映PC机做备份，并警告等。

2.2 抄表系统各功能模块设计
这是整个抄表某些核心某些，由图2.1可知，重要由CPU(MCU)、直流稳压、断电控制、显示、系统保护、时钟、外围储存电路、数据上传、数据下递、电源、数据采集等构成。每一种某些对的选取与设计，及其电路连接对该系统硬件电路而言是十分重要。
2.2.1 CPU选型
(1)CPU是整个系统核心部件，它直接影响系统性能，对于本系统中选用AT89C51单片机，现对其功能引脚，电路特性作一种详细简介。
①与MCS-51系列单片机相容。
②内有4K可编程ROM和128个字节RAM.
③在0Hz到24Hz之间可以全静态操作。
④芯片有32条可编程U0引脚。
⑤芯片有2个十六位定期器(计数器)。
⑥共有6个中断源，2个中断优先级。
⑦可编程串口通道。
⑧具备低功耗工作模式和掉电工作模式。
AT89C51是一种性价比高，功能先进8位微解决器，在许多嵌入式系统中得到了广泛应用，特别是内部4K字节EPROM为使用者提供了很大以便，当应用程序较小时，不用为CPU添加外扩ROM.空闲工作模式和掉电保护模式可以保证CPU工作在低耗状态下，内部RAM数据不会丢失。
(2)AT89C51芯片重要引脚简介：
①VCC:AT89C51电源正极输入，接++5V电压；
②GND:电源接地端；
③XTALI:接外部晶振一种引脚。在单片机内部，它是一种反向放大器输入端，这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡时，该引脚应接地；
④XTAL2:接外部晶振一种引脚。在片内接至振荡器反向放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号输入；
⑤RST:AT89C51复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片复位时,只要将此引脚电位提高到高电位，并持续两个机器周期以上时间，AT89C51便能完毕系统复位各项工作，使得内部特殊功能寄存器内部均被设为已知状态；
⑥ALEIPROG:ALE是英文“ADDRESS LATCH ENABLE”缩写，表达地址锁存容许信号。当访问外部存储器时，ALE信号负跳变来触发外部8位锁存器(如74LS373)，将端口PO地址总线(AO-A7)锁存到锁存器中.在非访问外部储存器期间，ALE引脚输出频率是系统工作频率1/16，因而可以用来驱动其她外围芯片时钟输入。当访问外部存储器期间，将以1/12振荡频率输出;
⑦EA/VPP:该引脚为低电平时，则读取外部程序代码(存于外部EPROM)来执行程序，在8051中，EA引脚必要接低电位，由于其内部无程序存储器空间。如果是使用AT89C51或其他内部有程序空间单片机时，此引脚接成高电平使程序运营时访问内部程序存储器，当程序指针PC值超过片内程序储存地址(如8051/8751/89C51PC超过OFFF均时，将自动转向外部程序储存器继续运营。此外，在程序代码烧录至8951内部EPROM.89C51内部FLASH时，可以运用此引脚来输入提供编程电压(AT89C51为12V);
⑧PSEN:此为“Program Store Enable”缩写.访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。在访问外部程序存储器读取指令码时，每个机器周期产生二次PSEN信号，在执行片内程序储存器指令时，不产生PSEN信号，在访问外部数据时，亦不产生PSEN信号;
⑨P0,P1,P2,P3口
PO口(PO.O-PO.7)是一种8位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时，它是地址总线(低8位)和数据总线复用。外部不扩展而单片应用时，则作为普通双向I/O口用。PO口每一种引脚可以带8个LSTTL负载：
P1口(P1.0-P1.7)是具备内部提高电路双向I/0端口(准双向并行I/0口)，其输出可以带4个LSTTL负载。仅供顾客作为输入输出用端口；
P2口(P2.0-P2.7)是具备内部提高电路双向I/0端口(准双向并行I/O口)，当访问外部程序存储器时，它是高8位地址。外部不扩展而单片应用时，则作为普通双向I/0口用。每一种引脚可以推动8个LSTTL负载；
P3口(P3.0-P3.7)是具备内部提高电路双向I/0口(准双向并行I/0口)，它还提供特殊功能，涉及串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部随机存储器内容读取或写入控制等功能，其特殊功能引脚分派如下：
P3.0 RXD串行通信输入
P3.1 TXD串行通信输出
P3.2 INTO外部中断0输入，低电平有效
P3.3 INT1外部中断1输入，低电平有效
P3.4 TO计数器0外部事件计数输入端
P3.5 T1计数器1外部事件计数输入端
P3.6 WR外部随机存储器写选通，低电平有效
P3.7 RD外部随机存储器读选通，低电平有效

图22 AT89C51 外形引脚
2.2.2 外围存储及其监控电路模块
X5405是一种性能较高可编程看门狗芯片，它集中了三种功能:看门狗定期器、电压监控、和EEPROM组合在单个封装之内。X5405具备简朴三线总线工作串行外设接口(SPI)和软件协作。其电路构造如图2.3所示，八引脚封装。

图2.3 X5405芯片引脚
该芯片内串行EEPROM是具备Xicor公司块锁保护CMOS串行EEPROM，它被构成8位构造，它由一种四线构造SPI总线方式进行操作，其擦写周期至少有100万次，并且写好数据能保存1。
(1)特性：
①可选时间看门狗定期器；
②VCC降压检测和复位控制;
③五种原则开始复位电压；
④使用特定编程顺序即可对低压电压检测和复位开始电压进行程：
⑤复位电压可以低至VCC=1V；
⑥省电特性:在看门狗打开时，电流不大于50uA;在看门狗关闭时，电流不大于lOuA;在读操作时候，电流不大于2mA;
⑦具备数据模块保护功能，可以保护1/4,1/2所有EEPROM，固然也可以设立不保护状态;用指令容许写操作写保护引脚;时钟可达3.3ms；
⑧短编程时间，16字节页写模式，写时由器件内部自动完毕，典型器件写周期5ms.

图2.4 X5405内部电路构造图
(2)功能及其引脚描述
本器件将四种功能容为一体，上电复位控制，看门狗定期器，降压管理以及具备模块功能串行EEPROM，有助于简化系统设计，减少印制板占用面积，提高可靠性。
①CS/WDI:芯片选取输入，当CS是高电平时，芯片未选中，并将SO置为高阻态，器件处在原则功耗模式，除非一种向非易失单元写周期开始，在CS是高电平时，将CS拉低将使器件处在选取状态，器件将处在工作功耗状态，在上电后任何操作之前，CS必要有一种高变低过程。看门狗输入，在看门狗定期器超时并产生复位之前，一种加载WDI引脚上由高到低电平变换将复位看门狗定期器。
②SO:串行输出，SO是一种推/拉串行数据输出引脚，在读数据时，数据在SCK脉冲下降沿由这个引脚送出
③WP:写保护，当WP引脚是低电平时，向X5045中写操作被禁止，但是其她功能正常，当引脚是高电平时，所有操作正常，涉及写操作，如果在 CS是低时候，WP变为低电平，则会中断向X5045中写操作，但是，如果此时内部非易失性写周期己经初始化了，WP变为低电平不起作用。
④SI:串行输入，SI是串行数据输入端，指令码、地址、数据都通过这个引脚进行输入，在SCK上升沿时进行数据输入，并且高位WSB在前。
⑤SCK:串行时钟，串行时钟上升沿时通过SI引脚进行数据输入，下降沿通过SO引脚进行数据输出。
⑥RESET:复位输出，RESET是一种开漏型输出引脚，只要VCC下降到最小容许VCC值，这个引脚就会输出高电平，始终到VCC上升超过最小容许值之后200ms，同步它也受看门狗定期器控制，只要看门狗处在激活状态，并且WDI引脚上电平保持为高或者为低超过了定期时间，就会产生复位信号，CS引脚上 一种下降沿将会复位看门狗定期器，由于这是一种开漏型输出引脚，因此在 使用时候必要接上拉电阻。
(3)X5045电路连接如图2.4中看门狗对系统提供保护功能，当系统发生故障而超过设立时间时，电路中看门狗将通过RESET信号向CPU做出反映。它提供了三个时间值，供选取，它所具备电压监控功能还可以保护系统免受低电压影响，当电源电压降到容许范畴之内时，系统将自动复位。X5045储存器与CPU可以通过串行通信方式接口，共有5k字位，来储存抄表数据。如何保证WDT正常运营也是一种核心问题，要针对WDT失效因素，采用各种办法，防止失效，从而进一步提高系统得可靠性:
①尽量减少干扰源存在，并且减少不可去除干扰影响，如电源电压波动，尖峰，浪涌等，它们都是强度比较大干扰源，要加强过滤与去除：
②对本机任务进行分流，合理配备CPU操作任务，能在上位机运营功能，普通应放在上位机上运营，由于上位机运营环境良好，便于控制，从而减少本机出错概率：
③对地址指针、过程控制程序中判断转换条件状态等核心数据进行实时备份，当由于数据被改而使WDT失效时，可以从备份RAM中恢复这些核心数据，从而也使得系统恢复。对没有用到EPROM和RAM区，一律写成FFH或者OOHI当CPU由于干扰 “跑飞”到这些不用区域中时，不会产生误操作。采用以上办法，可以较好提高WDT稳定性，有助于系统正常运营。

图2.5 X5405电路连接
2.2.3 数据上传模块
所谓数据上传，即把采集器中采集到电表数据通过异步串行方式发送网络传播设备中，这个模块起到一种电平转换作用。
(1)串行通信总线原则接口
原则异步串行通信接口重要有如下几类：
RS-232C,RS-232E;RS-449(RS-422,RS-423,RS-485);20mA电流环；USB通信接口。
所谓原则接口，就是明拟定义了若干信号线，使接口电路原则化，通用化，借助于串行通信原则接口，同类型数据通信设备可以很容易实现她们之间串行通信。
采用原则接口后，很以便把各种计算机、外部设备等有机结合在一起,进行串行通信，RS-232C是由美国电子工业协会(EIA)正式发布在异步串行通信中应用最为广泛原则总线，即在传播电器和机械特性方面规定，适合于短距离和带调制解调场合，为了提高数据传播距离和传播速率，EIA又发布了RS-449串行总线接口原则。20mA电流环是一种非原则串行接口电路，但她具备简朴特点，对电器噪声不敏感长处，因而在串行通信中也得到了广泛应用。为了保准通信可靠性规定，在选取接口原则时，必要注意两点:1)通信速度和通信距离;2)抗干扰能力。
①通信速度和通信距离
普通原则串行接口电气特性均有满足可靠性传播最大距离和最大传播速度指标，但这两个指标之间具备有关性，恰当减少通信速度，可提高传播距离，反之亦然。例如采用RS-232C原则进行单向数据传播时，最大数据传播速率为20Kb/s，最大传播距离为15米，而改用RS-422原则时，最大传播速率可达1OMb/s，最大传播距离为300米，恰当减少数据传播速率，传送距离可达1200米。
②抗干扰能力
普通选取原则接口，在保证不超过其合用范畴时均有一定抗干扰能力，以保证可靠信号传播，但在某些工业控制系统中，通信环境十分恶劣，因而在选取接口原则，通信介质时要充分考虑其抗干扰能力，并采用恰当抗干扰办法.例如在长距离传播时，是用RS-422原则能有效抑制共模干扰信号，使用20mA电流环技术，能大大减少对噪声敏感限度。在该方案中，单片机与网络接入设备连结在一起，在传播距离上不受什么影响，并且速度可以恰当放宽，因此在上行传播模块中可以采用RS-232C原则，来完毕TTL电平到CMOS电平转换。
(2) RS-232C总线原则、芯片及接口电路
① RS-232C总线原则接口
当前使用最为广泛串行通信总线接口是EIA推出RS-232C.RS-232C原则接口全称是 “使用二进制进行互换数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间接口”.计算机，外设，显示终端都属于数据终端设备，而调制解调器则属于数据通信设备，RS-232C在通信线路中连结 RS-232C在通信线路中连结方式图 2.6所示:

图2.6 RS232通信示意图
“RS-232C”中RS是Rcommended Standard，232是标记符，C表达该原则合同通过了三次修改，本来有过RS-232A和RS-232B原则。
RS-232C定义了20根信号线，其中最为惯用信号线定义、分类及其功能

表2.1RS232信号线定义
引脚号
信号名称
简称
方向
功能
1
保护地

接设备外壳，安全接地
2
发送数据
TXD

向DCE
DTE发送串行数据
3
接受数据
RXD
背向DTE
DTE接受串行数据
4
祈求发送
RTS
向DCE
DTE祈求切换到发送方式
5
清除发送
CTS
背向DTE
DTE已切换到准备接受
6
数传设备就绪
DSR
背向DTE
DCE准备就绪
7
信号地

信号地
8
载波检测
DCD
背向DTE
DCE已接受到远程信号
20
数据终端就绪
DTR
向DCE
DTE准备就绪
22
振铃批示
RI
背向DTE
告知DTE，通信线路已好

RS-232C是为了增进公用电话网络通信而制定原则，其逻辑电平对地是对称，与TTL.MOS逻辑电平完全不同;逻辑0电平规定为+3V~+15V之间,逻辑1电平规定-3V~-15V之间，因而RS-232C驱动器与TTL电平必要要通过电平转化。RS-232C规定逻辑电平与普通微解决器、单片机逻辑电平不同样,在实际运用中把微解决器和单片机信号电平(TTL)转换成为RS-232C电平，或者对两者进行逆转换，这两种电平转换由专门电平转换芯片实现。
② RS-232C总线原则连接系统用RS-232C连接系统时，有近程通信方式和远程通信方式之分，近程通信是指距离不大于15米通信，这时用RS-232C电缆直接连接。15米以上长距离通信则需要加调制解调器(MODE