远程电力抄表系统——集中器硬件设计
3.2.1 管脚图及主要引脚介绍
图3.2就是K9F2G08U0M-Y,P芯片的管脚图，具体管脚介绍如下：
I/O0～I/O7：输入，输出。I/O0～I/O7既可作为数据输入输出引脚，又可作为命令地址的输入引脚，命令、地址、数据分时复用，根据不同的命令区分地址和数据；
CLE：命令锁存允许。 ALE：地址锁存允许。 CE：片选。 WE：写允许。 RE：读允许。 R/B：准备好／忙。
WP：写保护。 图3.2 K9F2G08U0M-Y,P管脚图 3.2.2
系统中的作用及接线
由于本设计的目的是为了高速存储大容量的数据，因此，选择NAND型K9F2G08U0M存储器。它的存储容量是2 Gbit，8位位宽，页大小为2048×8 bit，每块由64页组成，共有2048块。每页带有64×8 bit的空闲存储区，共有8192 K×8 bit的空闲存储区。本次采用的K9F2G08U0M-Y,P NAND FLASH使用3.3V供电，拥有8个256M的储存颗粒，也就是大约2G的储存空间。
由于在实际设计中NC引脚不连接，因此K9F2G08U0M的连线连接的管脚为：I/O0～I/O7、CLE、ALE、CE、WE、RE、WP 、R/B。K9F2G08U0M与STM32F103ZET6连接简单，另STM32F103ZET6的7个FSMC引脚分别与I/O0～I/O7先连，CLE、ALE、CE、WE、RE、WP 、R/B分别与STM32F103ZET6的几个I/O接口相连。具体的连接将在下文中详细阐述。
3.3 TSC2200IRHB芯片介绍
TSC2200IRHB 是一个完整的可编程模拟接口电路, 专门控制四线触摸屏应用中的位置、 压力和plate电阻测量。TSC2200IRHB 采用内置处理单元, 不需要微处理器的参与就能执行所有触摸屏处理任务, 如触摸检测、可编程触摸屏( X/Y)驱动器和转换控制、数据平均过滤和存储、以及触摸面板稳定等。这种协处理解决方案减少了微处理器中断服务程序( ISR) 的负担, 为微处理器节省了大量MIPS计算能力,从而提高了系统的运行速度和精度。该芯片由选择器、触摸屏接口、键盘接口、直接电源管理、辅助输入、温度控制、电流输出D/A 转换器等部分组成。TSC2200 支持4 线电阻模式, 除了能用X 和Y 来给触摸点定位以外, 还能直接测量触摸压力。
本课题设计的电力抄表系统提供液晶显示中文菜单操作界面以及数据的实时显示，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的波形显示效果，所以本设计中的点阵显示屏为320*240。 3.3.1
管脚图及主要引脚介绍
图3.3就是TSC2200IRHB芯片的管脚图，主要管脚介绍如下：
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X+：位置输入端；Y+：位置输入端；X-：位置输入端；Y-：位置输入端；
VBAT1：电源管理输入1；VBAT2：电源管理输入2；VREF：参考电压源；KBIRQ：键盘中断( 低电平有效) ；
R1~ R4：键盘第一行至第四行输入； C1~ C4 ：键盘第一列至第四列输入； SLCK：串行时钟输入；SS：片选输入； MOSI：串行数据输入；DAV ：数据有效端； MISO：串行数据输出；PENIRQ：笔中断； ARNG：模数转换器输出范围设置；AUX2：辅助数模转换器输入2；DAV：数据有效端；
AUX1：辅助数模转换器输入1。
图3.3 TSC2200IRHB管脚图
3.3.2 系统中的作用及接线
TSC2200 通过标准的SPI 总线跟处理器相连接。串行时钟的空闲状态是0 电平。当串行时钟出现第一个高电平时, 处理器才开始对MOSI 发送数据。同时, TSC2200 也通过MISO 返回处理器数据。在传输字节之间, 片选输入端SS应保持高电平。
系统中涉及到的TSC2200IRHB接线主要是MISO、MOSI 、DAV、SS、SLCK及KBIRQ，要实现触摸屏控制功能要将他们与单片机的I/O接口相连。
3.4 MAX3082芯片介绍
RS-485是一种基于差分信号传送的串行通信链路层协议。它解决了RS-232协议传输距离太近（15m）的缺陷，是工业上广泛采用的较长距离数据通信链路层协议。
RS-485收发器市场上的种类很多，MAX3082是其中最经常用到的一种。MAX3082只适用于半双工通信，即同一时刻线路上只能进行数据的接收或发送 它允许将主系统的RS-232接口的通信电缆长度延长至RS-485总线的 1200米的长度，并可以同时在总线上挂接若干个子系统，从而能够构成一个上位机可以同时控制若干个下位机的分布式控制系统。
MAX3082是具有给来自通信总线上的信号故障提供自动保护的RS-485收发器。它有1个带3态输出的差分驱动器和1个带3态输入的差分接收器。1/8单位负载的接收器输入阻抗，允许多达256个收发器接入总线。在5V供电电源下数据传输速率可达115Kb/s。当接收器输入为短路、开路或空闲时，真正的失效保护使接收器输出逻辑为高电平。采用8引脚的SO型和DIP型封装并具有工业级产品的工作温度范围。
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3.4.1 管脚图及主要引脚介绍
MAX3082共有8个管脚 其管脚排列如图3.4所示各管脚功能如下： RO：接收数据的TTL电平输出端； RE：接收允许端低电平有效； DE：发送允许端高电平有效； DI：发送数据的TTL电平输入端； A：485差分信号的正向端； B：485差分信号的反向端； VCC：电源端；
GND：接地端。 图3.4 MAX3082管脚图 3.4.2
系统中的作用及接线
由于RS-485总线使用一对双绞线传送差分信号，属半双工通信，所以应用时需要进行接收和发送状态的转换。在用MAX3082进行RS-485电路设计中，通常将RE和DE短接，用1根信号线来控制，这样可以保证收发的正常切换。
MAX3082通常处于接收状态。当要发送数据时，由程序控制DE变为高电平，然后UART单元发送数据，数据发送完毕后，程序再控制DE变为低电平，使MAX3082转换到数据接收状态。发送完毕的标志一般由UART的特定寄存器提供状态指示，程序需要去查询。
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第四章 集中器硬件电路设计
本章要讲述的内容是集中器硬件设计，首先从整体连线图讲解该系统的硬件连接，然后再分模块详细讲解各个模块中的硬件地电路设计，具体见下文。
4.1 集中器整体结构设计
集中器在整个远程无线抄表系统中起着承上启下的作用，是整个通信系统的桥梁。决定着系统的整体性能。整个集中器功能结构中是以MCU微控制器STM32F103ZET6为核心的。其中包括用来完成电力中心服务器与集中器通讯功能的基于RS485接口的串行通讯模块，用来实现集中器与采集器通讯功能的基于RS485接口的电路模块，用来存储采集器传送过来的数据的Flash存储器，LCD和触摸屏用来显示数据以及对集中器进行初始化和参数设置。集中器整体方案设计如图4.1所示。
图4.1集中器整体方案设计框图
LCD显示 仿真器接口 触摸屏 FLASH数据存储区 SR232通信 单片机 STM32F103ZET6 RS485通信 直流电源 4.2
4.2.1
CPU模块电路设计
NAND FLASH电路原理图
Nand-flash内存是flash内存的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储。而由于抄表系统将产生大量的数据，必须要有个内存较大的存储器才能够存储大量的数据，经过筛选比较最后决定用K9F2G08U0M-Y,P芯片，在上一章对其的管脚以及作用进行了详细的介绍。NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于FLASH需要特殊的系统接口，而STM32F103ZET6为其提供了标准化接口使困难迎刃而解。图4.2为NAND FLASH电路原理图。
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