【文章內容簡介】 時制。(3)有128字節(jié)的非易失靜態(tài)RAM可供用戶使用，其中14字節(jié)為時鐘和控制寄存器，114字節(jié)為通用RAM(可存放重要的數(shù)據(jù)),有可編程方波輸出功能。(5)斷電情況下可運行10年以上而不丟失數(shù)據(jù)DS12887主要由振蕩器、電源控制、總線接口、周期中斷方波產(chǎn)生電路及日歷時鐘寄存器等部分組成。為了防止電池能量的不必要浪費，芯片出廠時通常關閉內部振蕩器。在使用時要注意通過控制器將其打開。時鐘電路為本系統(tǒng)提供了時間基準。它可以顯示當前的時間狀態(tài)，為按峰平谷時間段顯示電能提供了時間基準，它的114字節(jié)非易失靜態(tài)RAM為保存電能計算結果在斷電情況下而不丟失起到了極為重要的作用。該設計采用的是LM016L顯示模塊，LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，HD44780具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)字符移動，閃爍燈功能。LM016L與單片機MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，HD44780控制器有兩個8位寄存器，指令寄存器和數(shù)據(jù)寄存器顯示RAM。IR用于寄存器指令，只能寫入不能讀出；DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內部操作自動寫入DDRAM和CGRAM，或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為“1”時，液晶模塊處于內部模式，不響應外部操作指令和接收指令數(shù)據(jù)，DDRAM用來存儲顯示的字符，能存儲80個字符碼，CGROM由8位字符碼生產(chǎn)57點陣字符160種和510點陣字符32種。LM016L液晶顯示器的管腳如圖34所示。圖34 LM016L液晶顯示器的管腳圖 液晶顯示器LM016L的簡介 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、PDA移動通信工具等眾多領域。LM016L主要技術參數(shù)如下：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mmLM016L液晶顯示器管腳說明如表11所示表11 LM016L液晶顯示器的管腳說明表管腳符號功能說明1VSS一般接地2VCC接+5V電源3V0液晶顯示器對比度調整端4RSRS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時選擇指令寄存器5R/WR/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作6EE為使能端，下降沿使能7DB0低4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線0位 8DB1低4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線1位9DB2低4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線2位10DB3低4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線3位11DB4高4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線4位12DB5高4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線5位13DB6高4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線6位14DB7高4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線7位15BLA背光電源正極16BLK背光電源負極(2) LMO16L的指令說明LMO16L液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。指令2：光標復位，光標返回到地址00H。指令3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令6：功能設置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置。指令8：DDRAM地址設置。指令9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。 顯示電路圖本設計顯示是采用液晶顯示器LM016L進行顯示， LM016L的功能、顯示原理以及使用方法將會在后文中介紹，P0口是一個地址/數(shù)據(jù)復用的雙向I/O口，當使用P0口訪問外部存儲器和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口內部已有上拉電阻，當P0口作程序檢驗，輸出指令字節(jié)時，必須外接上拉電阻。LM016L的控制信號RS、RW、。顯示電路如圖35所示。圖35 顯示電路 液晶顯示器各種圖形的顯示原理(1) 線段的顯示點陣圖形式液晶由MN個顯示單元組成，假設LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共168=128個點組成，屏上6416個顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內容決定，當（000H）=FFH時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點；當（3FFH）=FFH時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。(2) 字符的顯示用LCD顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由68或88點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。(3) 漢字的顯示漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為5……右邊為6……根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對應的地址，設立光標，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標位置加1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié)……直到32B顯示完.當程序因受到干擾而彈飛到一個臨時構成的死循環(huán)中時,系統(tǒng)將安全癱瘓 。本系統(tǒng)采用AT24C02芯片構成WATCHDOG 。掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當前設定的溫度值。AT24C02是ATMEL公司生產(chǎn)的2KB電可擦除存儲芯片，是8位電可擦除PROM，由2568位存儲器構成，并具有兩線串行接口。遵循I2C總線協(xié)議與單片機通訊，額定電流為1mA，靜態(tài)電流10uA()，芯片內的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的DIP封裝，使用方便。系統(tǒng)在上電過程、瞬間電壓降壓或存在瞬間干擾脈時,WATCHDOG 電路都能正確地給出復位脈沖信號,使系統(tǒng)恢復正常的運行狀態(tài)，保證了鍋爐的正常運轉。AT24C02的引腳結構如下圖所示，其管腳功能如下表所示。圖37 AT24C02的引腳結構圖表38 AT24C02的管腳功能表名 稱功 能GND接地端SDA串行地址/數(shù)據(jù)I/O端SCL串行時鐘端WP寫保護輸入端VCC+NC無內部鏈掉電存儲電路如下圖所示。圖中兩電阻是上拉電阻，其作用是減少AT24C02的靜態(tài)功耗，由于AT24C02的數(shù)據(jù)線和地址線是復用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用兩根線SCL（移位脈沖）和SDA（數(shù)據(jù)/地址）與單片機傳送數(shù)據(jù)。當開機時首先將存在AT24C02中的上下限溫度值保存在他們相應的單元之中，當進行按鍵操作之后，確認操作完畢之后將調整過的上下限值再送至AT24C02，將原來的數(shù)據(jù)覆蓋。 該控制電路由4個開關組成，其電路如下圖所示。4個開關分別用于調用設置電能的上下限值，以及歷史數(shù)據(jù)。其中S1鍵為功能鍵,可以用來調用當前或歷史數(shù)據(jù),如月份用用電量,金額的菜單,S2,S3為上翻下翻鍵,可以指向從菜單欄中調用出的菜單項目,便于用戶和管理人員查找核對信息,S4為確定鍵,當確定要查找的信息時,只要指向該欄目點擊確定即可.圖412鍵盤接口電源電路是整個系統(tǒng)能穩(wěn)定工作的前提和關鍵，系統(tǒng)中的各個單元電路都需要使用直流電源供電，本設計采用自制電源供電方式，將220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器的兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓，此直流電壓經(jīng)過W7805的穩(wěn)壓和電容的頻率補償，便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。自制電源原理如圖31所示： 圖31直流穩(wěn)壓電源 通訊模塊 RS485通訊Max485是德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS485標準的芯片。Max485芯片起電平轉換的功能,使單片機的TTL電平與PC的RS485C電平達到匹配。串口通信的RS485C接口采用9針串口DB9,串口傳輸數(shù)據(jù)只要將兩個串口的“發(fā)送數(shù)據(jù)”與“接收數(shù)據(jù)”交叉連接，再加上信號地線就能實現(xiàn)。串口通信又分查詢和中斷兩種方式，在本系統(tǒng)中，通訊數(shù)據(jù)不固定，數(shù)據(jù)量大，所以采用中斷方式進行通訊,具體電路圖32所示圖32 RS485通訊紅外光波是一種電磁波，其波長為O．76,urn～1000,um，而0．76,urn～1．5∥肌范圍內的紅外光稱為近紅外光。紅外線通訊中使用的紅外光就是近紅外光。使用近紅外光的原因就是目前的紅外發(fā)射器件(紅外發(fā)光二極管)與紅外接受器(光敏二，三極管及光電池)的發(fā)光與受光峰值波長一般為0．88／』m～0．94,urn，落在近紅外光波段內而且二者的光譜恰好重合，能很好地匹配，可獲得較高的傳輸效率及較好的可靠性。電能表與手持抄錄器之間的通信方式采用紅外線通信。紅外線通信方式可靠性高，保密性好，設計成本低，在電子產(chǎn)品中具有廣闊的潛力，因此被廣泛地應用于智能儀器通信領域。紅外線通信系統(tǒng)由紅外發(fā)射電路和紅外接收電路兩部分組成。紅外發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調制的紅外光波。紅外接收電路由紅外發(fā)光二極管，三極管或硅光電池組成。它們將紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外光轉換為相應的電信號，再送前置放大器放大。紅外發(fā)送電路的信號一般采用兩級調制，第一次調制采用脈碼調制，第二次調制是使用脈碼調制信號去驅動紅外發(fā)射二極管，對于較簡單的系統(tǒng)可以省去第一調制電路，而以指令編碼信號來直接調制紅外光。(1)紅外線發(fā)射電路單片機的串行數(shù)據(jù)發(fā)送通道發(fā)出的信號脈沖的寬度是根據(jù)串行口初始化程序中指定的波特率確定的，所以當采用串行口輸出信號作為編碼信號時不能采用象編碼電路產(chǎn)生的信號一樣可以用不同的頻率代表“1，“0電平。這樣一來，由單片機輸出的編碼信號可以采用幅度鍵控調制。當編碼脈沖為高電平“1時，載波信號輸出；當編碼信號為低電平“0時，載波信號不輸出。已調信號為斷續(xù)的等幅高頻信號。調制電路中，載波信號的頻率遠大于調制信號的頻率。在紅外通信中載波信號的頻率要為調制信號頻率的幾倍至幾十倍，而采用得較多的載波信號的頻率為38KHz。振蕩器電路采用NE555定時器時基電路構成。載波信號由NE555時基電路的輸出腳輸出，調制信號V由單片機串行輸出口輸出的方波信號經(jīng)過反相器輸入到NE555的強迫復位引腳(MR)，當V為高電平“1時，NE555時基電路被迫復位，其輸出引腳(OUT)輸出低電平“O”，即無信號輸出，當V為低電平“0”時，NE555時基電路退出復位狀態(tài)，與電阻和電容構成的載波振蕩器起振，其輸出引腳(OUT)輸出載波信號。圖43紅外通訊發(fā)射電路第四章 系統(tǒng)的軟件設計 系統(tǒng)軟件模塊設計 單片機系統(tǒng)的軟件必須根據(jù)單片機硬件基礎進行設計。系統(tǒng)的軟件設計是一個系統(tǒng)的主軟件的質量將直接影響到系統(tǒng)的性能指標的完成。智能電能表軟件系統(tǒng)采用模