【正文】 碼與位控碼要占用單片機(jī)的較多口線，盡管可采用 8155 等接口芯片進(jìn)行擴(kuò)展，但口線利用率仍較低，不能滿足大型控制系統(tǒng)的要求。這樣如果按照通常的設(shè)計(jì)模式，要用 7 根段控線、 12 根位控線，需 19 根 I/O 線，而 AT89S52 只有 40 根I/O 線，在其它功能設(shè)計(jì)中已經(jīng)使用了一大部分 I/O 線，所以要實(shí)現(xiàn)顯示12 位，就要擴(kuò)展 I/O 線，電路設(shè)計(jì)較麻煩，故在本系統(tǒng)中采用三片 74HC595A級(jí)聯(lián)的方法，只需三根單片機(jī) I/O 線接能實(shí)現(xiàn) 12位的 LED 顯示 ]13][12[ 。該芯片具有串行輸入、并行輸出兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘信號(hào)。 三片 74HC595A 級(jí)聯(lián)顯示電路 該系統(tǒng)采用十六個(gè)房間用電量巡回顯示方式，顯示板置于控制柜前面板上，供管理人員及用戶查詢．每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)巡回檢測(cè)、處理、控制十六個(gè)房間，并將顯示數(shù)據(jù)送至一個(gè)顯示器巡回顯示。本系統(tǒng)利用三片 74HC595A 芯片實(shí)現(xiàn) 12 位串行 LED 顯示，該芯片可實(shí)現(xiàn)串行輸入，并行輸出．使用時(shí)，在串行時(shí)鐘的控制下，可將顯示器位控碼與段控碼逐位串行輸入至三個(gè)芯片中，然后利用鎖存信號(hào)實(shí)現(xiàn)并行輸出，完成 12 數(shù)數(shù)碼顯示更新。三片 74HC595A 的輸出使能端 RCLK 連在一起接地，該引腳低電平有效 。第一片 74HC595A 的串行數(shù)據(jù)輸 出端 SQH 連接到第二片 74HC595A 的串行數(shù)據(jù)輸入端 SER，把串行數(shù)據(jù)由第一片 74HC595A 移入第二片 74HC595A,第二片 74HC595A 串行數(shù)據(jù)輸出端 SQH 連接到第二片 74HC595A 的串行數(shù)據(jù)輸入端 SER，把串行數(shù)據(jù)由第二片 74HC595A 移入到第二片 74HC595A， 三 片 74HC595A 的鎖存時(shí)鐘輸入端連在一起與單片機(jī)的 相連，該引腳上升沿有效時(shí) (用單片機(jī)軟件設(shè)置 )，鎖存移位寄存器的數(shù)據(jù) 。 母板的設(shè)計(jì) 為方便調(diào)試與維護(hù)及增加系統(tǒng)的可靠性，本設(shè)計(jì)采用板卡式結(jié)構(gòu)。來(lái)自 89S52 的房間開關(guān)通、斷選擇信號(hào) 、 、 、 同時(shí)送至母板上兩模擬開關(guān)芯片 CD4067 的地址輸入端實(shí)現(xiàn)對(duì) 16個(gè)房間中的某一房間選擇，來(lái)自單片機(jī) 、 (對(duì)應(yīng)房間的開、關(guān)為一對(duì)高低電平互補(bǔ)信號(hào) )的開關(guān)控制信號(hào)送至 CD4067 的信號(hào)輸入端，并依地址選通信號(hào)送至相應(yīng)的電能采樣板實(shí)現(xiàn)對(duì)某一房間開關(guān)的自動(dòng)控制。實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、周、月、年的信息。DS1302 設(shè)計(jì)成能在非常低的功耗下工作，消耗小于 1 微瓦的功率便能保存數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信息。 2) 用于高速數(shù)據(jù)暫存的 31 8RAM。 6) 時(shí)耗電小于 300nA。 10) 可選的工業(yè)溫度范圍 400C 到 +850C。 167。如果它是 0，禁止寫 DS1302。最低有效位為邏輯 0 指定進(jìn)行寫操作 。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字如表 32 所示。采用查詢方式當(dāng)送電時(shí)間到，系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)控制磁保持繼電器接通，當(dāng)送電時(shí)間 結(jié)束，控制磁保持繼電器斷開，宿舍停電。 存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì) 為了保證掉電后數(shù)據(jù)不丟失，采用 EEPROM 來(lái) 存儲(chǔ)各房間的用電信息，使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單。 24LC16B 的特性 24LC16B 的主要特性如下： 1) 低到 2. 5V 的單電源工作 電壓 。 5) 字同步的寫周期 (包括字擦除 )。 9) ESD 保護(hù) 4000V 。 13) 工作環(huán)境溫度范圍 商用 :00C 到 700C。用于對(duì)輸入和輸出數(shù)據(jù)的同步，寫入 EEPROM的串行數(shù)據(jù)用 SCL 的上升沿同步，讀出的串行數(shù)據(jù)用 SCL 的下降沿同步。當(dāng)其有效時(shí)，存儲(chǔ)器件具有寫保護(hù)功能，被保護(hù)部分的讀操作不受影響。 VCC: +5V 電源端。在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，當(dāng) SCL 為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)必須是穩(wěn)定的 。若想利用計(jì)算機(jī)現(xiàn)成的 COMCOM2 串口來(lái)實(shí)現(xiàn) RS485 標(biāo)準(zhǔn)通信，這就需要電平的轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)完成后，系統(tǒng)的主要功能要靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)?？煽啃允窍到y(tǒng)軟件的最重要的指標(biāo)。由于生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度的不斷提高，測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，設(shè)計(jì)者很難在較短的時(shí)間內(nèi)就對(duì)整個(gè)系統(tǒng)理解無(wú)誤，軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試不可能一次完成，要經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)再修改、再補(bǔ)充、再運(yùn)行的不斷反復(fù)，這就要求編制的軟件具有可理解性、可維護(hù)性。實(shí)時(shí)性是測(cè)控系統(tǒng)的普遍 要求。這包含設(shè)計(jì)一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)集合，用來(lái)測(cè)試所建立的系統(tǒng)，并保證系統(tǒng)得到全面的檢驗(yàn)。 模塊化的程序設(shè)計(jì) 實(shí)際的應(yīng)用程序都由一個(gè)主程序（包括若干個(gè)功能模塊）和多個(gè)子程序構(gòu)成，每一功能程序模塊都能完成某一明確的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)具體的某個(gè)功能；如顯示、打印等。 主程序工作工程 （ 1）初始化。 干擾啟動(dòng)：系統(tǒng) 由于受到干擾等由看門狗電路復(fù)位后啟動(dòng)。系統(tǒng)每響應(yīng)一次中斷，顯示器顯示 — 位數(shù)字。程序啟動(dòng)后，串行通訊中斷開啟。每個(gè)房間 顯示信息保持 3 秒時(shí)間。依據(jù) 65H 標(biāo)志 (是否呼叫本機(jī) )決定是否與上位機(jī)繼續(xù)通訊。主程序依據(jù)各房間入住狀態(tài) (開關(guān)狀態(tài) )進(jìn)行巡回用電檢測(cè)計(jì)量。 通訊程序設(shè)計(jì) 167。電量數(shù)的數(shù)據(jù)格式是 0X 0X 0X 0X(XXX 三位整數(shù)，后一位數(shù)據(jù)： 0 控制開關(guān)， =l 使開關(guān)合， =0 使開關(guān)斷 )．如果上位機(jī)發(fā)出的命令后帶數(shù)據(jù)，則下位機(jī)把電量數(shù)加上當(dāng)前板卡的電量數(shù)，寫入相應(yīng)的存貯單元。表指針數(shù)的數(shù)據(jù)格式是 0X 0X 0X 0X 0X 0X()oc)∞ (X 六位表指針數(shù) )。如果上位機(jī)發(fā)出的命令后無(wú)數(shù)據(jù)，則下位機(jī)送出當(dāng)前板卡上的開關(guān)狀態(tài)。電量數(shù)的數(shù)據(jù)格式是 OX OX OX OX (三位整數(shù)，后一位數(shù)據(jù)： .0 控制開關(guān) =1 使開關(guān)合， =0 使開關(guān)斷 )．如果上位機(jī)發(fā)出的命令后帶數(shù)據(jù)，則下位機(jī)修改電量數(shù)，寫入相應(yīng)的存貯單元，同時(shí)返回此單元內(nèi)的電量數(shù)給上位機(jī)。 計(jì)算公式：負(fù)荷報(bào)警值 =取整（（瓦數(shù)） *4/300) 如果上位機(jī)發(fā)出的命令后帶數(shù)據(jù)，則下位機(jī)修改負(fù)荷報(bào)警值，寫入相應(yīng)的存貯單元，返回此單元內(nèi)的負(fù)荷報(bào)警值給上位機(jī)。如果上位機(jī)發(fā)出的命令后無(wú)數(shù)據(jù)，則下位機(jī)送出當(dāng)前板卡上的電量報(bào)警值。單元卡號(hào)為01～ 16，上位機(jī)發(fā)出命令時(shí)無(wú)數(shù)據(jù)項(xiàng)，下位機(jī)接受后 6 位表指針數(shù) (5 整 1小 )1 位狀態(tài)位．上位機(jī)發(fā)出命令后，等待接收數(shù)據(jù)，下位機(jī)返回的數(shù)據(jù)前面命令部分的采集板號(hào)和單元卡號(hào)應(yīng)與上位機(jī)發(fā)出的相一致。 顯示程序設(shè)計(jì) 167。 （ 2）電量不足顯示．當(dāng)某個(gè)房間所購(gòu)電量不足時(shí)， 3 位剩余電量與光本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 二極管均作閃動(dòng)顯示，亮、滅時(shí)聞為 200ms。下面對(duì)這兩個(gè)子程序 的功能及實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)介如下。 2)電量不足顯示處理。若=1，則有報(bào)警，發(fā)光二極管熄滅，并置熄滅時(shí)間． 4)表指針滅零顯示處理。 3)負(fù)荷報(bào)警顯示處理。 顯示緩沖區(qū)更新子程序 （ 1）主要功能 1)更新正常顯示數(shù)據(jù)。當(dāng)某個(gè)房間使用限用電器時(shí)，發(fā)光二極管閃動(dòng)報(bào)警。 3 位 LED 顯示房間號(hào)， 3 位 LED 顯示剩余電量， 6 位 LED 顯示表指針 (即用電量： 5 位整數(shù)，一位小數(shù) )； l 位發(fā)光二極管作報(bào)警顯示標(biāo)志。 通訊程序流程圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 通信數(shù)據(jù)處理子程序流程圖見圖 42。上位機(jī)發(fā)出命令時(shí)無(wú)數(shù)據(jù)項(xiàng)，下位機(jī)接受后的返回的表指針數(shù)XXXXXX 六位表指針數(shù)， — 位狀態(tài)位。 7） E6：對(duì)某采集板上某單元卡的電量報(bào)警值進(jìn)行設(shè)置。 6） E5：對(duì)某采集板上某單元卡的負(fù)荷報(bào)警值進(jìn)行設(shè)置?？刂崎_關(guān)的數(shù)據(jù)格式是OX(X 的位定義： 超負(fù)荷警， 剩余報(bào)警 開關(guān)狀態(tài)， 1 開、 0 關(guān) )．超負(fù)荷后，上位機(jī)發(fā)出合開關(guān)指令可清此位。如果上位機(jī)發(fā)出的命令 后無(wú)數(shù)據(jù)，則下位機(jī)送出當(dāng)前板卡上的表指針數(shù)。如果上位機(jī)發(fā)出的命令后無(wú)數(shù)據(jù)，則下位機(jī)送出當(dāng)前板卡上的電量數(shù)。房間號(hào)的數(shù)據(jù)格式是 0X 0X 0X 0X(第一位是樓號(hào)，后三位是房間號(hào)， BCD 碼 )．如果上位機(jī)發(fā)出的命令后帶數(shù)據(jù)，則下位機(jī)把房間號(hào)寫入當(dāng)前板卡對(duì)應(yīng)的存貯單元，同時(shí)返回此單元內(nèi)的房間號(hào)給上位機(jī)．如果上位機(jī)發(fā)出的命令后無(wú)數(shù)據(jù)，則下位機(jī)讀相應(yīng)的存貯單元，送出當(dāng)前板卡的房間號(hào)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 167。依據(jù) 68H 標(biāo)志 (房間開關(guān)狀態(tài) )調(diào)用讀開關(guān)狀態(tài)標(biāo)志到工作區(qū)，并打開、關(guān)斷相應(yīng)房間。依據(jù) 63H 標(biāo)志 (30 秒檢測(cè)周期到否 )決定是否檢查用電負(fù)荷，根據(jù)負(fù)荷狀態(tài)決定對(duì)用電房間進(jìn)行警告關(guān)斷或懲罰性關(guān)斷。 （ 5） 顯示更新。若 3 秒定時(shí)時(shí)間到，置更新顯示緩沖區(qū)標(biāo)志61H：若 30 秒定時(shí)時(shí)間到，置用電負(fù)荷檢查標(biāo)志。程序啟動(dòng)后，定時(shí)顯示中斷開始工作。 第一次上電啟動(dòng)：系統(tǒng)第一次啟動(dòng)。 167。在此僅對(duì)主程序各主要功能模塊作以簡(jiǎn)要說(shuō)明，并介紹負(fù)荷檢測(cè)與控制的工作原理。實(shí)時(shí)性容易滿足，特別是對(duì)于匯編語(yǔ)言編制的軟件。準(zhǔn)確性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)很重要，它直接影響系統(tǒng)的工作質(zhì)量。 可理解性、可維護(hù)性。軟件設(shè)計(jì)者應(yīng)把實(shí)際中各種可能的情況模擬出來(lái)，把各種各樣的干擾加上去，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的軟件才可能具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)這個(gè)電路 原理圖就能完成上位機(jī)與下位機(jī)的遠(yuǎn)程通信任務(wù)。 圖 39 存儲(chǔ)器的接線圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 167。 的應(yīng)用 24LC 16B 串行 EEPROM 與 CPU 之間的數(shù)據(jù)傳輸符合 I2C 總線規(guī)則，遵守雙向兩線制總線和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它的接線 ]21][20[ 如圖 39 所示。也稱為可編程地址輸入端，用于設(shè)定芯片地址。 WP:寫保護(hù)輸入端。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 167。 11) 數(shù)據(jù)保存時(shí)間 200 年 。 7) 頁(yè)寫周期的典型值為 2ms。 3) 低功耗 CMOS 技術(shù) 。在此系統(tǒng)中選用了 MICROCHIP 公司的帶 I2C 接口的 EEPROM 器件一24LC16B ]19][18[ 。 DS1302 與單片機(jī)的連接如圖 38 所示。中午 12 點(diǎn)到下午 2 點(diǎn) 。控制字節(jié)總是從最低位為開始輸出。邏輯 1 指定 RAM 數(shù)據(jù)。命令字節(jié)各位的定義如表 31 所示。 12) 可選的慢速充電 (至 CC1V )的能力 。 8) 8引腳 DIP 或可選的用于表面安裝的 8 引腳 SOIC 封裝 。 4) 用于時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)讀 /寫的單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送 。 167。 DS1302 與單片機(jī)之間采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到二個(gè)口線 : RST (復(fù) 位 )、 I/O(數(shù)據(jù)線 )SCLK(串行時(shí)鐘 )。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302 DS1302 ]17[ 是 DALLAS 公司推出的慢速充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM。來(lái)自單片機(jī) 89S52 的地址選通信號(hào) 、 、 、 通過(guò)譯碼器 74LS154 巡回選通由 425芯片構(gòu)成的三態(tài)輸出電路，實(shí) 現(xiàn)對(duì) 16 個(gè)采樣板電路的巡檢。另外輸入 7 個(gè)數(shù)據(jù)作為段控，這 7 個(gè)數(shù)據(jù)也為串行輸入串行輸出 ]16][15[ 。三 片 74HC595A 的第一片 74HC595A 的 SER 為 12位串行數(shù)據(jù)的輸入端，與單片機(jī)的 相連 。采用串行數(shù)據(jù)輸入，顯示速度相對(duì)較慢，實(shí)際使用時(shí)顯示效果穩(wěn)定、可靠。本系統(tǒng)采用 12 位 LED 顯示器 (房間號(hào) 3 位、剩余電量 3 位、用電量 6 位 )，通過(guò)聯(lián)線安置控制柜面板上。正常工作時(shí)，應(yīng)將復(fù)位端 CLR 與使能端 EN 分別接高電平、低電平。 74HC595A 的功能特點(diǎn) 74HC595A ]14[ 包含一個(gè) 8 位移位寄存器和一個(gè)帶有三態(tài)并行輸出的 D鎖存器，移位寄存器接收串行數(shù)據(jù)和提供串行輸出，移位寄存器也提供 并行數(shù)據(jù)到 8 位鎖存器，移位寄存器和鎖存有獨(dú)立的時(shí)鐘輸入。在 LED 顯示應(yīng)用領(lǐng)域中，一般要求控制芯片使用簡(jiǎn)單、功能多樣化、多級(jí)亮度調(diào)節(jié)、外圍電路精簡(jiǎn)可靠、譯碼與功率驅(qū)動(dòng)于一體。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 36 24LC16B 與單片機(jī) P0 口連接圖 167。 167。當(dāng)短路環(huán)斷開時(shí)， P1 口對(duì)應(yīng)的引腳為高電平，邏輯“ 1”，這樣在此系統(tǒng)中短路環(huán)的接法不同，就能區(qū)分不同的單片機(jī)。用單片機(jī)的 ， 經(jīng)光電禍合器 PS2501 與BH3023 相連，控制磁保持繼電器 BST902 的通與斷，從而控制對(duì)某個(gè)房間停電或送電 。 9) 3個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 。 .2KB 片內(nèi) EEPROM，可擦寫 10萬(wàn)次 。 3) 內(nèi)有看門狗定時(shí)器 。 單片機(jī)的選擇 采用單片機(jī)對(duì)反映電能的脈沖進(jìn)行采樣和數(shù)據(jù)處理，使電量的計(jì)算更加精確。來(lái)自單片機(jī) 、 的開、關(guān)控制信號(hào)經(jīng)光電隔離本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 送至 BH3023 的輸入端 B、 A，經(jīng)輸出端 QA、 OB 控制繼電器的通、斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)房間電源的開、關(guān)控制。電感L0、 L L2 等用于抑制電網(wǎng)干擾。該電路以 ADE7755 為核心實(shí)現(xiàn)對(duì)公寓各房間用電的計(jì)量，并將電能轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)送到單片機(jī)處理電路。 脈 沖 常 數(shù) 取 為1600imp/KWh，相應(yīng)用戶脈沖計(jì)數(shù)單元到 160 個(gè)脈沖時(shí)，相應(yīng)用戶的電量存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)容加上 度。在宿舍控電系統(tǒng)中， ADE7755 的輸出端 CF 經(jīng)光電耦合器 PS2501 連接到單片機(jī) AT89S52 的 引腳，如圖 32 所示。 ADE7755 的低頻輸出是通過(guò)對(duì)上述有功功率信息的累計(jì)產(chǎn)生，即在兩個(gè) 輸出脈沖之間經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的累加，因