基于GPRS的自来水流量监测终端的设计

图2 监测终端的硬件组成

1 PIC16F877A单片机
鉴于监测终端设置在无人看管、环境较恶劣的地方，要求抗干扰能力强、性能可靠，采用了Microchip公司的PIC单片机中的PIC16F877A。

PIC16F877A单片机内部有8K*14的Flash程序存储器和368B的RAM数据存储器；采用哈佛结构，数据线和指令线分离，取数据和取指令可以同时进行，执行效率高、速度快。

2 GPRS DTU
无线通信模块采用成都众山科技有限公司的ZSD2110 GPRS DTU。ZSD2110是一款使用GPRS进行无线数据传输的终端设备，支持PPP、TCP、UDP、ICMP等众多复杂网络协议，支持透明数据传输和用户自由控制传输模式，同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通信模式。

3 串行通信接口
从图2中可看出，单片机采集数据以及跟DTU之间的通信都是通过串行接口，而PIC16F877A只有一个USART接口。这里采用分时复用的原则，通过一片4位总线开关芯片FST3125在流量计与DTU之间切换，平时与流量计接通，采集数据，上传时间到时，断开与流量计的连接，接通DTU，上传数据（必要时完成校时）。

4 DS1302实时时钟
实时时钟用于提供系统采样、定时上传、记录断电/复电时间等操作的时间基准，是本系统不可缺少的一部分。本设计选用了DS1302实时时钟芯片。

DS1302使用32.768kHz的外部晶振，该振荡电路不需要外接任何电阻或电容，设计简单。需要注意的是，在晶振的选择上，只能选用负载电容为6pF的32.768kHz晶振，否则可能会导致晶振不能起振，DS1302不计时的问题。

5 SPI Flash存储器
采用串行Flash作为外部存储器，记录历史数据和断电/复电时间。与以往的并行存储器或铁电存储器相比，串行存储器具有很大优势。并行存储器存储容量大，读写速度快，但是抗干扰能力差；铁电存储器采用串行接口，抗干扰能力强，也具有很高的灵活性，可以单字节读写(不需要擦除，可直接改写数据)，但其存储密度小，单位成本高，读写速度较慢。而本系统中采用的M25P16存储器综合了这二者的优点，不仅存储容量大，读写速度快，而且抗干扰能力强，占用MCU引脚资源少。

6 供电电路及掉电检测
整个电路板上器件都工作在5V电压下。

除了正常供电外，为保证在突然断电的情况下，能及时记录断电时间，以备向监控中心报告，还需要备用电源以及断电检测电路。本系统主电源采用UPS供电，可保证在交流电断电的情况下仍能工作，另外从220V交流电直接接一电源作为掉电检测电路的输入，经光耦隔离，连接到单片机的RB0引脚，断电时，触发单片机的RB0外部中断实现断电保护，读取当前DS1302的时间保存到Flash存储器，并经DTU上传到监控中心，然后使单片机进入低功耗工作状态。恢复供电时，同样要记录复电时间并上传。