【正文】 和 82C250 的硬件連接 .....................................10 定時監(jiān)測電路 .......................................................10 LCD 實時顯示電路 ....................................................12 數(shù)據(jù)的分頁存貯 ......................................................15 RS232 和 RS485 通訊接口電路 ..........................................16 串行通訊........................................................16 RS232 通訊接口 ..................................................16 鍵盤及輸入輸出電路 .................................................17 復(fù)位及電源監(jiān)控電路 .................................................19 系統(tǒng)調(diào)試過程分析 ...................................................20結(jié)束語 ...................................................................21參考文獻 .................................................................22基于 CAN 總線的變壓器監(jiān)測終端硬件設(shè)計1 引言隨著城市農(nóng)村電網(wǎng)的改革，以及對電力需求的增加，供電質(zhì)量的需求提高，電力部門的經(jīng)濟效益將越來越取決于對供用電各環(huán)節(jié)進行管理的細致程度，加強對配電變壓器的管理是提高電網(wǎng)運行水平的有效途徑之一?；?CAN 總線的變壓器監(jiān)測終端硬件設(shè)計摘 要 本文針對現(xiàn)在監(jiān)測系統(tǒng)的要求，首先討論了本設(shè)計的產(chǎn)生、應(yīng)用背景和設(shè)計要求，接著討論了電網(wǎng)質(zhì)量監(jiān)測的集成系統(tǒng)的實現(xiàn)原理，設(shè)計了一種基于 80C196KC 的硬件電路，該系統(tǒng)主要有 DS12887 的硬件連接模塊，LCD 實時顯示模塊，RS232 硬件連接模塊，SJA1000 和 82C250 的硬件連接,鍵盤接口電路模塊，復(fù)位電路模塊組成。同時電力市場的發(fā)展，使得電力系統(tǒng)對于電能質(zhì)量的管理越來越受到重視，用戶對于電力系統(tǒng)的供電可靠性的要求也越來越高。在國外，很多國家都制定了有關(guān)電力信號采集和數(shù)據(jù)通訊的標(biāo)準(zhǔn)，最近我國也制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn) IEC6087C5101（配電自動化系統(tǒng)中的信息采集與通信規(guī)約） ，這將大大提高通訊的標(biāo)準(zhǔn)化，有效的改善了裝置的通用性。本文詳細分析了 80C196KC 的原理，闡述了利用 80C196KC 和各種外設(shè)芯片來實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、處理、顯示和通訊，接著討論了 CAN 總線，并分析了通過 SJA1000CAN 控制器實現(xiàn) CAN 通訊的原理、方式和過程。％，要求能耐浪涌電壓 1200V。(3)當(dāng)電壓、電流連續(xù)超整定值時，記錄并上報其極限值、發(fā)生的起始時間和終止時間（時間記錄精確到分） ，至少記錄最近 5 次。接受并執(zhí)行遙控指令及控制繼電器的開、合動作，并具有越限報警、過壓壓、欠、缺相、缺零、諧波越限、保護閉鎖及當(dāng)?shù)乜刂乒δ?。DSP 負責(zé)進行數(shù)據(jù)的采集及處理，而80C196KC 負責(zé)進行數(shù)據(jù)的存貯處理及通訊。一旦上電，80C196KC 單片機將自動的從 EPROM 中讀取程序，進行操作。系統(tǒng)的電源部分采用開關(guān)電源模塊，使裝置能在較寬的電壓范圍內(nèi)正常工作。該 CPU 在結(jié)構(gòu)上的最大特點是：RALU 沒有采用習(xí)慣的累加器結(jié)構(gòu)，改用寄存器－寄存器結(jié)構(gòu)，CPU 的操作直接面向 256 字節(jié)的寄存器空間（由 232 字節(jié)的寄存器陣列和 24 字節(jié)的專用寄存器構(gòu)成），消除了一般結(jié)構(gòu)中存在的累加器的“瓶頸”效應(yīng)，提高了操作速度和數(shù)據(jù)吞吐能力。這 3 根控制線所實現(xiàn)的功能由 和 決定。 定時器80C196KC有2個16位定時器和4個軟件定時器，其中定時器1在系統(tǒng)中作實時時鐘用，系統(tǒng)運行時不停地循環(huán)計數(shù)。表1 80C196KC存貯器布局00H～1FFH單元包含寄存器陣列、專用寄存器和256字節(jié)的附加RAM。串行口可利用內(nèi)部的專門的波特率發(fā)生器?！案咚佟币馕吨@些功能是“自動地”（相對于定時器）實現(xiàn)地，無需CPU的干預(yù)。眾所周知，現(xiàn)代汽車越來越多的采用電子裝置控制，如發(fā)動機的定時、注油控制、加速、剎車控制（ASC）及復(fù)雜的抗鎖定剎車系統(tǒng)（ABS）等。SJA1000 的功能方框圖如圖 3 所示。(8) 控制器接口邏輯：它是與外部微控制器的接口，SJA1000 可直接與多種微控制器接口。串行數(shù)據(jù)通過光隔離放大器 6N137，250 將發(fā)送的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 CAN 總線標(biāo)準(zhǔn)的差分電平信號發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，82C250 將接收的 CAN 總線標(biāo)準(zhǔn)的差分電平信號轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，傳給SJA1000，完成 CAN 總線通信功能。寄存器 A 的 UIP 位是標(biāo)志位，當(dāng) UIP=1 時，表示要開始新一輪的刷新。D 寄存器的最高位 VRT 表示了芯片內(nèi)部鋰電池是否還有電，正常工作時，讀數(shù)為1。芯片的硬件連接如圖 7。（5）T6963C 具有內(nèi)部字符發(fā)生器 CGROM，共有 128 個字符，T6963C 可管理 64K RAM，作為顯示緩沖區(qū)及字符發(fā)生器 CGRAM。當(dāng) MCU 一次讀寫指令和數(shù)據(jù)時，STA0 和 STA1 要同時有效——處于“準(zhǔn)備好”狀態(tài)。清除 RAM 顯示區(qū)就是將 00H 以自動寫指令循環(huán)寫入 RAM 地址區(qū)。圖 9 LCD 直接訪問方式接口電路 數(shù)據(jù)的分頁存貯80C196KC 總的尋址空間為 64KB，由于系統(tǒng)的外設(shè)很多，必須給每個外設(shè)分配唯一的地址，這樣才能進行芯片的選通。應(yīng)該注意的是，MCS96 系列單片機的低地址部分（0000H~7FFFH）包括有保留的存貯區(qū)，如中斷向量區(qū)，芯片配置字節(jié)，密鑰，復(fù)位后程序執(zhí)行的起始單元等，這些保留單元只應(yīng)該出現(xiàn)在一個頁面上，我們把這個頁面稱為主頁（或 0 頁） ，它的邏輯地址就是 0000H~7FFFH。（4）為降低通信線路的成本和簡化通信設(shè)備，可以利用現(xiàn)存的信道（如電話，電報信道），配備適當(dāng)?shù)耐ㄐ沤涌?，便可在任何兩點實現(xiàn)串行通信。通訊時還要進行可靠性檢驗，在發(fā)送時，接口電路自動生成奇偶校驗位；在接收時，接口電路檢查字符的奇偶校驗位或其他校驗碼，以確定是否發(fā)生傳送錯誤。MAX232 芯片是常用的 RS232C 與 TTL 電平轉(zhuǎn)換芯片，它的內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，只需+5V 電源便可實現(xiàn) RS232C 與 TTL 電平轉(zhuǎn)換，使用起來十分方便，一個芯片可連接兩對收/發(fā)信號線。寄存器的最高位用于選擇波特率發(fā)生器的輸入頻率源，最高位為 1，選用 XTAL1 頻率（即振蕩器頻率） ，否則選用 T2CLK 引腳的外部頻率。 輸出接口輸 入 接 口 0行1行2行3行1列 2列 3列 4列+5V數(shù) 據(jù) 總 線接 CPU圖 11 4*4 的鍵盤結(jié)構(gòu)圖圖中列線通過電阻接+5V，當(dāng)鍵盤沒有鍵閉合時，所有的行線和列線斷開，列線都呈高電平。作為智能儀器，對外設(shè)的控制是一個重要的環(huán)節(jié)，因此有很多的輸入輸出信號。不管哪種情況下產(chǎn)生的復(fù)位信息，都會使/RESET 引腳的電位變低，因而板上的其他芯片就可以利用它的復(fù)位信號。（2）由于外掛的設(shè)備比較多，雖然每個設(shè)備功耗并不大，但是，總的功耗卻不小，故電源線一定要盡可能的粗，這樣，有利于降低阻抗，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和正常的工作。結(jié)束語變壓器監(jiān)測終端主要用于監(jiān)測居民小區(qū)供電變壓器的工作參數(shù),它采集電力網(wǎng)絡(luò)參數(shù)并將這些參數(shù)經(jīng)過處理后反饋給控制站，然后控制站采取相應(yīng)的措施以保證各種設(shè)備正常穩(wěn)定地運行，并與配電自動化主站進行通信，提供配電系統(tǒng)運行監(jiān)視及控制所需的信息，執(zhí)行主站給出的對配電設(shè)備的調(diào)節(jié)和控制，接收上一級的命令。詳細闡述了變壓器監(jiān)測終端的 DS12887 的硬件連接模塊，LCD 實時顯示模塊，RS232 硬件連接模塊，SJA1000 和 82C250 的硬件連接,鍵盤接口電路模塊，復(fù)位電路模塊的原理和電路實現(xiàn)。（3）CAN 總線接口不能單獨調(diào)試，必須與另外一端 CAN 控制器的試驗板聯(lián)調(diào)，單獨調(diào)試的時候，CAN 控制器報錯并自動的退出總線。圖 13 多片復(fù)位電路系統(tǒng)要實時監(jiān)控電壓的變化，一旦停電要馬上記錄掉電時間，這需要專門的電源監(jiān)控芯片，MAX706 就是這種芯片。下圖就是用一路輸出控制繼電器的硬件接線如圖 12。工作時，首先在 CPU 的控制下，使行線為低電平，其余三根行線為高電平，讀列線狀態(tài)，如果列線都為高電平，則 0 行沒有鍵閉合。 圖 10 RS232 硬件連接圖 鍵盤及輸入輸出電路作為小型的智能儀器，鍵盤是不可或缺的一部分，它是最常見的數(shù)據(jù)或指令輸入外設(shè)，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、操作簡明、標(biāo)示明顯等。MCS96 的串口與 MCS51 的串口相兼容，它有 4 種操作模式，3 種是異步的，1 種是同步的。它適合于數(shù)據(jù)傳輸率在 0 至 20220b/s 范圍內(nèi)的通信，它具有以下特性 [11]：機械特性：RS232C 接口是單端發(fā)送，單端接收，傳輸線上允許一個驅(qū)動器和一個發(fā)送器。串行通訊的基本任務(wù)就是進行串/并轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)的外設(shè)存貯器包括 1 片 32KB 的 EPROM 27256,1 片 128KB 的 SRAM，2 片 1KB的雙口 RAM，時鐘 DS12887，8255，LCD 和 CAN 控制器，后四種由 138 譯碼產(chǎn)生選通信號。鑒于 80C196KC 是帶