單片機PIC16C7X在低功耗識別抄表的應用

　　摘要：目前，許多行業的抄表系統，一般都停留在手工抄寫然后人工匯總的水平上。隨著經濟改革的深入發展，人們要求信息及時、準確、全面；顯然，手工抄寫不能滿足經濟生活的要求。本文介紹了一種用單片機控制的抄表系統，可以記錄多項信息，具有低功耗、低成本、便于攜帶、易于操作等特點，非常適合電廠、化工廠等相關行業的抄表系統。
　　
　　1、系統的總體結構及工作原理
　　
　　該系統由信息訊、識讀器、通信座、計算機組成。將一個包含特定標識信息的“信息鈕”安放在某個固定位置上，該位置可能是一臺設備或一個部位，設備上安裝有許多表顯示設備運行狀況。工作人員定時或不定時記錄表上數據，用攜帶的“識讀器”先讀信息鈕，提取信息鈕中的信息并儲存在“識讀器”內，信息鈕中的信息標識該設備，然后把該設備上各表的讀數逐薦通過識讀器上鍵盤輸入并儲存在“識讀器”內；巡檢結束時，用“通信座”通過網絡將存儲在“識讀器”內的信息傳送至計算機進行處理，技術人員和管理人員就可準確掌握設備現場情況，并及時了解設備運行和管理中存在的問題。由于信息鈕中的信息具有*、無法仿制、無法人工偽造的特點，一個信息鈕只能標識一臺設備或一個部位，并且識讀器內含有時鐘芯片，讀信息鈕的同時記錄當時時間。該系統用于管理和技術分析非常方便實用?？紤]到有些設備和部門的現場情況，通信座和計算機之間采用管程和遠程兩種傳輸方式，近程通過RS232串口傳輸，遠程利用MODEM通過線傳輸。在該系統中，低功耗、便攜式識讀器的設計和制造是核心和關鍵。
　　
　　2、低功耗便攜式識讀器的設計
　　
　　2.1設計原則
　　
　　本系統中識讀器的設計要求有兩點：（1）小巧玲瓏，方便攜帶；（2）電池供電，功力量一定要小，延長電池使用壽命。根據這兩點要求，在設計中一是采用集成度高的貼片封裝芯片，二是芯片的外圍元件盡可能要少。通過對幾種型號CPU的篩選，我們在本系統中采用美國Microchip公司的PIC16C74作CPU，該芯片特別符合上述要求。PIC16C74有44個管腳，I/O管腳多，內部集成了很多功能，可以節省很多外圍元件，減小系統功耗。
　　
　　2.2PIC16C74單片機
　　
　　PCI16C74單片機是一種低功耗、高性能的芯片。由于采用全靜態CMOS設計，電源操作能耗很低，且非常可靠。片內有上電復位電路、監視定時器電路和RC振蕩器電路選擇等，不需要增加價格高的片外支持的功能元件，從而降低了系統成本和系統功耗。PIC的小晶片尺寸加上Microchip公司*的CMOS技術使芯片具有很寬的性能范圍以及低工作電流（典型值：在3V，32kHz時工作電流為15μA）和極小的待命狀態電流（休眠方式3V工作情況下大于1μA）。低電流特性應用于長壽命電池供電的是非常理想的。
　　
　　該芯片內部帶有8個高速A/D轉換通道，在需要進行A/D轉換時，可以省去附加的A/D轉換外圍部件。
　　
　　采用*的類—RISC結構、Harvard雙總線結構、兩級指令流水線結構，具有8級堆棧，多個內部和外部中斷位，指令只有35條，易于編程，軟件代碼少，執行速度快。
　　
　　該芯片還具有休眠（SLEEP）功能，執行一條SLEEP指令，芯片就進入休眠方式?？梢酝ㄟ^內部或外部中斷方式喚醒芯片，使芯片重新進入正常工作狀態[2]。
　　
　　3、讀信息鈕
　　
　　在本系統的設計中，為了使產品應用范圍更寬、使用面更廣，考慮到各個行業有不同的要求，不同地點的應用環境又有很大差異，而信息鈕又是安裝在應用現場，所以設計的識讀器可以讀取兩種型號信息鈕，根據用戶的實際情況推薦可行的方案。這兩種型號信息鈕是：（1）接觸型iButton1990A；（2）感應型TK5550。這兩種型號信息鈕在實際安裝時都加上特制的護套，增強信息鈕耐腐蝕性、抗沖擊性，護套有不同的形狀，使安裝施工更加方便。
　　
　　3.1讀接觸型iButton1990A
　　
　　iButton1990A接觸型存儲器是美國Dallas公司生產的自動識別芯片。讀寫簡單，只用一條數據線和一條地線，采用一線協議完成命令和數據的傳送。識別系統依靠存在脈沖檢測iButton1990A的存在，操作時需要的能量從數據線上“竊取”或從嵌入的鋰電池獲得。
　　
　　接觸型iButton1990A內部包括64位ID，其中前8位是家族碼，接下來是48位序列碼，這48位序列碼是*的，每個信息鈕各不相同，zui后8位是校驗和，校驗和是對前56位作CRC校驗。操作時采用一線協議完成命令和數據的傳送。信息鈕上64位序列碼是由信息鈕生產廠家生產時用激光做的，用戶只能讀，不能寫，也即信息鈕上信息不能人為仿造和更改，保證信息鈕信息的*性和可識別性。
　　
　　當iButton1990A被喚醒，接受到33H命令后讀iButton1990程序如下：
　　
　　readbyte:
　　
　　movlw08h
　　
　　movwfr2
　　
　　bit_loop:
　　
　　rrfr1,1
　　
　　bcfporta,1
　　
　　bsfrp0
　　
　　bcftrisa,1
　　
　　bcfrp0
　　
　　bcfporta,1;為iButton1990A送低電平
　　
　　nop
　　
　　nop
　　
　　nop
　　
　　bsfrp0
　　
　　bsftrisa,1;準備讀數據位
　　
　　bcfrp0
　　
　　nop
　　
　　nop
　　
　　nop
　　
　　nop
　　
　　nop
　　
　　nop
　　
　　bcfc
　　
　　btfscporta,1;取數據位放入進位位
　　
　　bsfc
　　
　　nop
　　
　　movlwd'15'；延時等待下一次讀
　　
　　movwfr3
　　
　　decfszr3,1
　　
　　decfszr2,1
　　
　　nop
　　
　　gotobit_loop
　　
　　rrfr1,1
　　
　　nop
　　
　　movlwd'15';延時等待下一次讀
　　
　　movwfr3
　　
　　decfszr3,1
　　
　　goto$-1
　　
　　return
　　
　　3.2讀感應型TK5550
　　
　　TK5550是由美國TEMIC公司開發的非接觸式讀/寫識別IC，其無線載頻范圍RF為100～150kHz。該芯片上有264位EEPROM，分成8個區，每區33位，可以從基站按區讀和寫。每個區的第0位為LOCK位，該位被置1時這個區的數據不能再修改，且LOCK位無法恢復。LOCK位不隨其它位一起動射到基站，用戶實際使用的數據是每區的后32位，共256位。0區是為設置IC的操作模式而保留的。7區是口令區，在口令加密功能啟動時這里存放IC的讀寫控制密碼，當加密功能沒有使用時該區也可以存放用戶數據。其它6個區用戶可以存放數據[3]。EEPROM結構如圖1。
　　
　　感應型TK5550可以從基站按區讀和寫。TK5550可以設置成多種工作模式，所以TK5550操作非常方便，使用時可任選一種。另外，因TK5550可以寫，在設計時可以根據用戶要求把用戶信息編為特殊的碼，讓用戶看到信息就能夠確認信息所表示的含義。
　　
　　下面給出在設置為曼切斯特碼時，讀TK5550的子程序：
　　
　　tllequ0x0e
　　
　　tlhequ0x19
　　
　　thlequ0x1c
　　
　　thhequ0x33
　　
　　tdlequ0x32
　　
　　tdl1equ0c0e
　　
　　read_ok
　　
　　movlw08h
　　
　　movwfr5
　　
　　btfscport_d,0;首先判斷是1，0？
　　
　　gotoread_3
　　
　　movlw00h
　　
　　movwfr4
　　
　　read_1
　　
　　movlwtdl1
　　
　　xorwfr4,0
　　
　　btfssstatus,z
　　
　　gotoread_2
　　
　　gototrad_mo
　　
　　read_2
　　
　　btfscport_d,0;確認0
　　
　　gotoreqd_6
　　
　　incfr4,1
　　
　　gotoread_1
　　
　　read_3
　　
　　movlw00h
　　
　　movwfr4
　　
　　read_4
　　
　　movlwtdl1
　　
　　xorwfr4,0
　　
　　btfssstatus,z
　　
　　gotoread_5
　　
　　gotoread_mo
　　
　　read_5
　　
　　btfssport_d,0;確認1
　　
　　gotoread_7
　　
　　incfr4,1
　　
　　gotoread_4
　　
　　read_6
　　
　　bcfstatus,c
　　
　　goto$+2
　　
　　read_7
　　
　　bsfstatus,c
　　
　　rlfr0,1;讀出位暫存儲R0
　　
　　movlwtdl;延時等待
　　
　　movwfr3
　　
　　decfszr3,1
　　
　　goto$-1
　　
　　bsfno_ok
　　
　　return
　　
　　read_mo:
　　
　　bcfno_ok;時序不對，退出
　　
　　return
　　
　　在磁場干擾比較大的環境下，用接觸型信息鈕比較合適，如電廠；因感應型信息鈕可以*封裝起來，在潮濕、腐蝕性比較大的環境下，用感應型信息鈕比較合適，如水廠、化工作等。

        4、結束語
　　
　　本系統中，由于采用了*的冗余技術，實際使用中也經過多次改進，具有較高的可靠性；只讀器配有液晶顯示，能信座有指示燈顯示通信過程，管理系統使用漢字處理操作系統，界面清晰明了，使用非常方便、簡單。