基于PLC技術的遠程電表軟硬件設計
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圖3 電量采集模塊
ADE7756與MCF5271主控板的接口部分包括用于通信的SPI接口和ADE7756的反饋信號。如圖4所示，圖中使用兩片7404芯片對輸入輸出信號進行電壓轉換。7404芯片內部含有6路緩沖器，本設計中使用了每片芯片中的4路緩沖器，7404芯片為漏極開路輸出，所以從主控芯片方輸入的5V/3.3V信號經過7404后都可以轉換為5V信號。向主控芯片方輸出的信號可以轉換為3.3V信號。
圖4 ADE7756與MCU的接口部分
3、實時時鐘模塊
圖5為實時時鐘模塊，PCFB_563通過紐扣電池供電，MCF5271主控板通過I2C接口與PCF8563進行通信，SCL為主控芯片發送的時鐘信號，SDA為數據雙向數據通信引腳。主控芯片可以設置PCF8563當前時間和讀取PCF8563當前時間。
圖5 實時時鐘模塊
基于PLC技術的遠程電表的軟件可以劃分為兩個部分：主控芯片方程序以及與后端軟件的接口，兩者相互獨立。主控芯片方軟件主要完成以下功能：
（1）定時電量采集：與ADE7756通信，通過SPI接口讀取電量數據；
（2）電量數據存儲：讀取實時時鐘獲得當前時間，判斷當前時段，將讀取到的電量數據按照時段進行相應存儲；
（3）數據通信和加密解密：接收和解析后端軟件發送的命令數據包、構造和發送應答數據包；并完成命令數據的解密和應答數據的加密；
（4）命令響應：對后端軟件發送的命令做出響應；
（5）掉電處理：檢測到電壓過低和掉電情況后及時進行重要數據存儲。
后端軟件接口主要包含通信協議的設計，如果將接口設計的比較合理，則對于后端軟件的開發人員來說相當方便。
根據以上功能分析，軟件共劃分為5個模塊：電量采集和存儲模塊、數據加密解密模塊、嵌入式以太網模塊、掉電處理模塊和命令響應模塊。
電量采集和存儲模塊完成定時電量采集和電量數據存儲功能；
數據加密解密模塊用來對后端軟件的命令解密和本地應答數據的加密；
嵌入式以太網模塊完成數據通信功能，該模塊包含與PLC 調制解調器的通信的底層驅動程序，同時包含網絡協議，負責網絡數據的解包打包功能；
掉電處理模塊完成檢測到電力線電壓低于閾值時對重要數據的存儲；
命令響應模塊對后端軟件的命令進行響應。
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