基于单片机数码录音与播放系统

I摘要随着语音处理技术在工业、交通、通信等不断应用和消费类电子不断繁荣，人们对具有数码录音与播放功能的产品的需求也在不断的增加。为了更好的满足人们日常生活、工作，选用凌阳单片机为核心，通过麦克风接收语音信号，使用存储器来存储语音信息从而实现录音和播放功能。基于该功能的系统应用于录音较长的场合。如自录语音提示、温度检测储存播放系统等方案。本次设计的硬件电路主要包括MIC录音电路、DAC放音电路、按键电路、复位与时钟电路、外部W29C040储存器扩展电路组成。把语音信号经过搭建电容、电阻，送入前置放大器和内部集成的自动增益（AGC）处理，作为录音部分；而DAC放音部分，经过语音集成放大器SPY0030A放大，再接上扬声器，实现了语音的录放功能。芯片体积小、集成度高、易扩展、中断处理能力强等特点。【关键词】凌阳单片机W29C040储存器数码录音与播放IIABSTRACTWITHTHEINCREASINGPROSPERITYOFTHECONSUMERSELECTRONICSANDTHEVOICEPROCESSINGTECHNOLOGYINTHECONTINUOUSAPPLICATIONOFTHEINDUSTRIAL,TRANSPORTATION,COMMUNICATIONS,THEDEMANDOFPRODUCTSWHICHAREHAVINGTHEFUNCTIONOFDIGITALRECORDINGANDPLAYBACKISCONSTANTLYINCREASINGINORDERTOBETTERSATISFYPEOPLESDAILYLIFEANDWORK,ICHOOSESUNPLUSMCUASTHECORE,USINGAMICROPHONETORECEIVEVOICESIGNALSANDUSEAMEMORYTOSTORETHEVOICEINFORMATIONRECORDINGANDPLAYBACKTHESYSTEMBASEDONTHEFEATUREAPPLIESINTHELONGERRECORDINGOCCASIONSSUCHASTHESELFRECORDINGVOICEPROMPTS,THETEMPERATURESENSINGSTOREPLAYBACKSYSTEMSOROTHERPROGRAMSTHEDESIGNOFTHEHARDWARECIRCUITINCLUDESAMICRECORDINGCIRCUIT,DACPLAYBACKCIRCUIT,KEYCIRCUIT,THERESETANDCLOCKCIRCUIT,THEEXTERNALW29C040STORAGEEXPANSIONCIRCUITTHEVOICESIGNALPASSINGTHROUGHTHEBUILDOFCAPACITORS,RESISTORS,PROCESSINGINTHEPREAMPLIFIERANDTHEINTERNALINTEGRATIONOFTHEAUTOMATICGAINAGCUSESASTHERECORDINGPARTANDDACPLAYBACKPART,GOESTHROUGHINTEGRATEDAMPLIFIERSPY0030A,THENCONNECTSWITHASPEAKER,REALIZESTHEVOICERECORDINGOFTHEFUNCTIONTHECHIPSIZEISSMALL,HIGHLYINTEGRATED,EXTENSIBLE,ANDSTRONGINTERRUPTHANDLING【KEYWORDS】SUNPLUSW29C040STORAGEDIGITALRECORDINGANDPLAYBACKIII目录前言1第一章单片机的数码录音与播放的概述2第一节录放音的背景和意义2第二节录放音的国内外研究3第三节录放音的发展前景3第四节录放音的设计思想4第五节本章小结5第二章单片机的录放音方案选择6第一节单片机的发展6第二节方案选择7第三节本章小结7第三章单片机的录放音硬件设计现9第一节SPCE061A单片机概述9一、SPCE061A单片机介绍9二、SPCE061A单片机性能9三、SPCE061A单片机模块结构10第二节NSP内核结构11第三节系统时钟和复位电路11一、时钟电路11二、锁相环电路11三、复位电路12第四节按键电路13第五节MIC录音电路13第六节DAC放音电路14第七节外部储存器W29CO40电路15一、W29C040的介绍15二、W29C040写、擦除流程图17第八节单片机与外部储存器连接电路18第九节本章小结19第四章单片机的录放音软件设计20第一节凌阳音频的介绍20一、音频概述20二、数字音频的采样和量化20三、音频格式20四、语音压缩编码基础21IV第二节凌阳音频编码算法22一、压缩编码的标准22二、压缩分类22三、常用的音频形式和压缩算法23四、程序接口介绍23五、相关API介绍24第三节录音MIC设计流程图27第四节DAC放音设计流程图27第五节单片机与外部储存器系统软件设计28第六节本章小结29第五章系统调试和功能实现30第一节硬件调试30第二节软件调试30一、SPCE061A的开发方式30二、开发环境31第三节本章小结34结论35致谢36参考文献37附录39一、英文原文39二、英文翻译43三、系统原理图46系统原理图46AVS2DHCMIOUT1_P35460Q8/EW79BKLGNRFYUJPEAKRX与ZC46实物图4647四、源程序481前言随着科技不断发展、集成电路在社会不断应用，语音处理在工业、通信、交通当中越来越受到应用。在生活当中，更是应用的比较广泛，比如，人们使用的手机、电脑等，其对语音录放音要求比较多。以前，人们使用磁带来记录、存储、还原模拟语音信号，这种方法有一段历史，针对这样的具有语音录放音的电子产品很多，但是它们体积大成为了它们的弱点。而单片机语音录放音系统就是为改变以前录放音存在缺点儿设计的，它以数字电路为基础，利用数字语音电路来实现语音的录放音功能，并且它与微处理器联合使用，具有体积小、易扩展的特点。目前，数字录放音系统，只是简单地对数据采集、储存和播放，但是过多的语音数据会对设备储存设备的需求。而在未来，采取了对语音进行编码，使其减少了对储存空间的需求。本次设计目的是设计一套具有数码录音与播放的单片机系统。因此，选用凌阳16位单片机SPCE061A为核心，通过外部储存器W29C040连接来实现。系统的硬件电路图主要包括MIC录音电路、DAC放音电路、按键电路、复位与时钟电路、外部W29C040储存器扩展电路。设计还包括其他硬件电路图和完整的软件设计方案和最终方法。通过上述的软硬件的设计，可以录放音23分钟。2第一章单片机的数码录音与播放的概述随着人们对语音处理的技术不断研究，有着录放音功能的电子产品越来越受到人们的喜爱。从之前，使用磁带来处理录放音，到现在微处理器加上语音芯片的技术的变化，使得语音更加完美。国内外对其的研究也在不断的变化着。它的技术的成熟，预示着未来语音的功能更强大。因而，基于单片机的数码录音与播放系统的研究非常的具有意义。选用凌阳单片机SPCE061A和外部储存器W29C040来实现其功能。第一节录放音的背景和意义随着科技技术和经济的不断发展，在很多场合，都需要我们对语音进行录制和播放，以便以后的使用。在铁路、金融、公安、学校等部门对语音的需求量也在逐渐地增加。把语音录放音的技术应用在办公自动化、安保系统、工业检测系统、应答系统、多媒体查询系统、生活娱乐或者家用电气产品当中，这些产品都具备语音输入输出功能，并且能在合适的时候用语音实时播报功能对系统的警告信息、工作状态、提示信息进行相关的说明，提高了通信能力、减少了对错误处理的遗漏、提高了人们生活的质量，给人们带来了方便。在研究录放音的道路上，以前的人们使用磁带来记录和播放声音。用磁带记录、存储、还原模拟语音信号的方法已有很长时间的历史，基于这一方法的电子产品也到处可见，且这些产品的体积都很大，在使用的范围上受到了一定的限制。而数字录音系统则是将现场的语音模拟信号转变为离散的的数字信号，把数字信息储存在存储介质当中，是数字语音处理技术当中的一种。采用数字录音技术，具有录音时间长、保存时间久、占用空间小、效率高等特点。单片机语音录放系统就是采用数字电路为基础，利用数字语音电路来实现语音信号的记录、存储、还原等任务。单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等优点得到迅速发展和大范围推广，广泛应用于数据采集系统、工业控制系统、智能化仪器仪表及通讯设备、日常电子类消费类产品、玩具等，利用单片机实现语音录放有很大的研究和开发价值。语音集成电路与微处理器相结合，具有体积小、扩展方便等特点，发展前景广。3第二节录放音的国内外研究语音是人类进行交流、沟通的工具，它的重要性显而易见。随着IT行业的不断发展，现在生活当中，我们遇到各种具有录放功能的语音设备。人们对于语音的研究从未间断。对于一般的数字语音录放系统，采取简单的采集、存储和播放；可以较大程度的保证其的保真度，但是对于比较复杂的语音资源，则需要大型语音设备，它们则采用大容量的硬盘，对于小型设备，由于容量有限，则不一样。1877年，大发明家爱迪生发明出世界上第一部机械式留声机才初次得以实现。实现了人类首次具有录放功能的设备完成以来，语音信号处理技术研究的突飞猛进，为数字语音录放系统提供了新的发展空间。对语音的采集、处理从以前简单的波形编码转变为进行参数编码、压缩，从而大大减少了存储数据。举例来说，原始语音一般都是采用8KHZ抽样，16BITS的线性PCM编码进行采集，在一般的系统中就直接将采集后的数据进行存储；而如果采用参数编码对采集后的数据进行压缩，存储量则可以大大减少，当需要恢复语音时，可利用编码后的参数进行合成，可以得到质量令人满意的结果。目前，我国也在研发各种语音芯片，有的语音芯片则是集成在其他芯片功能，具有简单的语音处理能力，比如凌阳单片机SPCE061A集成了语音的一些简单功能，所以它在处理语音数据方面存在它的优势。在国外，比较典型的语音芯片是美国生产的ISD语音芯片，采用模拟数据在半导体存储器直接储存的技术，即将模拟数据语音直接写入单个存储单元，不需要经过A/D、D/A转化，很真实的重现语音真实声音，避免了将声音采集因量化和压缩失真的现象。并且，芯片功能也在加强。在国内外，语音技术的应用已相当成熟地进入日用产品和工业化产品的许多领域。第三节录放音的发展前景对于那些令人眼花缭乱的五花八门的指示灯、显示屏和开关、按键操作相比，语音无疑提供了更加直接有效和人性化得人机交互手段。语音作为人机对话的最高手段，使人机对话向人“人”对话的终极目标发展，它在形式上最终填补人机对话的这一科技空白。语音的对话方式可使人机界面从数字领域进入到模糊领域。诚然，距离真正意义上的完全语音模糊参数的人机对话模式的实现，这中间还有一些重大的技术领域需要突破，但是，我们可以断言，随着4语音识别、语音合成、信息综合、模糊控制、网络通信等一系列技术的攻克与发展，人类这一孜孜以求的愿望的实现，一定为期不会太远了，其前途是一片光明灿烂和无限美妙的。尽管语音合成集成电路发展历史比较短，但其成长速度之迅猛，电路体系之庞大，应用范围之广泛，发展前景之远大，却是任何一个集成电路系列产品无法与其相提并论的。目前，语音集成电路已从过去单一的只读型语音电路，完成了向多功能、低成本、微型化、集约式、智能型语音集成电路的重大战略性变革。语音技术及众多产品，将成为自然、方便、理想的人机交互方式提供强有力的技术支撑。随着微电子技术突飞猛进的高速发展，语音合成技术及语音集成电路领域出现了重大变革，产生了许多新技术、新器件和新产品，开拓了更广泛的应用领域，并朝着更大容量、更优音质、更高智能、更具灵活性的方向发展。在众多的语音集成电路器件产品中，凌阳单片机SPCE061A的语音功能则满足上述特点。在这套基于单片机的数码录音与播放系统当中，集成度比较高，扩展性比较强，应用的领域比较广。第四节录放音的设计思想基于单片机的录放音的设计，是以单片机为核心，如果单片机在语音处理方面没有优势，则需要选择单独的语音芯片，如美国研发IDS系列的语音芯片，当然也可以选择在语音处理方面有优势的凌阳单片机，就不需要语音芯片。以凌阳单片机为核心，通过外部储存器W29C040来扩展其存储空间，实现数码录音和播放功能。在设计MIC录音电路部分时，先对其原理进行分析，录音部分先采集语音资源通过MIC电路的把语音信号转换成电信号，然后就以一定的速率采集数据，把模拟数据信息变成数字信号，即是AD过程，然后把输入的信号送至SPCE0611A单片机的前置放大器，经过前置放大器的数据信息到了内部增益控制电路，能自动跟踪前置放大器的音频信号电平，并能根据跟踪的结果自动的进行调节，达到平衡的状态。考虑到凌阳单片机内部储存空间有限，不可能把这些数据信息储存在芯片内部，这时需要选用一款外部存储器来存储这些数据信息，使其具有更长的录音时间，最后选用外部存储器W29C040。而在设计DAC放音部分时，考虑到语音资源储存到储存器当中，需要把语音资源从储存器W29C040取出来送进解压缩队列，对数据进行解码，在定时中断的情况下进行数模转换，为了均匀的采集数据，录放音过程中都需要用5到定时器进行均匀采集数据，模拟的语音信息，在经过滤波、放大，通过扬声器进行放音。在程序的设计当中，对录音部分要使用汇编语言编写程序，在放音部分则使用C语言编写，整体的过程当中需要用到凌阳单片机的库函数、相应的应用程序接口API来编写程序。第五节本章小结本章先对录放音的背景和意义进行论述，从录放音的储存介质、体积、储存容量大小等方面进行了论述，说明录放音发展的背景，从录放音的应用领域论述了录放音的意义；然后又对录放音的国内外现状进行说明，先从总体上的发展提出国内外录放音的研究情况，然后再分别从国内和国外方面说明；之后再从发展前景方向进行论述，从录放音功能和技术的研究方向进行论述；最后介绍了录放音的设计思想，从硬件和软件两方面进行叙述，硬件方面又从MIC录音部分介绍和DAC放音部分介绍，软件方面从编写程序采用的方法进行了说明。6第二章单片机的录放音方案选择随着集成电路不断的发展和半导体技术工艺的提高，单片机的功能也在不断的加强，社会对它的需求量也在不断的增加。单片机的种类也有着不同，因而需要选择用何种单片机来实现录放音的功能。第一节单片机的发展在现代社会的生产活动，以及人们的日常生活中，单片机有着广泛的应用。其体积小、功能强、价格低、使用灵活等特点，显示出非常明显的优势和广泛的应用前景。单片机技术已成为现代电子技术领域非常重要的技术之一。所谓单片机（SINGLECHIPMICROCOMPUTER或者ONECHIPMICROCOMPUTER）是利用半导体集成技术，将CPU和具有一定容量的随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时器/计数器（TIMER/COUNTER）、并行输入输出接口和串行通信接口等多个功能部件集成在一个芯片上，具备独立指令系统的智能器件，形成具有完整计算机功能的大规模集成电路。即在芯片上实现了一台微型计算机的基本功能。对于简单控制对象，只需利用单片机作为控制中心，不需要增加外部设备就能实现；而对于复杂的控制对象，也只需在单片机的基础上，扩上一些器件也能完成。单片机是随着计算机、单板机的发展及其在智能测控系统中而发展起来的。运算处理能力的提高、数据传输能力的提高、处理指令速度的提高使得单片机处理能力得到了提高；储存容量的加大、程序的加密使得存储器更加优化；并行口的驱动能力的增加、接口编程能力的增加改进了接口；采用串行总线结构和集成外围电路使得结构得到简化；再加上体积也在不断减小和功耗的不断降低。综上，单片机的性能在不断地提高和扩展。与此同时，单片机的市场需求量也在日新月异的增加。以此同时，进入后PC时代以来，基于嵌入式系统主要部件的单片机得到广泛的使用。随着微电子技术的不断发展，电子系统设计已进入片上系统（SOC，SYSTEMONCHIP）时代，单片机的功能越来越强大。凌阳公司推出的NSP单片机就是基于SOC的新型数/模混合的系统芯片。该芯片顺应了单片机发展的趋势，它的系统芯片具有集成度高，功能全，数/模混合，易扩展等特点。7第二节方案选择随着大规模的集成电路和工业技术不断革新，单片机向片上系统（SOC）方向发展，片内不断扩展外围电路功能，既有数字逻辑电路部分，也有数据采集和控制系统常用模拟部件，实现了应用系统在片内集成。凌阳科技推出的NSP单片机就是基于SOC的新型数/模混合的系统芯片。以NSPCPU为内核，其他功能模块根据应用需要为可选结构。采用积木式结构，对不同对象和不同领域，形成不同系统，适应不同场合，会派生更低成本和更强的功能的产品，这也是凌阳16位单片机基于SOC的结构特点。凌阳16位单片机提供了某些特殊指令，为其应用添加了DSP功能，并且在语音处理能力方面有着它的优势。80C51方案51单片机现在是我国目前应用比较多的单片机，我们学习的课程也是选用51单片机，它在功能上也在不断的提高。但是，51单片机在DSP处理能力方面比较弱，处理复杂数据的能力的有待提高，再加上51单片机集成化程度不高。DSP方案在数字信号处理方面，DSP的身影随处可见。对研究对象的数据采集，数据处理，数据存储，DSP可以轻松地完成这些基本功能。强大的数据处理能力的使得DSP是在在现在工业或者生活当中应用的比较多。但是，与本次毕业设计要求不符。凌阳方案凌阳单片机正是SOC发展的产物，它具备了集成度高，凌阳单片机内部集成了2路DA转换和8路的AD转换，而且AD转换当中有一路是专门用于声音的数/模转换,该芯片具有DSP处理能力,并且凌阳单片机在语音处理能力方面存在优势。W29C040的储存器是台湾华邦公司生产的一款FLASH储存芯片，利用它储存语音数据资源，可以播放几分钟的声音。凌阳十六位单片机具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发环境。在此环境中，支持标准C语言，可以实现C语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放。因此，我认为，凌阳是51和DSP之间的良好结合。通过上面的比较，选用凌阳单片机SPCE061A和外部存储器W29C040来实现基于单片机数码录音与播放系统的设计。8第三节本章小结本章先对单片机的定义、发展、特点三方面对单片机进行了概述，阐明了与设计相符的单片机的情况，并且在对单片机特点进行叙述的时候，也把本次设计选用的凌阳单片机给提出来了。最后，通过51、DSP、凌阳单片机它们在功能优缺点的对比，选择了本次设计选用的芯片和方案。9第三章单片机的录放音硬件设计现针对选择的方案，设计一套具有录放音功能的系统，选用的是凌阳单片机，它具有体积小、集成度高、易扩展等特点。为了实现录放音的功能，需要对其进行硬件的设计。第一节SPCE061A单片机概述一、SPCE061A单片机介绍随着集成功能逐渐成熟，单片机逐渐地由单纯的控制扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理（DSP）等领域。凌阳单片机SPCE061A就是基于这样生产出来的。SPCE061A是继NSP系列产品SPCE500A等之后凌阳公司推出的16位微处理器。凌阳公司推出的NSP单片机具有体积小、集成度高、可靠性好、易于扩展、中断处理能力强等特点，并且把各个功能部件模块化地集成在一个芯片里，内部采用总线结构，减少了各功能部件之间的连线，提高了可靠性和抗干扰能力。其内嵌32K字的FLASH存储器，较高的处理能力使得NSP单片机能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号，而且以NSP为核心的SPCE061A单片机适合数字语音处理应用领域。二、SPCE061A单片机性能SPCE061A单片机主要性能如下（1）较宽的电源电压范围2655V（2）系统时钟范围广03249152MHZ（3）内置2K字SRAM和32K字FLASH（4）具有可编程音频处理功能（5）两个16位可编程T/C（6）两路10位数/模转换（DAC）输出通道（7）7通道10位电压模/数转换器（ADC）和单通道声音模/数转换器（8）语音模/数转换器输入通道，内置MIC麦克风放大器和自动增益控制（AGC）电路（9）内置在线仿真ICE接口（10）中断处理能力强10三、SPCE061A单片机模块结构SPCE061A单片机内部结构如图21和图22所示。主要的模块功能有数/模转换（DAC）、模/数转换器（ADC）、定时器/计数器、WATCHDOG、并行输入输出I/O、设备串行口SIO、定时器/计数器T/C（脉宽调制输出PWM）、低电压检测LVD、异步串行通信口等。ADC并行I/ODACNSP内核WATCHDOGAOPWM输出串行口低电压检测和复位RAM38200415北京，凌阳利用SPCE061A单片机实现数码录音播放N电子报200439附录一、英文原文CONSTRUCTIONANDAPPLICATIONOFELECTRICENERGYINFORMATIONACQUISITIONSYSTEMZHUENGUO,LIUXUANIINTRODUCTIONWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGYANDTHEINCREMENTOFINFORMATIONMANAGEMENTLEVEL,ELECTRICPOWERCOMPANIESHAVEBUILTMANYLOADMANAGEMENTSYSTEMSANDCONCENTRATEDMETERREADINGSYSTEMS,WHICHPLAYANIMPORTANTROLEINELECTRICPOWERSECURITYPRODUCTIONBUTTHESEACQUISITIONSYSTEMSARESMALL,SCATTERED,ISOLATEDANDTHEOVERALLCOLLECTIONCOVERAGERATIOISVERYLOWTHEYCANNOTCOMEINTOBEINGANINTEGRATEDACQUISITIONPLATFORMCOVERINGALLTHEPOWERUSERSTHEYHAVEMANYTYPESOFEQUIPMENTSANDCOMMUNICATIONMETHODSBUTTHEREISNOUNIFORMSYSTEMCONSTRUCTIONSTANDARDTHECOMPREHENSIVEDATAUTILIZATIONLEVELOFTHESEACQUISITIONSYSTEMSISVERYLOWANDCANNOTMEETTHENEEDSOFALLTHELEVELSANDPROFESSIONSHOWTOIMPROVETHEAUTOMATIONACQUISITIONLEVELOFELECTRICENERGYINFORMATIONANDTHEACCURACYANDTIMELINESSOFTHELINELOSSANALYSISISOFGREATIMPORTANCETOESTABLISHPOWERCONSUMPTIONSCHEME,ENSURETHESAFETYANDSTABILITYOFPOWERGRID,IMPROVESERVICECAPABILITYANDMEETTHEDIVERSENEEDSOFCUSTOMERSSMARTGRIDUSESCOMMUNICATION,ADVANCEDSENSORANDDISTRIBUTEDCOMPUTINGTECHNOLOGYTOOPERATEANDCONTROLPOWERSYSTEMITCANNOTONLYIMPROVETHEENERGYSTRUCTUREANDUTILIZATIONEFFICIENCYBUTALSOIMPROVETHEECONOMY,SECURITYANDRELIABILITYOFPOWERTRANSMISSIONSYSTEMELECTRICENERGYINFORMATIONACQUISITIONSYSTEMISTHEPHYSICALBASISOFCONSTRUCTINGSMARTGRIDITUSESADVANCEDSENSOR,COMMUNICATION,AUTOMATICCONTROLANDOTHERTECHNOLOGIESTOACQUIREANDMANAGEDATA,ANALYZEPOWERQUALITYANDLINELOSSSTATISTICALDATAITCANTIMELYACQUIREELECTRICENERGYINFORMATION,FINDABNORMALPOWERCONSUMPTION,MONITORANDCONTROL40ELECTRICITYLOADITCANPROVIDETECHNICALBASISFORACHIEVINGSTEPTARIFF,PREPAIDFEESANDOTHERMARKETINGSERVICESTRATEGIESIITHECONSTRUCTIONMODEOFELECTRICENERGYINFORMATIONACQUISITIONSYSTEMTHEELECTRICENERGYINFORMATIONACQUISITIONSYSTEMISCOMPOSEDBYMAINSTATION,COMMUNICATIONCHANNELANDACQUISITIONDEVICESAMAINSTATIONMAINSTATIONISCOMPOSEDBYDATABASESERVER,DISKARRAY,APPLICATIONSERVER,FRONTENDSERVER,INTERFACESERVER,WORKSTATION,GPSCLOCK,FIREWALLANDOTHERRELATEDNETWORKEQUIPMENTSITISUSEDTOCOMPLETEBUSINESSAPPLICATION,DATAACQUISITION,CONTROL,FRONTENDCOMMUNICATIONDISPATCH,DATABASEMANAGEMENTANDOTHERFUNCTIONSBCOMMUNICATIONCHANNELCOMMUNICATIONCHANNELINCLUDESFIBERPRIVATENETWORK,GPRS/CDMAWIRELESSPUBLICNETWORK,230MHZWIRELESSPRIVATENETWORKANDSOONITISUSEDTOTRANSFERDATAFROMACQUISITIONDEVICESTOMAINSTATIONCACQUISITIONDEVICESACQUISITIONDEVICESINCLUDEACQUISITIONTERMINALFORSPECIALTRANSFORMER,CONCENTRATOR,COLLECTOR,SMARTMETERANDSOONTHEYAREINSTALLEDTOCOLLECTANDPROVIDEINITIALPOWERCONSUMPTIONINFORMATIONOFTHEWHOLESYSTEMIIITHEAPPLICATIONSCHEMEOFELECTRICENERGYINFORMATIONACQUISITIONSYSTEMTHEELECTRICENERGYINFORMATIONACQUISITIONSYSTEMCANACQUIREALLTHEPOWERUSERSELECTRICENERGYINFORMATIONTHEREAREMANYPOWERUSERSINCHINAANDTHEIRELECTRICALENVIRONMENTSAREDIFFERENTSOTHEYUSEDIFFERENTTYPESOFREMOTECOMMUNICATIONCHANNELSANDACQUISITIONTERMINALSACCORDINGTOTHEDIFFERENT41CHARACTERISTICSOFPOWERUSERS,THEELECTRICENERGYINFORMATIONACQUISITIONSYSTEMUSESDIFFERENTTECHNOLOGYSCHEMETOCOLLECTANDMONITORPOWERCONSUMPTIONINFORMATIONOFALLTHEPOWERUSERSATHELARGESCALEPRIVATETRANSFORMERUSERTHELARGESCALEPRIVATETRANSFORMERUSERINSTALLSACQUISITIONTERMINALWITHLOADMANAGEMENTFUNCTION,WHICHCANTIMELYACQUIRETHEOUTPUTPULSEBY485BUS,OBTAINANDSTOREMEASUREMENTDATAANDINFORMATIONOFSMARTMETERITCANCOMPLETELOADCONTROLFUNCTIONBYMONITORINGTHESWITCHOFPOWERUSER,TRANSFERPOWERCONSUMPTIONINFORMATIONTOMAINSTATIONBYREMOTECOMMUNICATIONCHANNELANDPROVIDELOCALINFORMATIONSERVICEFORPOWERUSERTHEDATATRANSMISSIONCHANNELFROMACQUISITIONTERMINALTOMAINSTATIONCANBESELECTEDFROMFIBERPRIVATENETWORK,GPRS/CDMAWIRELESSPUBLICNETWORK,230MHZWIRELESSPRIVATENETWORKANDSOONBTHESMALLANDMEDIUMSCALEPRIVATETRANSFORMERUSERTHESMALLANDMEDIUMSCALEUSERINSTALLSACQUISITIONTERMINALFORPRIVATETRANSFORMER,WHICHCANCOMMUNICATEWITHSMARTMETERBY485BUS,OBTAINANDSTOREMEASUREMENTDATAANDINFORMATIONOFSMARTMETERITCANCOMPLETEPREPAIDCONTROLANDMANAGEMENTBYMONITORINGTHESWITCHOFPOWERUSER,TRANSFERPOWERCONSUMPTIONINFORMATIONTOMAINSTATIONBYREMOTECOMMUNICATIONCHANNEL,RECEIVEANDPERFORMTHEMANAGEMENTOFMAINSTATIONTHEDATATRANSMISSIONCHANNELFROMACQUISITIONTERMINALTOMAINSTATIONCANBESELECTEDFROMFIBERPRIVATENETWORK,GPRS/CDMAWIRELESSPUBLICNETWORKCTHELOWVOLTAGESINGLEORTHREEPHASEINDUSTRIALORCOMMERCIALUSERTHETECHNOLOGYSCHEMECANCOMPLETEREMOTEMETERREADING,TIMELYACQUIREPOWERCONSUMPTIONINFORMATIONANDANALYZEABNORMALDATAUNDERTHESUPERVISIONOFMAINSTATION,ITCANACHIEVEPREPAIDMANAGEMENTFUNCTIONBYDIRECTLYCONTROLLINGSMARTMETERDTHERESIDENTIALUSERANDPUBLICPOWERDISTRIBUTIONTRANSFORMERTHEREAREAHUGENUMBEROFURBANANDRURALUSERSINCHINAANDTHEELECTRICENERGYINFORMATIONOFASINGLEUSERISLITTLETHEDATAACQUISITIONNETWORKISCOMPOSEDBYCONCENTRATOR,COLLECTOR,SMARTMETERANDDATATRANSMISSIONCHANNELITISUSEDTOCOMPLETEREMOTEMETERREADINGANDPOWERCONSUMPTIONSUPERVISIONTHECONCENTRATOR42TRANSMITSELECTRICENERGYINFORMATIONTOMAINSTATIONBYFIBERPRIVATENETWORKORGPRS/CDMAWIRELESSPUBLICNETWORKANDCOMPLETEPREPAIDMANAGEMENTEACHPUBLICPOWERDISTRIBUTIONTRANSFORMERISANACQUISITIONUNITFORACHIEVINGMETERREADINGOFRESIDENTIALCUSTOMERSTHECONCENTRATORACQUIRESALLTHEDATAOFSMARTMETERBYLOCALCOMMUNICATIONCHANNELTHEREARETWOLOCALDATAACQUISITIONMETHODSDESCRIBEDASFOLLOWS1CONCENTRATORANDPOWERLINECARRIERMETERCONCENTRATORCANDIRECTLYACQUIREELECTRICENERGYINFORMATIONOFSMARTMETERWITHPOWERLINECARRIERMODULE2CONCENTRATOR,COLLECTORANDRS485METERCONCENTRATOR,COLLECTORANDRS485METERCOMPOSETWOLEVELDATATRANSMISSIONNETWORKCOLLECTORACQUIRESELECTRICENERGYINFORMATIONBY485BUSANDTHENTRANSMITSTOCONCENTRATORBYPOWERLINECARRIERMODULEIVCONCLUSIONSELECTRICENERGYINFORMATIONACQUISITIONSYSTEMISANIMPORTANTCOMPOSITIONPARTOFCONSTRUCTINGSTRONGANDSMARTGRIDITCANEFFECTIVELYIMPROVEAUTOMATIONLEVELOFENERGYMEASUREMENT,AUTOMATICMETERREADING,PREPAYMENTFEESANDOTHERMARKETINGBUSINESSITCANALSOIMPROVETHEOVERALLMARKETINGMANAGEMENTLEVEL,PROVIDECOMPLETEANDACCURATEDATASUPPORTFORSG186BUSINESSAPPLICATIONANDMEETTHEURGENTREQUIREMENTSOFALLLEVELSANDSPECIALTIESFORPOWERCONSUMPTIONINFORMATIONELECTRICENERGYINFORMATIONACQUISITIONSYSTEMCANGREATLYREDUCEOPERATIONCOSTSANDLOSSOFPOWERDISTRIBUTIONNETWORK,HAVEGOODECONOMICANDSOCIALBENEFITS43二、英文翻译电力能源信息采集系统的建设和应用朱恩国刘璇一、引言随着科学技术的快速发展和信息管理水平的增加，电力公司已经创建了许多负荷管理系统和集中抄表系统，在电力安全生产中扮演着非常重要的角色。但是这些数据采集系统是小的、分散的、孤立的和全面收集覆盖率非常低。他们不可能进入一个覆盖所有的电力用户集成数据采集平台。他们有许多的通信设备和方法，但是没有统一的系统结构标准。全面的数据利用这些数据采集系统的水平非常低，并且他们不可能满足专业水平的需要。怎样提高电力能源信息的准确性的自动化数据采集的水平和电能信息和线性分析的准确性和及时性，确保电网的稳定性的重要性，提高服务能力和满足顾客的各种需求。智能电网使用通信、先进的传感器和分布式计算技术来操作和控制电力系统。它不可能只提高电力结构和利用的有效性，而且还能提高电力传输系统的经济、安全性、和可靠性。电能信息采集系统是建设智能电网的物理基础。它采用先进的传感器，通信，自动控制和其它技术获取和管理数据，分析的电能质量和线损的统计数据。它可以及时获取电能信息，发现异常的功耗，监视和控制用电负荷。它可以提供技术的基础上实现一步关税，预付费用及其他营销服务策略。二、电力能源信息采集系统的建设模式电力能源信息采集系统是由主站、通信频道和采集设备组成。A、主站主站是由数据服务器、磁盘阵列、应用服务器、前端服务器、接口服务器、工作站、GPS时钟，防火墙和其他相关的网络设备组成。用它来完成业务应用，数据采集，控制，前端的通信调度，数据库管理等功能B、通信通道通信通道，包括光纤专用网络，GPRS/CDMA无线公共网络，230MHZ的无44线专用网络等。它是用来传输数据采集设备到主站。C、采集设备采集设备包括采集终端，特种变压器，聚光，集热器，智能电表等。他们安装到整个系统的初始功率消耗信息收集和提供。三、电力能源信息采集系统的应用方案电力能源信息采集系统获取所以电力使用者的电力能源信息。中国有非常多的使用者并且他们的电力环境都不一样。因此，他们使用不同类型的远程沟通的渠道和采集终端。根据电力用户的不同特点，电能信息采集系统使用不同的技术方案，收集和监督权力的所有电力用户的消费信息。A、大型专用变压器用户大型专用变压器用户安装负荷管理功能，可以及时获得485总线输出脉冲，获取和存储测量数据和信息的智能电表采集终端。它可以完成远程通信信道的开关电源用户，传输功耗信息监测主站负荷控制功能，并为电力用户提供本地信息服务。从采集终端的数据传输通道主站，可以选择从光纤专用网络，GPRS/CDMA无线公共网络，230MHZ的无线专用网络等。B私人变压器用户的中小规模小型和中等规模的用户安装私人变压器采集终端，可以通过485总线与智能电表通信，获取和存储测量数据和信息的智能电表。它可以监测电力用户交换机，传输功耗信息远程通信信道的主站，完成预付的控制和管理，接受并执行主站的管理。从采集终端的数据传输通道主站，可以选择从光纤专用网络，GPRS/CDMA无线公共网络。C低电压单相或三相工业或商业用户该技术方案可以完成远程抄表，及时获得权力消费信息和分析异常数据。主站的监督下，它可以实现直接控制智能电表，预付费管理功能。D住宅用户和公众的配电变压器有在中国的数量庞大的城市和农村用户和单个用户的电能信息是很少的。聚光，集热器，智能电表和数据传输通道的数据采集网络组成。它是用来完成远程抄表和功耗监督。集中传输光纤专用网络或GPRS/CDMA无线公共网络和完整的预付管理电力能源主站信息。每个公用配电变压器是实现住宅用户的电表读数的收购单位。集中获得所有智能电表的数据由当地的沟通渠道。有两个本地数据采集方法介绍如下。451）集中和电力线载波电表选矿厂可以直接获取电能与电力线载波模块的智能电表信息。2）集中器，采集器和RS485米选矿厂，收藏家和RS485米，组成两个级别的数据传输网络。收藏家485总线获得电能信息，然后传输到集中，由电力线载波模块。四、结论电能信息采集系统是建设坚强智能电网的重要组成部分。它可以有效地提高电能计量，自动抄表，预付费用及其他营销业务的自动化水平。它也可以提高整体营销管理水平，为SG186业务应用提供完整，准确的数据支持，满足各级和功耗信息专业的迫切要求。电能信息采集系统，可以大大降低运营成本，配电网络的损失，并具有良好的经济效益和社会效益。46三、系统原理图系统原理图AVS2DHCMIOUT1_P35460Q8/EW79BKLGNRFYUJPEAKRX与ZC实物图4748四、源程序/程序名称MAINC/功能利用SPCE061A的IO口扩展一块W29C040，完成录、放音功能/库函数SACMV26ELIB库/INCLUDE“DVRH“DEFINESRAM_SIZE0X1FFFF4/HM628128A容量DEFINESTOP0DEFINERECORD1DEFINEPLAY2DEFINEFULL1DEFINEEMPTY2DEFINEDAC11/DACOUTPUTDEFINEDAC22DEFINERCEMONITOROFF0DEFINERCEMONITORON1DEFINEMANUAL0DEFINEAUTO1UNSIGNEDINTAWRITEDATA130UNSIGNEDINTREADDATA0UNSIGNEDINTG_TESTVALUE0UNSIGNEDINTWRITE256BYTESFLAG0/UNSIGNEDINTADDR_COUNTER0UNSIGNEDINTADDR_COUNTER_TMP0UNSIGNEDINTKEY,MODE,STATUSUNSIGNEDLONGINTADDR,ADDR_SAVEUNSIGNEDLONGINTADDR_LONGUNSIGNEDLONGINTYXH0UNSIGNEDINTWRITE_W29C040_STATUS_CHECKUNSIGNEDLONGINT,UNSIGNEDINTINTMAINUNSIGNEDINTABIN0UNSIGNEDINTI0,J0MODEMANUAL/手工方式49SYSTEM_INITIALSACM_DVR_INITIALMODE/DVR初始化STATUSSTOPWHILE1/KEYKEYGETKEYSCANVALUEIFKEY0SWITCHKEYCASE0X00BREAKCASE0X01/录音键STATUSRECORDADDR0ADDR_COUNTER_TMP0/SP_INITWRITESRAM/写初始化SP_INITW29C040FLASHSP_INITWRITEW29C040FLASHSACM_DVR_INITQUEUESACM_DV