水、电、煤气是日常生活中不可少的东西,对其计量表具数据抄录的自动化抄表系统,随着电子信息技术的发展,得到广泛应用。在众多的自动化抄表系统中,以手持抄表器为载体的自动化抄表系统,是使用较普遍的一种。本文的设计目的是,设计一种类似手持抄表器的智能仪器,称之为光电直读式远传表编程器及抄表仪,简称为编程器&抄表仪,它既具有传统抄表器的抄表、信息查询、数据上传下载的功能,又具有任何传统抄表器所不具备的优点。这种优点来源于光电直读式远传表的所独有的特点:即表具在平时完全处于不工作状态,只有得到抄表指令时,通过光电装置像电子眼一样将表具子轮示值传输到抄表仪中。根据这种思路所研制的编程器&抄表仪就可将传统的数据采集器去掉,这对于需要上几千个造价为上千元采集器的大城市进行大规模自动抄表系统改造的意义就不言而喻了,因为它大大节省了系统的总造价,又大大减少了运行和维护费用。另外,考虑到新老系统的兼容,编程器&抄表仪还保留了传统抄表器的一切功能。本文设计的编程器&抄表仪,是一台功能强大的掌上数据电脑,其系统有以下几部分构成:两种与表具通讯的方式:红外和RS485总线;两种与计算机数据交换的方式:USB连接和GPRS连接;数据存储器NANDflash;输入设备和输出设备;电源电压监控模块;电源管理模块;CPU最小系统,包括NORflash、SDRAM以及外围。系统的硬件和软件设计过程中,都采用了模块化的设计方法,硬件设计时,按功能分块设计,系统采用了PROTELDXP中的层次原理图的设计方法对各个模块进行整合。软件设计的模块化也是按功能进行的,遵循的原则有:尽量保持模块在功能及结构方面的独立性和完整性;模块间的结合要素要便于联接与分离;保证各个模块的通用性和可移植性;模块的划分不能影响系统的主要功能。各个程序模块的设计采用了分层的设计方法,底层对上层透明,一般的模块都分为:驱动层和应用层,驱动层主要是与硬件相关的操作,向上层提供调用接口;应用层则实现的模块功能,并具有良好的移植性,不受硬件改动的影响。经过一年多的设计和调试,作者设计实现了光电直读式远传表编程器及抄表仪的功能,编写了与之功能匹配的计算机软件,而且设计出一些嵌入式系统设计中通用的方案和方法,可供其它设计参考:1)数据储存和信息查询方案,DBF数据库文件驱动+Yaffs文件系统+NANDflash存储器;2)界面友好的,并且容易扩展的人机交互界面的设计方法;3)“软开关”的设计,实现一键开关机,并且在关机时功耗很小;4)混合电平逻辑的匹配方法;5)低成本的串口扩展方法;6) USB和GPRS数据传输方案。本文首先给出了课题的背景和设计目标,接着介绍了设计中用到基本知识和协议规范,然后详细地阐述了系统的硬件和软件的设计,最后给出了几点改进建议。