【正文】 本文在分析了單片機 80C196KC 的系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，通過對 SJA1000 的詳細分析，利用 CAN 總線來實現(xiàn)變壓器終端的通訊。其次，由于某些地址線和數(shù)據(jù)線走得距離比較長，在單片機的數(shù)據(jù)和地址線上應加緩沖器（74LS245） ，保證數(shù)據(jù)和地址的正確讀入和寫出，在緩沖器的輸入端最好有上拉電阻。由于外設(shè)復位的速度比較慢，可能當80C196KC 已經(jīng)開始執(zhí)行程序了，但外設(shè)還沒有復位好，為了解決這個問題，在復位信號后加一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器以延長復位信號，如圖 13。由于控制的是電力設(shè)備，干擾很大，所以輸入輸出的時候都要加上光電隔離器，光電隔離器的作用是將輸入輸出的地與系統(tǒng)的地隔離開來，這樣外部地上的干擾就不會串入系統(tǒng)內(nèi)部，影響儀器的正常工作 [14]。當鍵盤上某一個鍵閉合時，則該鍵所對應的列線與行線短路。芯片連接圖 10 如下。80C196KC 的 TXD,RXD 與 MAX232 的 T1IN,R1IN 管腳相連，MAX232 將發(fā)送的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 RS232C 標準的電平信號發(fā)送到接收端，產(chǎn)生發(fā)送中斷，供單片機處理；反之 MAX232 將接收的 RS232C 標準的電平信號轉(zhuǎn)換為串行的數(shù)據(jù)傳給 80C196KC，產(chǎn)生接收中斷，供單片機處理，這樣就完成了 RS232 接口通信功能 [12]。 RS232 通訊接口RS232C 接口標準簡述：RS232C 標準時美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）與 BELL 等公司一起開發(fā)的 1969 年公布的通信協(xié)議。在串行通信中，數(shù)據(jù)通常是在兩個站（如微機、終端等）之間進行傳送，按照數(shù)據(jù)流的方向及對線路的使用方式可以分為以下幾種基本的傳輸方式：單工傳輸方式,半雙工傳輸方式,全雙工傳輸方式,多工傳輸方式。為了躲開這些保留單元，其他物理存貯器都映射到 8000~FFFFH 邏輯空間?？蓪ぶ贩秶鷥?nèi)的外部存貯器的擴展方法比較簡單，超過尋址范圍擴展外部存貯器時，在硬件和軟件上都需要有一些特殊的考慮。漢字顯示有兩種方式，即文本方式下的漢字顯示和圖形方式下的漢字顯示。當 MCU 讀寫數(shù)組時，還要判斷 STA2 或 STA3 狀態(tài)。并可允許 MPU 隨時訪問顯示緩沖區(qū)，甚至可以進行位操作。圖 7 DS12887 的硬件連接 LCD 實時顯示電路液晶顯示器由于具有顯示信息豐富，功耗低，體積小，重量輕等優(yōu)點，因而是單片機應用系統(tǒng)中最理想的顯示器件，近年來被廣泛的用于單片機控制的智能儀器、儀表、工業(yè)控制領(lǐng)域和家用電器當中。DS12887 與 IBM AT 計算機的時鐘相兼容，支持 Intel 和 Motorola 兩種總線方式，MOT 管腳是總線選擇端，接地時選擇 Intel 總線方式。DV2～DV0三位用來控制時鐘振蕩器的開關(guān)等，RS3～RS0 則控制輸出方波的頻率。總線兩端各有一個 120Ω 的電阻，對于匹配總線阻抗起著相當重要的作用,否則，數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠性大大降低，甚至無法通信[8]。SJA1000 的硬件連接如圖 4。圖 3 SJA1000 的功能方框圖 (1) 接口管理邏輯：它接收來自微控制器的命令，分配控制信息緩存器，并為微控制器提供終端和狀態(tài)信息。由于這些控制需檢測及交換大量的數(shù)據(jù)，采用硬接信號線的方式不但煩瑣、昂貴，而且難以解決問題，采用 CAN 總線上述問題便得到很好的解決。除了高速輸入/輸出器外，MCS96還有5個8位的I/O口。 A/D轉(zhuǎn)換器及PTS外設(shè)MCS96單片機有一個8通道的10位可變（變?yōu)?位）的逐次逼近的A/D轉(zhuǎn)換器，它由一個8通道的模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、一個采樣/保持電路、一個10位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、A/D結(jié)果寄存器和控制邏輯組成，使得它特別適用于多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，智能儀器，控制系統(tǒng)等應用領(lǐng)域。其中，00H～017H是專用寄存器區(qū)，除了P3和P4外，其他所有的片外設(shè)裝置都由這些專用寄存器控制。定時器2根據(jù)外部引腳的觸發(fā)信號而計數(shù)，實際上是一個外部事件計數(shù)器。它提供 4 種總線控制方式：標準總線控制方式，寫選通方式，地址有效選通方式，地址有效且寫選通方式。同時，由于可通過專用的寄存器來直接控制 I/O 口，也就加速了輸入/輸出過程。3 硬件實現(xiàn) 80C196KC 的體系結(jié)構(gòu)和硬件描述由于變壓器監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)存貯、處理及通訊都是由 80C196KC 來完成的，這里，首先來了解 80C196KC 的原理。系統(tǒng)時鐘由可編程萬年歷時鐘芯片 DS12887 提供，同時由控制中心精確對時。兩部分通過雙口 RAM 進行數(shù)據(jù)的交換和通訊。(5)終端有當?shù)刈哉{(diào)試功能。統(tǒng)計電壓合格率，統(tǒng)計失電時間，記錄及上報失電的起始和終止時間（時間記錄精確到分） 。采集電能表脈沖或多功能電能表信息，實現(xiàn)有功電能量、無功電能量的測量。在文章的最后給出了在具體設(shè)計中應該注意的問題。傳統(tǒng)的電路測試是靠分立的儀器組合完成的，如功率裝置、波形監(jiān)測裝置、諧波分析裝置等。世界各國紛紛制定了日益完善的電能質(zhì)量標準，根據(jù)這些標準來判斷電能質(zhì)量的優(yōu)劣。系統(tǒng)采用以 80C196KC 來控制各模塊的設(shè)計思想。 keyboard interface。它與輸電網(wǎng)自動化(輸電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng))的監(jiān)控信息采集內(nèi)容相比較，具有系統(tǒng)規(guī)模大，涉及到的現(xiàn)場自動化設(shè)備數(shù)量大，種類繁多，從而導致遠方饋線終端采集的信息量大，種類繁多，不僅在傳統(tǒng)“四遙”方面信息內(nèi)容有所變化，而且還新增加了許多配電網(wǎng)中特有的信息。之所以選擇它，是因為 80C196KC 特別擅長于進行各種控制，而且它本身集成了許多的外設(shè)，這樣就節(jié)省了很多資源。其中電壓的輸入范圍是 0～260V，電流的輸入范圍是 0～5A，電壓及電流的采樣精度是177。(2)接收上一級的校對命令，時鐘日走時誤差≤1s，終端自身時鐘的日走時誤差≤5s。(4)能與上級站或主站控制終端通信，將采集和處理的信息向上發(fā)送并接受上級站或主站控制終端的命令。變壓器監(jiān)測終端通過采集這些參數(shù)，計算并判斷電能質(zhì)量的優(yōu)劣，同時與監(jiān)測主站進行通訊，接收主站下達的各種命令，傳送主站所需的各種參數(shù)，達到實時監(jiān)控的目的。DSP 同時控制 A/D 的采集，且把采集后的數(shù)據(jù)進行公式計算和 FFT 運算，以實現(xiàn)對各種參數(shù)的檢測，并把頻率、電壓、電流、有功功率、無功功率和諧波存入雙口RAM 并置位標志位。終端響應主站以 101 通訊規(guī)約發(fā)送的控制命令及各項設(shè)置命令，并按照一定的格式把主站需要的數(shù)據(jù)發(fā)送給主站。Intel 的 CHMOS 16 位單片機有很多型號，集成在單片內(nèi)的“外圍設(shè)備”花樣繁多，80C196KC 就嵌入了時鐘發(fā)生器，I/O 口，A/D 轉(zhuǎn)換器，PWM，串行口，定時/計數(shù)器，監(jiān)視定時器，高速輸入/輸出器、還有外設(shè)事務服務器 PTS 等外設(shè)，系統(tǒng)框圖見圖 2。 圖 2 80C196KC 的基本方框圖80C196KC 能提供幾種類型總線信號。其中非屏蔽中斷NMI、軟件陷阱TRAP和非法操作碼中斷是3種特殊的中斷源，各用了1個專門的中斷向量，其余25個中斷源分享另外15個中斷向量。復位時，程序?qū)?080H單元開始執(zhí)行。 全雙工串行口MCS96單片機具有與MCS51單片機兼容的全雙工串行口。 高速輸入器HIS/高速輸出器HSO高速輸入器HIS用于記錄某個外部事件發(fā)生的時間，時間基準由定時器1提供，共可記下8個事件。國外已有許多大公司的產(chǎn)品采用了這一技術(shù)。SJA1000 是目前市場上用的較廣泛的一款 CAN 控制器，它在以往的 CAN 控制器上增添了一些新的功能 [5,6]：(1) 標準結(jié)構(gòu)和擴展結(jié)構(gòu)信息的發(fā)送和接收(2) 增加了接收 FIFO（64 字節(jié)）(3) 在標準和擴展格式中都有單/雙接收過濾器（含接收代碼和接受屏蔽寄存器）(4) 增加了讀/寫訪問的錯誤計數(shù)器(5) 可編程的錯誤限制報警(6) 由功能位定義的仲裁丟失中斷 控制器主要由下述幾部分構(gòu)成：(1) 接口管理邏輯：它接收來自微控制器的命令，分配控制信息緩存器，并為微控制器提供終端和狀態(tài)信息。(6) 收發(fā)邏輯：用來控制輸出驅(qū)動器。82C250 的主要特性 [7]：(1) 與 ISO/DIS11898 標準全兼容(2) 高速（最高可達 1MBPS）(3) 具有抗工作環(huán)境下的瞬間干擾，保護總線能力(4) 降低射頻干擾(5) 低電流待機方式(6) 防護電源與地之間發(fā)生短路 SJA1000 和 82C250 的硬件連接SJA1000 和 82C250 的硬件連接如圖 5 所示。128RAM 中，有 14 個字節(jié)是時鐘和控制寄存器，另 114 個字節(jié)作為通用寄存器使用。C 寄存器的各位都是標志位，PF、AF、UF 分別是周期中斷、鬧鈴中斷和刷新中斷的標志位，當中斷條件滿足時，產(chǎn)生中斷并置位標志位。ALE 信號提供給DS12887 作為鎖存信號，讀寫線分別連接 DS 和 AS 管腳。（3） T6963C 的占空比可從 1/6 到 1/128。每次操作前最好先進行狀態(tài)字的檢測。 表 2 LCD 的四種顯示方式N1 N0 D1 D2 指令代碼 功能0 0 低字節(jié) 高字節(jié) 40H 文本區(qū)首址0 1 字節(jié)數(shù) 00H 41H 文本區(qū)寬度（字節(jié)數(shù)/行）1 0 低字節(jié) 高字節(jié) 42H 圖形區(qū)首址1 1 字節(jié)數(shù) 00H 43H 圖形區(qū)寬度（字節(jié)數(shù)/行）文本區(qū)和圖形區(qū)首地址對應顯示屏上左上角字符或字節(jié)位，修改該地址可以產(chǎn)生卷動效果。MCU利用數(shù)據(jù)總線與控制信號直接采用I/O設(shè)備訪問形式控制T6963C類液晶顯示模塊。把 256KB 存貯器劃分為 8 頁，每頁為 32KB 或 16KW。（2）行通信的信息格式有異步和同步信息格式，與此對應，有異步串行通信和同步串行通信兩種方式。在異步通信方式下，接口電路能在發(fā)送時自動生成和接收時自動去掉啟/停位，在面向字符