远程电力抄表系统——集中器硬件设计

图 4.2 NAND FLASH电路原理图

4.2.2

JTAG电路原理图

设计ARM JTAG的目的是用于芯片内部测试及对系统进行仿真与调试。JTAG 技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路TAP（Test Access Port ，测试访问口），通过专用的 JTAG 测试工具对内部节点进行测试。标准的 JTAG 接口是 4 线： TMS 、 TCK 、 TDI 、 TDO ，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。

在设计JTAG与ARM的接口时，需按IEEE 1149.1标准连接，其中ARM_TCK管脚通过为TAP提供了一个独立的、基本的时钟信号来驱动TAP；ARM_TMS在标准中是强制要求的，其信号用来控制TAP状态机的转换；ARM_TDI为数据输入接口，所有要输入到特定寄存器的数据都是通过TDI接口一位一位串行输入的；ARM_TDO为数据输出接口，作用与TDI接口相反；ARM_TEST接口可用来对TAP Controller进行复位。其电路原理图如图4.3所示。

图4.3 JTAG电路原理图

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远程电力抄表系统——集中器硬件设计

4.2.3 振荡电路设计

STM32F103FZET6采用双时钟振荡方式：实时时钟（RTC Clock）以及系统时钟（SYS Clock）。 两时钟均采用外置晶振设置，在引脚OSC32_IN、OSC32_OUT外接32KHz晶体振荡器构成实时时钟，其具有校准功能；在引脚OSC_IN、OSC_OUT外接8MHz晶体振荡器构成系统时钟。图4.4中的电容均为稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在5-30pF。

图4.4，图4.5 给出振荡电路连接图：

图4.4实时时钟 图4.5系统时钟

4.2.4 复位电路设计

STM32F103ZET6芯片具有异步复位脚NRST，芯片内部电源为复位电路充电，上拉电阻亦在芯片内部。

复位电路的基本功能：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。STM32F103ZET6为低电平复位有效。为了防止外部干扰，STM32数据手册上建议外接一个对地电容。

当按下复位键后，复位管脚接收复位信号，STM32F103ZET6执行复位指令，由于按下复位键后电路相当于直接接地，按照低电平复位有效，即可实现STM32F103ZET6的上电复位。复位

电路如图4.6所示。 图4.6 复位电路图

4.3 LCD&触摸屏模块电路设计

本课题设计的集中器需要显示某个电表的数据，与上位机服务器连状态，数据传输状态，信号传输状态，电源开关状态等。所以显示系统需要选择大屏幕细点阵液晶，细点阵液晶可以提供良好

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远程电力抄表系统——集中器硬件设计

的波形显示效果。根据需要本文选用了320×240的触摸屏，利用插接接口与PCB板进行连接，应用芯片TSC2200IRHB设计触摸控制电路，此显示系统有较强功能的I/O缓冲器，指令功能丰富，8位数据并行发送，显示速度快，支持图形和文本方式混合显示。

液晶屏为320×240点阵型，能清晰地以反射方式显示黑白图像。STM32F103ZET6通过功能复用引脚控制液晶控制器，具体的电路图设计见下文。 4.3.1

触摸屏控制电路设计

由于本次设计要是集中器能够显示某个电表的数据，与上位机服务器连状态，数据传输状态，信号传输状态，电源开关状态等，触摸屏起着键盘的作用，需要进行初始化设置，此设计主要做五个方面的设置，可以设置数据中心服务器的IP 和端口号，并把设置值传送给集中器模块和数据传输模块，以便GPRS 与服务器相连。TSC2200IRHB芯片能实现这些设置。在双端工作模式下,由于由VREF端引入外部参考电压,所以要在VREF端和VDD端同时并联1uF左右的电容来提供电源的旁路,以减少TSC2200IRHB 的功耗。图4.7为触摸屏控制电路图，图4.8为触摸屏接口电路图。

图4.7 触摸屏控制电路图

图4.8 触摸屏接口电路图

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4.3.2 LCD液晶接口电路设计

U405为点阵型为320×240的液晶模块, +5V 供电；液晶数据传输方式为16 位并行方式,液晶模块的8 根I/O口线分别接液晶模块的8个并行接口。Backlight为亮度驱动控制输入, 经8050三极管放大后作为液晶背光。图4.9为LCD液晶接口电路。

图4.9 LCD液晶接口电路

4.4 通信电路设计

本毕业设计中集中器硬件设计中的通信方式有JTAG，RS232以及RS485远程通信，在CPU模块中已经介绍了JTAG通信方式，本章主要介绍的是RS232以及RS485无线通信方式。集中器在整个自动抄表系统中起着承上启下的作用，它既要与下行的表箱控制器通信接收数据，又要与控制中心通信传送数据，这两个过程按理论来讲都应该用，由于此设计尚在试验阶段，还不能实现真正意义上的GPRS无线通信，遂利用两对RS232&RS485通信方式，其中起到通信作用的主要是RS485，而RS232为以后实现GPRS无线通信提供串口。下文将对这种通信方式进行详细的阐述。 4.4.1

RS232接口与RS485接口的介绍

1. RS232接口的介绍

RS-232是现在主流的串行通信接口之一。由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：

1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不

兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

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