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  目前大量使用的電能表手工抄表方法在實時性、準確性和應用性等方面都有諸多不足，遠不能適應現代化管理的需要。該系統由具有紅外通信功能的多費率電能表、手持紅外抄表器和主機3部分組成。紅外自動抄收系統具有操作簡單、傳輸可靠、抗干擾能力強、成本低等優點，是用于電能表的一種可靠的抄表方式。手持紅外抄表器通過遙控方式完成電能表校時、設置表底參數和用電量抄收等項工作。利用單片機的串行口、內部定時器／計數器、紅外發射管和紅外接收管等簡單的軟、硬件可以方便地構成抄表系統的紅外通信接口，可靠地實現多費率電能表的紅外收發功能。

2.紅外遙控原理

  紅外遙控通信是利用波長為950nm的近紅外線作為信道，實現兩點問近距離無線數據傳輸。發送端將遙控信號(基帶二進制數字信號)調制成某一頻率的脈沖串行碼，經緩沖放大后驅動紅外發射管輸出紅外光脈沖。接收端將接收到的紅外光信號轉換成電信號，再經過放大、整形、解調處理后，還原為二進制信號輸出。遙控脈沖編碼方式有多種，其中最常用的有PWM碼(脈沖寬度調制碼)和PPM碼(脈沖位置調制碼)兩種，本設計采用PPM碼。為抑制信號干擾，基帶二進制脈沖須調制在頻率為30～40kHz的載波上再發送出去。本設計的載波頻率為38．4kHz，遙控信號的調制波形如圖1所示。

對于發射端來說，當無紅外脈沖發射時，發送的是二進制數“1”；有紅外脈沖發射時，發送的是“0”。而對于接收端來說，沒有接收到紅外信號，認為是“1”；接收到紅外信號，認為是“0”。

3.紅外通信接口的硬件設計

紅外通信口由發射和接收兩部分組成，手持抄表器為發射部分，具有紅外通信功能的多費率電能表為接收部分。

3.1 紅外發射電路設計

發射部分硬件電路如圖2所示。

發射電路包括單片機、驅動三極管Q1和Q2、紅外二極管D1等部件。其中單片機定時器／計數器TO工作在方式2，通過TO端(P3．4引腳)輸出38．4kHz的脈沖序列作為高頻載波信號，紅外發射管Dl用來發射950nm的紅外光束。發射電路的工作原理是：由單片機串行輸出端TxD(P3．1引腳)送出基帶二進制信號，當串口TxD端輸出數位“0”時Q2管導通，通過Q1管調制成38．4kHz的載波信號，驅動D1管以光脈沖形式向外發送。當TxD端輸出數位“1”時Q2截止，D1管上沒有紅外光脈沖發出。由于本設計選用串口波特率為200bps，因此，每一個數位“0”對應有32個載波脈沖。

3.2 紅外接收電路設計

接收部分電路如圖3所示。

 
  VCC紅外接收電路包括單片機、一體化紅外接收頭D2等部件。接收頭D2為三端元件，使用單+5V電源，接收頻率范圍(38士1)kHZ，具有功耗低、抗干擾能力強、輸入靈敏度高、對其他波長的紅外光不敏感等特點。紅外接收器的工作原理為：D2將接收到的38．4kHz的光信號轉換成電信號，再對該電信號進行放大、濾波、解調處理后還原成二進制脈沖信號，通過OUT引腳輸出。解調后的二進制數據送單片機串行接收端RxD(P3．0引腳)。當D2接收到38．4kHz光信號時，OUT引腳輸出低電平，否則輸出高電平。

  通過本文在多費率電能表抄表系統中的實用表明，該系統與人工抄表相比具有速度快、抄表準確、操作簡單、維護方便等優點，并杜絕了估抄和誤抄的問題，大大提高了抄表工作的效率。這種紅外通信方案對于其他遙控、遙測的應用場合也具有很好的參考價值。利用單片機內部的定時器／計數器產生高頻載波信號，省略了脈沖振蕩器電路，具有硬件電路簡單、成本低廉、編程方便、通信可靠等特點。