致其噪声容限低，在运行时极有可能发生干扰和被干扰的现象，严重时系统可能会出现死机，因此可靠性是一个不容忽视的问题。为了克服这种情况，除了在软件上作一些保护措施外，硬件上也必须作相应的处理。硬件上最有效的保护措施就是采用具有监视（WatchDog）功能的自动复位电路。
本系统选用的电源监控及复位电路为MAXM公司的MAX706T，如图8.2所示。微处理器监控电路MAX706T具有看门狗、上电自动复位、人工复位功能及低电压报警功能，其主要性能为：
（l）上电自动复位，电源电压超过复位门限以后，复位低电平维持200ms；
（2）具有人工复位输入，复位按键弹起后，复位脉冲维持200ms； （3）独立的看门狗电路，定时时间为1.6s；
（4）MAX706T的电源为3.1~5.0V，低电平复位输出，复位门限为3.08V。
图8.2 自动复位电路原理图
8.2.3 JTAG接口电路
LPC2138是FLASH型的微处理器，它的一大优点就是可以通过JTAG控制器实现程序代码的下载，并利用它完成软件的在线调试。JATG是一种所谓的边界扫描技术标准，即IEEE1149.1，它是一种能够对芯片进行在线测试的接口技术，JATG接口在实际应用中只用到了少量的几个引脚，主要包括：TDI（测试数据输入）、TDO（测试数据输出）、TMS（测试模式选择）、TCK（测试时钟输入）、/TRST（测试复位）和RTCK（测试时钟返回）等。
LPC2138芯片在内部集成了JTAG模块，因此，只要经过JTAG接口就可以实现CPU仿真调试功能了，整个调试过程中，外部只需要一台能实现JTAG接口控制功能的主机即可。
在电路板上将LPC2138内JTAG模块的几个引脚分别引出，构成一个JTAG接口。在调试的过程中，将LPC2138的仿真器的一端接到PC机的并行口上，另一端接到电路板上的JTAG接口上就可以进行在线的调试和程序的下载了，见图8.3。
JTAG接口对于设计开发过程的帮助很大，在调试本系统的下位机终端软件时，利用在线调试，能够很方便的进行程序的修改和运行状态的测试，大大加快了设计和开发的进度。
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图8.3 JTAG接口电路
8.2.4 时钟电路
（l）系统时钟
给ARM芯片提供时钟一般有两种方法：一种是利用ARM芯片内部所提供的晶振电路，在ARM芯片的X1和X2/CLKIN之间连接一晶体，可启动内部振荡器；另一种方法是将外部时钟源直接输入X2/CLKIN引脚，X1悬空，采用封装好的晶体振荡器。本系统选用的就是第一种方法。如图8.4所示。
图8.4 晶体振荡电路
（2）实时时钟
实时时钟（RTC）提供一套计数器在系统上电和关闭操作时对时间进行测量。RTC
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在掉电模式下消耗的功率非常低，这使其适合于由电池供电的，CPU不连续工作（空闲模式）的系统。如图8.5所示，LPC2138的RTC时钟由独立的32.768kHz振荡器来提供。以32.768kHz晶振和3.3V的银锌纽扣电池为独立的时钟源和电源，用于抄表时间控制和实时时间显示。
图8.5 RTC实时时钟电路
8.3 人机接口电路
为了提高本系统的可操作性和可维护性，方便工作人员在现场对下位机终端系统的测试和维护，在本系统中，设计了直观和友善的人机界面，为开发和操作的灵活、方便提供了有利条件。它包括将相关信息输出到LCD进行显示的电路，以及利用键盘输入来设定和修改存储在LPC2138中的系统运行参数的电路。由于选用了带有FLASH存储器的微处理器作为主控制器，可以方便的修改设定在其中的参数，有了这部分电路之后，操作人员就可以利用键盘和LCD在现场对终端工作中的一些参数进行即时设定和修改。
8.4 电源电路设计
在本系统中需用到几种不同电压值的电源，分别是：5V、3.6V、3.3V的直流电，其中3.6V的电源是一个单独给GPRS模块供电的电源，因此接下来只分析5V和3.3V电路，3.6V电路放在后面GPRS通信模块中讨论。
（1）5V电源电路 图8.6所示，采用集成的开关电源模块将现场的220V交流电压转变为两路5V的直流电压供下位机终端系统使用，一路供数字IC芯片电路，一路供RS485电路使用，避免485总线所引入的噪声对终端系统的干扰。3.6V、3.3V可以通过变换VCC的直流电来产生，而且驱动能力也完全可以得到保证。另外，在电源出现故障或者停电的状态下也可以通过电池来给下位机终端系统提供一段时间的电源，以保证监控中心可以有足够的时间来判断故障原因，并及时采取相应的措施。
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85V~265V 电源开关 电源模块 5V（485电路） VCC 图8.6 终端电源的原理框图
（2）3.3V电源的设计
在本系统中，依靠3.3V电压供电的主要有LPC2138、AT24C16（EEPROM）、AT45DB32（Flash）以及它的一些外围器件，如JTAG接口、复位按钮等，对电流的要求并不是很大，而己经设计的+5V电源有足够的能力来驱动这些电路，为了简化电路设计，同时也为了很好的利用已有的资源，所以决定采用AS1117-33电源芯片将+5V的电源来转变为+3.3V，且能800mA的电流输出，完全能满足电路的需求，具体电路设计如下图8.7所示。
图8.7 5V转3.3V电路
8.5 RS-485电路
RS-485是1983年电子工业协会（EIA）为了扩展RS-422的应用范围在其基础上制定的标准，采用差分传输方式（Differential Driver Mode）传输数据。RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。理论上，RS-485最大传输速率为10Mbps，最大传输距离为1219米。通常，RS-485网络采用平衡双绞线作为传输媒体，平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在l00Kbps速率下才能使用规定最长的电缆长度，只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。因此，RS-485更适合短距离的数据传输。在实际应用中，RS-485总线的传输速率常选择在9600bps及以下。
硬件电路设计如图8.8所示，在该电路中，使用了一种RS-485接口芯片
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SN75LBC184，它采用单一电源VCC，电压在+3~+5.5V范围内都能正常工作。与普通的RS-485芯片相比，它不但能抗雷电的冲击而且能承受高达8kV的静电放电冲击，片内集成4个瞬时过压保护管，可承受高达400V的瞬态脉冲电压因此，它能显著提高防止雷电损坏器件的可靠性。对一些环境比较恶劣的现场，可直接与传输线相接而不需要任何外加保护元件。该芯片还有一个独特的设计，当输入端开路时，其输出为高电平，这样可保证接收器输入端电缆有开路故障时，不影响系统的正常工作。另外，它的输入阻抗为RS-485标准输入阻抗的2倍（≥24k?），故可以在总线上连接64个收发器。芯片内部设计了限斜率驱动，使输出信号边沿不会过陡，使传输线上不会产生过多的高频分量，从而有效扼制电磁干扰。
图8.8 RS-485通信接口电路
图中使用了光电耦合器TLP521进一步对终端与485总线之间进行电气隔离，提高了工作的可靠性。基本原理为：当LPC2138的P0.10=0时，光电耦合器的发光二极管发光，光敏三极管导通，输出高电压（+5V），选中SN75LBC184的DE端，允许发送。当P0.10=1时，光电藕合器的发光二极管不发光，光敏三极管不导通，输出低电压（0V），选中SN75LBC184的RE端，允许接收。D8~Dll为信号限幅二极管，V13~V14为双向瞬变二极管SA05CA其稳压值应保证符合RS-485标准，以保证将信号幅度限定在-7~+l2V之间，进一步提高抗过压的能力。
8.6 GPRS通信模块
8.6.1 GPRS模块选型
智能终端采集、存储的用户能耗数据最终需经GPRS通信模块转换发送，才能上传到主站。目前市场上GPRS模块有很多。从功能来分，GPRS模块可以分为两类：通用的GPRS模块和内置TCP/IP协议栈的GPRS模块。
（l）通用的GPRS模块
这一类模块的特点是只支持GPRS和短消息收发模式，本身不具备TCP/IP协议处理功能。应用此类模块时，终端软件基本的要能处理PPP拨号和网络协议。当处理能力
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