CN102496261A - 一种光电直读水表的数据读取方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光电直读水表数据读取方法及装置。该方法为通过控制光电发射管组发出的红外线，使其经过硬件编码器后，对每位数据形成多个读数状态，并被光电接收管组接收后传送给控制芯片，控制芯片根据每位数据的当前读数状态，确定每位数据的显示状态。该装置包括光电驱动电路(1)、光电板电路(2)、硬件编码器(3)和控制芯片(4)。本发明采用上述电路，通过控制芯片控制光电管轮流导通，降低了对控制芯片I/O口输出电流的要求，减少了控制芯片I/O口的使用。使用本发明的数据读取方法，读数准确，不仅实现简便，且成本低廉，在远程抄表领域中优势明显。

Description

一种光电直读水表的数据读取方法及装置
技术领域
本发明涉及一种数据读取方法及装置，尤其涉及一种光电直读水表的数据读取方法及装置。
背景技术
光电直读水表是一种新型的远程电子表计，其核心功能是将水表计数器中的数据，通过光电管发出的红外线与字轮配合编码后，将编码传送到远程读数器中，解码，然后读出计数器中的数据。光电直读水表广泛应用于远程抄表系统中。
现有的光电直读水表的数据读取装置对控制芯片的I/O口输出电流要求高，读数误差大，成本较大。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种光电直读水表的数据读取方法及装置。该发明减少了控制芯片I/O口的使用，降低了对控制芯片I/O口输出电流的要求，准确读数，实现简便，成本低廉，在远程抄表领域中优势明显。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种光电直读水表的数据读取方法，其特征在于：通过控制光电发射管组发出的红外线，使其经过硬件编码器后，对每位数据形成多个读数状态，并被光电接收管组接收后传送给控制芯片，控制芯片根据每位数据的当前读数状态，确定每位数据的显示状态。
前述的光电直读水表数据读取方法中，所述通过控制光电发射管组发出的红外线，是使光电发射管组中相邻的光电发射管之间呈一个夹角设置；并使对应的光电接收管组中相邻的光电接收管之间呈对应的夹角设置，夹角的范围是34度-38度。
前述的光电直读水表数据读取方法中，所述的夹角是36度。
前述的光电直读水表数据读取方法中，所述的光电发射管组，光电发射管的数量为5个，所述的光电接收管组，光电接收管的数量为5个；所述的多个读数状态，是初态、稳态和末态。
一种利用前述数据读取方法的光电直读水表数据读取装置，其特征在于：包括光电驱动电路，光电驱动电路连接有光电板电路和控制芯片，光电板电路连接着硬件编码器和控制芯片。
前述的光电直读水表数据读取装置中，所述的光电驱动电路包括光电发射板驱动电路和光电接收板驱动电路，光电驱动电路还并联五个电阻R1-R5和五个上拉电阻R6-R10，五个上拉电阻都连接着电源。
前述的光电直读水表数据读取装置中，所述的电阻R1连接着控制芯片的LED T2 I/O口，所述的电阻R2连接着控制芯片的LED T3 I/O口，所述的电阻R3连接着控制芯片的LED T5 I/O口，所述的电阻R4连接着控制芯片的LED T1 I/O口，所述的电阻R5连接着控制芯片的LED T4 I/O口，所述的上拉电阻R6连接着控制芯片的LED R5 I/O口，所述的上拉电阻R7连接着控制芯片的LED R3 I/O口，所述的上拉电阻R8连接着控制芯片的LED R2 I/O口，所述的上拉电阻R9连接着控制芯片的LED R1 I/O口，所述的上拉电阻R10连接着控制芯片的LED R4 I/O口。所述光电发射板驱动电路包括B1、B2和B3三个接口；B1连接着控制芯片的LED CTL1 I/O口，B2连接着控制芯片的LED CTL2和LED CTL3 I/O口，B3连接着控制芯片的LED CTL4 I/O口；所述光电接收板驱动电路包括B2和B4两个接口，B2连接着控制芯片的LED CTL1和LED CTL2 I/O口，B4连接着控制芯片的LED CTL3和LED CTL4 I/O口。
前述的光电直读水表数据读取装置中，所述的光电板电路包括主板，主板表面设有一光电板组；光电板组包括单面发射光电板、双面发射光电板和双面接收光电板；光电板组中的光电板排列方式为头尾两块单面发射光电板，中间为双面发射光电板，单面发射光电板和双面发射光电板之间设有一块双面接收光电板，所述的硬件编码器设在相邻两块光电板之间。
前述的光电直读水表数据读取装置中，所述的光电板呈矩形，矩形顶端开有凹槽；光电板的接收面设有五个光电接收管；光电接收管围绕凹槽半圆形排布，相邻两个灯管之间呈34度-38度夹角排布；发射面的光电发射管与接受面的光电接收管一一对应分布。
前述的光电直读水表数据读取装置中，所述的硬件编码器采用字轮，其型号为NJY8-443-018；所述的控制芯片采用单片机，其型号为MSP430F1232；所述的相邻两个灯管之间夹角为36度。
与现有技术相比，本发明采用上述电路，通过控制芯片控制光电管轮流导通，降低了对控制芯片I/O口输出电流的要求，通过电路设计减少了控制芯片I/O口的使用。使用本发明的数据读取方法，读数准确，不仅实现简便，且成本低廉，在远程抄表领域中优势明显。
附图说明
图1是本发明的电路结构框图；
图2是本发明的光电发射板驱动电路电路图；
图3是本发明的光电接收板驱动电路电路图；
图4是本发明的光电板电路电路图；
图5是本发明的光电板电路的结构示意图；
图6是硬件编码器示意图。
附图标记：
1-光电驱动电路，2-光电板电路，3-硬件编码器，4-控制芯片，5-光电发射板驱动电路，6-光电接收板驱动电路，7-主板，8-光电板组，9-单面发射光电板，10-双面发射光电板，11-双面接收光电板。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
具体实施方式
实施例。一种光电直读水表的数据读取方法，通过控制光电发射管组发出的红外线，使其经过硬件编码器后，对每位数据形成多个读数状态，并被光电接收管组接收后传送给控制芯片，控制芯片根据每位数据的当前读数状态，确定每位数据的显示状态。
通过控制光电发射管组发出的红外线，是使光电发射管组中相邻的光电发射管之间呈一个夹角设置；并使对应的光电接收管组中相邻的光电接收管之间呈对应的夹角设置，夹角的范围是34度-38度。夹角优选是36度。
光电发射管组中，光电发射管的数量为5个；所述的多个读数状态，是初态、稳态和末态。
一种利用上述数据读取方法的光电直读水表数据读取装置如图1-图6所示，包括光电驱动电路1，光电驱动电路1连接有光电板电路2和控制芯片4，光电板电路2连接着硬件编码器3和控制芯片4。光电驱动电路1包括光电发射板驱动电路5和光电接收板驱动电路6，光电驱动电路1还并联五个电阻R1-R5和五个上拉电阻R6-R10，五个上拉电阻都连接着电源。R1连接着控制芯片4的LED T2 I/O口，R2连接着控制芯片4的LED T3 I/O口，R3连接着控制芯片4的LEDT5 I/O口，R4连接着控制芯片4的LED T1 I/O口，R5连接着控制芯片4的LED T4 I/O口，R6连接着控制芯片4的LED R5 I/O口，R7连接着控制芯片4的LED R3 I/O口，R8连接着控制芯片4的LEDR2 I/O口，R9连接着控制芯片4的LED R1 I/O口，R10连接着控制芯片4的LED R4 I/O口。光电发射板驱动电路5包括B1、B2和B3三个接口；B1连接着控制芯片4的LED CTL1 I/O口，B2连接着控制芯片4的LED CTL2和LED CTL3 I/O口，B3连接着控制芯片4的LEDCTL4 I/O口；所述光电接收板驱动电路6包括B2和B4两个接口，B2连接着控制芯片4的LED CTL1和LED CTL2 I/O口，B4连接着控制芯片4的LED CTL3和LED CTL4 I/O口。光电板电路2包括主板7，主板7表面设有一光电板组8；光电板组8包括单面发射光电板9、双面发射光电板10，和双面接收光电板11；光电板组8中的光电板排列方式为头尾两块单面发射光电板9，中间为双面发射光电板10，单面发射光电板9和双面发射光电板10之间设有一块双面接收光电板11，所述的硬件编码器3架设在相邻两块光电板之间。光电板呈矩形，矩形顶端开有凹槽；光电板的接收面设有五个光电接收管；光电接收管围绕凹槽半圆形排布，相邻两个灯管之间呈34度-38度夹角排布；发射面的光电发射管与接受面的光电接收管一一对应分布。
本实施例中，控制芯片4采用单片机，其型号为MSP430F1232。
本实施例中，使用的硬件编码器为市售远传水表字轮，型号为NJY8-443-018。光电板中的相邻灯管之间的夹角为36度。
具体使用时，光电驱动电路1中B1，B2，B3，B4，B5接口为光电板的接口，其中R6，R7，R8，R9，R10这5个电阻连接电源实现上拉；LED_T1，LED_T2，LED_T3，LED_T4，LED_T5，LED_CTL1，LED_CTL2，LED_CTL3，LED_CTL4，LED_R1，LED_R2，LED_R3，LED_R4，LED_R5均为单片机4的I/O口；B1，B3，B5为光电发射板的接口；B2，B4为光电接收板的接口；在不工作时，LED_T1，LED_T2，LED_T3，LED_T4，LED_T5，LED_CTL1，LED_CTL2，LED_CTL3，LED_CTL4，均输出低电平。LED_R1，LED_R2，LED_R3，LED_R4，LED_R5，这5个管脚设置为输入状态；由于光电发射管D11，D12，D13，D14，D15两端均为低电平，不工作；光电接收管D6，D7，D8，D9，D10，由于没有接收到发射管发出的光，也不起作用，单片机4在LED_R1，LED_R2，LED_R3，LED_R4，LED_R5管脚上接收到为高电平。
当需要读取数据时，以接口(B1，B2)为例，单片机4将LED_T1输出高电平，其他管脚电平不变；这时B1接口上的光电发射管工作；光电发射管发出的光经过字轮输出到对应的光电接收管上；如果光电接收管接收到，则B2接口上对应的LED_R1变为低电平，从而可以被单片机4接收到；如此，5个光电管轮流导通，单片机4就可以读出相应的字轮3的编码，再读出相应的数值。
本实施例采用上述电路，通过单片机控制光电管轮流导通，降低了对单片机I/O口输出电流的要求，通过电路设计减少了单片机I/O口的使用。
本实施例使用5对光电管进行读数，每个字轮3显示为0到9，10个阿拉伯数字。5对光电管的接收状态可以提供32种不重复的编码，除去全接收和全未接收两种编码外，剩余的30种编码对应10个数字，每个数字可以对应3个不重复的编码。这3个不重复的编码对应轮数字三个不同的位置状态。
每个字轮数字的三个位置状态按照实际数值位置分为初态位置，稳态位置，末态位置。初态指读数刚从窗口中显示，由于进位代替刚刚上一个读数。稳定指该读数已经在窗口的中心位置。末态指读数处于进位状态，由于进位即将被下一个数代替。
光电直读水表读取的是字轮3的窗口值，整个读数过程非常快，可以认为数据读取的过程是一个静止的过程。
具体的读数过程为：单片机控制光电管驱动电路驱动光电板电路中的光电发射管组发出红外线组；光电发射管组发出的红外线组经过字轮，字轮将其读数及读数所处的状态通过遮挡加载到红外线组中，然后红外线组被光电板电路中的光电接收管组接收，得到字轮读数状态的接收信号硬件编码；光电板电路将接收信号硬件编码传递给单片机；单片机确认硬件编码器读数及读数的状态；单片机根据字轮读数及读数的状态读出字轮的读数。光电板电路和单片机可以远程连接。
本实施例采用上述数据读取方法，准确读数，，不仅实现简便，且成本低廉，在远程抄表领域中优势明显。
举例说明，字轮3中的数据1存在3个硬件编码，为A，B，C，分别为A(初态)，B(稳态)，C(末态)。同理数据9有3个编码为D(初态)，E(稳态)，F(末态)。如不运用本数据读取方法，当单片机读出十位的数据编码为A时，同时单片机读出个位的数据编码为F。由于编码A对应1，编码F对应9，最终读出数据为19。
运用本数据读取方法，由于1的编码A处于数据1的初态且编码F处于的数据9的末态。根据位置理论，可以得出实际正确读数正处于09到10的进位状态，即该光电直读水表计数器的读数十位和个位正处于09将要消失，10即将出现的状态。从而可以最终读出，正确数据为10。

Claims (10)

1.一种光电直读水表的数据读取方法，其特征在于：通过控制光电发射管组发出的红外线，使其经过硬件编码器后，对每位数据形成多个读数状态，并被光电接收管组接收后传送给控制芯片，控制芯片根据每位数据的当前读数状态，确定每位数据的显示状态。
2.根据权利要求1所述的光电直读水表数据读取方法，其特征在于：所述通过控制光电发射管组发出的红外线，是使光电发射管组中相邻的光电发射管之间呈一个夹角设置；并使对应的光电接收管组中相邻的光电接收管之间呈对应的夹角设置，夹角的范围是34度-38度。
3.根据权利要求2所述的光电直读水表数据读取方法，其特征在于：所述的夹角是36度。
4.根据权利要求1所述的光电直读水表数据读取方法，其特征在于：所述的光电发射管组，光电发射管的数量为5个，所述的光电接收管组，光电接收管的数量为5个；所述的多个读数状态，是初态、稳态和末态。
5.一种利用权利要求1-4任一权利要求所述数据读取方法的光电直读水表数据读取装置，其特征在于：包括光电驱动电路(1)，光电驱动电路(1)连接有光电板电路(2)和控制芯片(4)，光电板电路(2)连接着硬件编码器(3)和控制芯片(4)。
6.根据权利要求5所述的光电直读水表数据读取装置，其特征在于：所述的光电驱动电路(1)包括光电发射板驱动电路(5)和光电接收板驱动电路(6)，光电驱动电路(1)还并联五个电阻R1-R5和五个上拉电阻R6-R10，五个上拉电阻都连接着电源。
7.根据权利要求5所述的光电直读水表数据读取装置，其特征在于：所述的电阻R1连接着控制芯片(4)的LED T2 I/O口，所述的电阻R2连接着控制芯片(4)的LED T3 I/O口，所述的电阻R3连接着控制芯片(4)的LED T5 I/O口，所述的电阻R4连接着控制芯片(4)的LED T1 I/O口，所述的电阻R5连接着控制芯片(4)的LEDT4 I/O口，所述的上拉电阻R6连接着控制芯片(4)的LED R5 I/O口，所述的上拉电阻R7连接着控制芯片(4)的LED R3 I/O口，所述的上拉电阻R8连接着控制芯片(4)的LED R2 I/O口，所述的上拉电阻R9连接着控制芯片(4)的LED R1 I/O口，所述的上拉电阻R10连接着控制芯片(4)的LED R4 I/O口。所述光电发射板驱动电路(5)包括B1、B2和B3三个接口；B1连接着控制芯片(4)的LEDCTL1 I/O口，B2连接着控制芯片(4)的LED CTL2和LED CTL3 I/O口，B3连接着控制芯片(4)的LED CTL4 I/O口；所述光电接收板驱动电路(6)包括B2和B4两个接口，B2连接着控制芯片(4)的LED CTL1和LED CTL2 I/O口，B4连接着控制芯片(4)的LED CTL3和LED CTL4 I/O口。
8.根据权利要求5所述的光电直读水表数据读取装置，其特征在于：所述的光电板电路(2)包括主板(7)，主板(7)表面设有一光电板组(8)；光电板组(8)包括单面发射光电板(9)、双面发射光电板(10)和双面接收光电板(11)；光电板组(8)中的光电板排列方式为头尾两块单面发射光电板(9)，中间为双面发射光电板(10)，单面发射光电板(9)和双面发射光电板(10)之间设有一块双面接收光电板(11)，所述的硬件编码器(3)设在相邻两块光电板之间。
9.根据权利要求8所述的直读水表光电直读板，其特征在于：所述的光电板呈矩形，矩形顶端开有凹槽；光电板的接收面设有五个光电接收管；光电接收管围绕凹槽半圆形排布，相邻两个灯管之间呈34度-38度夹角排布；发射面的光电发射管与接受面的光电接收管一一对应分布。
10.根据权利要求9所述的光电直读水表数据读取装置，其特征在于：所述的硬件编码器(3)采用字轮，其型号为NJY8-443-018；所述的控制芯片(4)采用单片机，其型号为MSP430F1232；所述的相邻两个灯管之间的夹角为36度。
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