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(3) 通信功能
集中器接收上位机下载数据，包括电表数量、表号、抄表参数以及中继管理需要的信息，可根据设置抄收载波电表的数据。 (4) 数据处理
数据处理包括数据的存储、冻结等。 (5) 校时功能
集中器可通过上位机进行系统校时，调整时间误差。 4.1.2集中器的结构框图
集中器本身是由主控单元、数据库存储单元、时钟单元、载波通信单元、数据传送通信单元等部分组成。集中器既要做上位机的从机，又是载波电表的主机，其软、硬件的设计要求从根本上保证系统可靠、稳定。
主控器是集中器的核心，数据的采集、处理与传送都是在主控器的控制下进行的，外部扩展数据存储模块和时钟模块。数据存储器主要用于存储参数、变量、集中器自身的参数、所负责电表的参数以及电表电量等；实时时钟为集中器定时抄表提供时间标准；上行通道即集中器与上位机之间的通信线路，采用公用电话网络作为通信介质，上位机与集中器进行通信时要设置集中器连线所连接的电话号码；下行通道即集中器与载波电表之间的通信，采用以SSC P300为核心的电力载波方式进行抄表通信。集中器的组成结构框图如图4-1所示。
数据存储模块 主 控 单 元 Modem接口电路 公用电话网 时钟模块 电力载波收发电路 低压电力网
图4-l 集中器组成结构框图
4.2集中器主控器的设计
4.2.1 主控器的作用
集中器是通信的枢纽，它负责中心计算机和采集终端之间的联系。一方面接收来自计算机的各种操作命令并下传采集终端；另一方面，将采集终端的各种信息回传管理中心计算机，同时还存储所辖表计的数据和有关参数，并具有定时和实时抄收采集终端(智能表)数据，实时监视采集终端(智能表)的工作状态等功能。集中器上行通信采取MODME通过电话线与中心基站联系，或是通过串口直接与计算机联系。所以选择主控器时必须考虑它的处理速度、存储空间和驱动能力。
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主控器是集中器的核心部件，选择时一般从以下几个指标：价格、速度、位数、电压、功耗、系统扩展与驱动能力等。另外，件开发的难易也会在很大程度上影响用户的选择。51系列单片机有极多的器件可供选择，并且数量还在日益增多，价格便宜，技术成熟，扩展力强。因此，对于各种各样的项目而言，51系列单片机是一种较好的选择。 4.2.2 主控器的选型
在集中器的设计中，单片机既要与上位机通信，又要和电话网进行通信，所以需要两个串口。本文采用W77E58作为主控制器，在它的控制下进行数据的传送与接收。在它内部20kB的程序存储器，而且扩展能力强，完全能满足系统的要求。W77E58是一个快速8051 兼容微控制器；它的内核经过重新设计，提高了时钟速度和存储器访问周期速度。经过这种改进以后，在相同的时钟频率下，它的指令执行速度比标准8051 要快许多。一般说，按照指令的类型，W77E58的指令执行速度是标准8051的1.5-3倍。整体来看，W77E58的速度比标准的8051快2.5倍。在相同的吞吐量及低频时钟情况下，电源消耗也降低。由于采用全静态CMOS设计，W77E58能够在低时钟频率下运行。W77E58内含32KB Flash EPROM，工作电压为4.5V-5.5V，具有 1KB片上外部数据存储器，当用户应用时使用片上SRAM代替外部SRAM，可节省更多I/O口。其主要性能参数： (1) 8位CMOS微控制器
(2)每4个时钟周期为一个机器周期的高速结构，最大外部时钟频率为40MHZ (3)与标准80C52管脚兼容 (4)指令与MCS-51兼容 (5) 4个8位I/O口 (6) 3个16位定时/计数器 (7) 12个中断源，2级中断能力 (8)片上振荡器及时钟电路 (9)二个增强型全双工串行口 (10)32KB，Flash EPROM (11)256字节片内暂存RAM
(12)片内1KB外部数据存储器（用MOVX指令访问） (13)可编程看门狗定时器，软件复位，2个16位数据指针 (14)对外部RAM及外设的访问周期可以进行软件编程
(15)封装： DIP 40: W77E58-40 ，PLCC 44：W77E58P-40 ， QFP 44： W77E58F-40 4.2.3 单片机W77E58的简单介绍
W77E58与8052在管脚及指令集上兼容。它具有8052的资源如：4个双向8位I/O口，3个16位定时器/计数器，全双工串行和若干中断源。W77E58中建有一个更加快速，性能更好的8位CPU，它的内核经过重新设计，提高了时钟速度和存储器访问周期速度。性能的提高不仅仅在于使用高频的振荡器，还在于W77E58将多数标准的8052指令的机器周期从12个时钟减少至4个时钟。这样性能就提高了1.5-3倍。另外W77E58还可调整MOVX指令的周期，范围为2个机器周期、9个机器周期。这种设计使得W77E58能够更有效的访问慢速或快速外部RAM及外设。W77E58内含1KB用MOVX 指令访问的数据存储器，地址范围为0000H-03FFH。它只能用MOVX指令来访问，可由软件来选择是否使用这个片上SRAM。 W77E58是与8052兼容的，因此具有8052的特性；相比8052它的速度提高，耗电量减少。他的指令集基本与8051相同；多了一条DEC DPTR (操作码 A5H, DPTR减 1)指令。8051每12个时钟周期为一个
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机器周期，而W77E58每4个时钟周期为一个机器周期。这样提高了W77E58的指令执行速度。因此与8052相比即使在时钟频率相同的情况下W77E58也可以以更高速度运行。由于采用全静态CMOS设计，W77E58能够在低时钟频率下运行，在相同指令吞吐量的情况下，电源消耗也降低。机器周期缩短至4个时钟周期，是W77E58速度提高的主要原因。W77E58具有所有8052的特性，同时也具有一些新的外设及特性。 (1) I/O 口
W77E58有4个8位I/O口，及一个附加的4位I/O口。当处理器用MOVC或MOVX指令执行外部程序、访问外部设备/存储器时，P0口可用作地址/数据总线。此时它内部有强上拉或下拉功能，无须再使用外部上拉。P2口主要提供16位地址的高8位。当用作地址线时它同样具有强上拉或下拉功能。P1、P3口是I/O口同时具有不同的功能 。P4口（限PLCC/QFP封装）是和P1、P3相同的通用I/O口。P4.0有CP/RL2 的复用功能是等待状态中的控制信号。当等待状态控制信号使能后，P4.0是输入口。 (2) 串行口
W77E58有2个增强型串行口，功能与标准8052串行口相似。W77E58的串行口能以不同的方式运行，以获得时序相似。注意串行口0可以用定时器1或2做波特率发生器，但串行口1只能用定时器1做波特率发生器。串行口有自动地址识别和错误检测的增强能。 (3) 定时器
W77E58有3个16位定时器，其功能与8052体系中的定时器类似。当作为定时器使用时，可将它们设置为每4个时钟周期进行一次计数，或者每12个时钟周期进行一次计数。这位用户提供了模拟8052时钟运行的一种方式。W77E58具有特殊的功能，看门狗定时器。该定时器可用作系统监控器，或超长周期定时器。 (4) 中断
W77E58的中断系统与标准8052之中断系统有细微的差别。由于存在新增功能和外设，中断源的数量和中断向量都相应得增加。W77E58提供12个中断源2级中断能力，包括6个外部中断，定时器中断及串行I/O口中断。 (5) 电源管理
类似于标准80C52，W77E58有空闲和掉电2种节电方式。另外W77E58还提供一个新的称为经济模式的节电方式，它允许用户将时钟频率进行4、64或1024的分频。在空闲模式下，CPU核心停止工作，而定时器、串行口、中断时钟继续运行。在掉电模式下，所有时钟停止工作，芯片运行完全停止，是最省电的运行模式。 (6) 程序存储器
W77E58提供32KB大小的程序存储器，这些ROM区与8052的ROM区功能类似，所有指令都从这些区域中取出执行。MOVC指令同样也访问这些区域，超过片上ROM最大地址范围后，系统将访问外部存储器。
(7) 数据存储器
W77E58最多可以访问64KB的外部数据存储器。这个存储器区域用MOVX指令来访问。不同于其他8051的衍生产品，W77E58还内建一个1KB字节的MOVX SRAM数据存储器。这1KB的数据存储器的地址范围为0000H-03FFH。对该数据存储器的访问是受软件控制的。当软件允许访问该区域时，访问地址范围为0000H-03FFH的MOVX指令将读写MOVX SRAM数据存储器的内容。当地址范围超过03FFH后，系统将自动访问外部数据存储器。当软件禁止访问该区域时，该区域将被映射为外部数据存储器。任何访问地址为0000H-FFFFH的MOVX指令都将访问到外部数据存储器。这是W77E58默认的运行环境。另外W77E58还有标准的256字节暂存数据存储器。这片区域可以间接或直接访问。由于这片区域只有256
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字节，因此仅适用于数据量较小的场合。当数据量较多时，可以考虑同时使用2个数据存储器。片上MOVX SRAM，同外部RAM一样只可由MOVX指令来访问，但是片上MOVX SRAM拥有最快的访问速度。 (8) 看门狗定时器
看门狗定时器是一个自行运行定时器，用户可通过编程将其设置为系统监控器，时基发生器或事件定时器。该定时器基于一组分频器，对系统时钟频率进行分割。分频器输出可选，并决定溢出时间。溢出时，如果看门狗有效（且看门狗定时器复位打开），将引起系统复位。看门狗溢出中断以及看门狗复位功能可由软件设置，将2者的功能合并或分离（即看门狗定时器溢出并使系统复位以及看门狗定时器仅溢出，而不会引发系统复位）。
看门狗定时器主要用作一个系统监控器，在实时控制的应用中尤为重要。如果出现电源脉冲干扰或电磁干扰，处理器将会运行不确定的代码。如果不及时检查，整个系统可能会崩溃。用户可以在软件中使用看门狗定时器来防止程序运行的错误；用户在软件中适当的地方安排看门狗定时器复位程序，每当运行到看门狗定时器复位程序时就将看门狗定时器复位防止看门狗定时器复位的产生。如果系统受到干扰，程序运行发生异常，系统就可能不会运行看门狗定时器的复位代码，此时系统就会被看门狗定时器复位。对于不同的时钟速率，看门狗定时器将会产生不同的溢出时间。当使能看门狗定时器复位后，这个复位会在其溢出并经过512个时钟周期后结束。
4.3数据存储器的扩展
W77E58片内数据存储器为1KB的SRAM。集中器要管理电表，对其进行数据集、处理、存储，仅片内1KB数据存储器是不够的，需要扩展外部数据存储器。SRAM 的典型芯片有2KB 的6116、8KB 的6264 以及32KB的62256,其中6264 芯片应用最为广泛。 4.3.1数据存储器RAM的选择
本文采用6264作为扩展的数据存储器。6264是28脚双列直插式8KB ×8位静态随机读取RAM，它具有容量大、功耗低、价格便宜、集成度高、速度快、设计和使用方便等特点。在系统中加入掉电保护电路，保护数据有很高的可靠性，可以和EEPROM相媲美。
6264的技术特性：
(a) 使用单一的+5V电源供电； (b) 最大存取时间为200ns； (c) 额定功耗200mW； (d) 采用CMOS工艺制造；
(e) 输入和输出引脚均与TTL电平直接兼容；
CS为片选信号 OE为输出允许信号 WE为写信号
A0~A12为13根地址线
D0~D7为8位数据线
图4-2
6264电路原理图逻辑符号
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