1引言

流量计掉电自动监测模块的设计,主要针对于解决流量计应用中存在的实际问题——由于人为等因素使流量计的电源掉电,造成流量计量的损失,却又无法准确评估,同时又缺乏依据予以说明。虽然,流量自动监测(SCADA)系统能及时监测到掉电的发生,但该系统的组建成本和对维护的要求相对比较高,令一般单位负担困难。为此,以FLYS1213型固定式超声波流量计为基础,特别设计了一种与流量计配套使用的小型装置——掉电自动监测模块,来解决这一问题。

2掉电自动监测模块的主要功能

掉电自动监测模块的主要功能有:

(1)流量计电源掉电、上电的自动检测;

(2)100条掉电信息的循环存储、可选打印和删除;

(3)流量计参数的实时查询和打印;

(4)日历时钟;

(5)键盘操作的二级权限管理。

3掉电信息的管理

流量计的掉电信息包括两部分,一是掉电记录,二是掉电删除记录。

掉电记录包括最近的100条记录,采用循环存储的方法保存在EEPROM中,即记录1～100从存储区的首地址依次存放,第101条记录覆盖第1条记录,第102条记录覆盖第2条记录,依此类推。每一条掉电记录的内容包括:掉电时间、上电时间、掉电时间间隔、掉电前和上电后流量计的测量参数(含单位)——流速、流量和正/负累计值,并据此对掉电期间流量计量的损失进行估计。其中,掉电和上电时间的格式为“年-月-日时:分:秒”。掉电时间间隔以30天为限,在30天以内,数据格式为“日-时-分-秒”;在30天以外,模块不给出具体数据,只提示“时间超过30天”。

掉电删除记录包括最近的10条记录,同样以循环的方式存储。每一条掉电删除记录包括三部分内容:历史掉电记录的删除操作所发生的时间、所删除记录对应的时间范围,以及操作者的代码。删除操作时间的格式同样为“年-月-日时:分:秒”,所删除记录的时间范围包括一个起始时间和一个终止时间,起始时间为删除的第一条记录的掉电时间,终止时间为删除的最后一条记录的上电时间。模块所允许的能删除历史记录的操作者最多可以有三个,对于每一位操作者来说,其代码是惟一的。

模块的键功能操作采用两级权限管理。首先,所有键功能的进入采用第一级密码保护,以控制基本操作的权限。另外,鉴于历史掉电记录的重要性,对于历史掉电记录的删除功能设置了第二级密码,只有更高一级的管理者才能进入。第二级密码同时也作为相应操作者的代码,以区分删除操作的执行者。

掉电信息的查询和打印均可以随意选择,可以是其中任一项纪录,也可以是某一段记录,或是全部记录。

4掉电自动监测模块的硬件电路实现

掉电自动监测模块的硬件电路结构框图如图1所示。

模块采用广泛应用的51系列单片机89S52为控制核心,89S52内部有8kB程序存储器,不必再外扩。另外,模块还包括复位电路、看门狗电路、掉电检测电路、存储器电路、人机对话电路、RS-232C串口电路和电池电路。

看门狗电路防止因程序跑飞而影响模块的正常运行。看门狗定时时间为1.4s,一旦超时,电路产生信号强制模块复位。

掉电检测电路实时监视流量计的电源,检测电源的掉电和上电信号,并通过/INTR1引脚向89S52申请中断,以便记录相关信息。

存储器电路包括16k EEPROM 24C16和8kSRAM 6264。24C16具有不易失特性,用于存储流量计的掉电信息,作为监测依据。6264作为在线数据的存储,模块上电后,将存储在EEPROM中的掉电信息读入6264中,以备查询和打印。另外,流量计的实时测量数据也存储在6264中,仅在掉电时刻才由6264写入EEPROM中保存。

日历时钟电路由DS12C887实现,为模块提供精确的日历时间,并且每分钟通过/INTRO引脚向89S52申请中断,以便及时更新模块时间。

人机对话电路包括三部分:5键键盘、20字符×2行LCD显示器和16字符/行的微型打印机。键盘用于设置和修改模块参数、在线查询流量计测量参数、历史掉电记录的查询、打印和键盘操作权限管理等。为了减小模块体积,键功能设置采用复合键方式,包括参数调整、上翻(+1)、下翻(-1)、打印、查询、确认、返回、密码修改、删除历史记录等。LCD显示器用于配合键盘操作,显示相应信息,在参数调整过程中,以闪烁的方式提示正在修改的数据位。微型打印机用于打印所选的掉电信息或流量计的实时测量参数。

RS-232C串口电路用于实现模块和流量计的串行通信,以获取流量计的实时测量数据,包括流速、流量、正/负累计值和状态信息等。通信的可靠性对于流失流量的准确计量至关重要。

电池电路在电源掉电期间,为模块供电,以便将掉电信息存储到24C16中。

5掉电自动监测模块的软件设计

掉电自动监测模块的程序采用模块化设计方法,主要包括主程序、掉电处理子程序、日历中断子程序、键盘和显示子程序、打印子程序、串行通信子程序等。掉电信息在24C16中是以循环的方式存储的,其流程如图2所示。其中,N1为现有掉电记录的计数器,N2为循环覆盖记录的计数器,m为一条记录的长度。

6结束语

目前,掉电自动监测模块已经顺利投入使用,现场运行状态良好,充分证明模块具有成本低、体积小、操作简单、安装方便、性能稳定、运行可靠的优点,具有很好的实用价值。

摘自：中国计量测控网