电路放在后面GPRS通信模块中讨论。
(1)5V电源电路
图3-6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。
图3-6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3-7所示。
图3-7 5V转3.1V电路
3.5 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3-8所示，在该电路中，使用了一种RS-485接口芯片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3-8 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。
3.6 GPRS通信模块
3.6.1 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。当处理能力不强或没有操作系统时，需要用户自己开发或者移植一些协议，编程实现GPRS的拨号上网、PPP配置并最终建立TCP/IP网络节点，实现GPRS的附着和激活过程，此后才能与Internet通信。因此用户的开发任务较重，有时甚至超过了应用本身的工作量。此类模块的代表为Siemens公司的MC35，SonyEricsson公司的GM47，Motorola公司的G18，Wavecom公司的Q2403系列等。
(2)内置TCP/IP协议栈的GPRS模块
这一类模块是在通用GPRS模块基础上内置TCP/IP协议实现的，用户一般只需调用相应的AT命令对其进行设置，模块自身就会完成GPRS网络和Internet的互连，然后实现数据传输，开发过程比较简单。代表如Siemens公司的TC45，MC55/MC56，SonyEricsson公司的GR47/48，Motorola G20，SIMCOM公司的SIM100，BenQ公司的M22等。
随着GPRS技术的不断发展，GPRS模块的功能越来越强大，成本却越来越低，即使一个带有TCP/IP协议处理功能的GPRS模块的价格也只需约5百元人民币甚至更低，价格渐与通用GPRS模块趋同。故通用的GPRS模块已变得无多少实用价值了。综合考虑成本及开发难度，做无线数据传输开发时选用内置TCP/IP协议栈的GPRS模块才是明智之举。本系统的GPRS模块选用西门子公司的MC55，是当今市场上尺寸最小的三频模块，其实物如图3-9。
图3-9 MC55模块实物图
3.6.2 GPRS模块主要性能简介
MC55内嵌TCP/IP协议栈，它提供了标准AT命令界面支持标准的3V/1.5VSIM卡，由AT指令控制并使应用程序很容易地接入网络。这一方案的优点在于它不需要应用程序厂商执行自己的TCP/IP和PPP栈，这样最小化了将网络连接集成于一个新的或已存在的应用程序所需的成本和时间。该协议栈支持在GPRS网络中使用以下Internet服务:TCP Socket、UDP Socket、FTP、HTTP、SMTP、POPS，本系统主要使用了TCP Socket和FTP服务。
3.6.3 SIM卡接口电路
和使用手机一样，MC55要接入GPRS网络就必须使用到SIM卡，它自带了一个SIM卡驱动，但没有SIM卡插槽，因此电路板上安装一SIM卡插槽，其电路图如图3-10所示。与SIM卡操作相关的信号被直接引出到MC55提供给用户的接口上，这个SIM卡接口包括了所有SIM卡操作所需的功能，MC55支持l.5V或3V的SIM卡，并在内部为SIM卡的连线提供ESD保护，提高了系统的可靠性和抗干扰能力。
图3-10SIM卡接口电路
MC55模块的基带控制器集成了SIM接口（兼容ISO07816标准）。其引脚说明如表3-1所示：
表3-1MC55引脚说明