【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)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(shí)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(yùn)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(shí)鐘寄存器等部分組成。為了防止電池能量的不必要浪費(fèi)，芯片出廠時(shí)通常關(guān)閉內(nèi)部振蕩器。在使用時(shí)要注意通過(guò)控制器將其打開。時(shí)鐘電路為本系統(tǒng)提供了時(shí)間基準(zhǔn)。它可以顯示當(dāng)前的時(shí)間狀態(tài)，為按峰平谷時(shí)間段顯示電能提供了時(shí)間基準(zhǔn)，它的114字節(jié)非易失靜態(tài)RAM為保存電能計(jì)算結(jié)果在斷電情況下而不丟失起到了極為重要的作用。該設(shè)計(jì)采用的是LM016L顯示模塊，LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，HD44780具有簡(jiǎn)單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍燈功能。LM016L與單片機(jī)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(gè)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(nèi)部操作自動(dòng)寫入DDRAM和CGRAM，或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為“1”時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接收指令數(shù)據(jù)，DDRAM用來(lái)存儲(chǔ)顯示的字符，能存儲(chǔ)80個(gè)字符碼，CGROM由8位字符碼生產(chǎn)57點(diǎn)陣字符160種和510點(diǎn)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(jiǎn)介 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)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(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。LM016L主要技術(shù)參數(shù)如下：顯示容量:162個(gè)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(shuō)明如表11所示表11 LM016L液晶顯示器的管腳說(shuō)明表管腳符號(hào)功能說(shuō)明1VSS一般接地2VCC接+5V電源3V0液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端4RSRS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器5R/WR/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)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(fù)極(2) LMO16L的指令說(shuō)明LMO16L液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)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(wú)效。指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)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(shè)計(jì)顯示是采用液晶顯示器LM016L進(jìn)行顯示， LM016L的功能、顯示原理以及使用方法將會(huì)在后文中介紹，P0口是一個(gè)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用的雙向I/O口，當(dāng)使用P0口訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口內(nèi)部已有上拉電阻，當(dāng)P0口作程序檢驗(yàn)，輸出指令字節(jié)時(shí)，必須外接上拉電阻。LM016L的控制信號(hào)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(diǎn)陣圖形式液晶由MN個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共168=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上6416個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，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(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由68或88點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)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(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)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(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)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(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)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(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)……直到32B顯示完.當(dāng)程序因受到干擾而彈飛到一個(gè)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán)中時(shí),系統(tǒng)將安全癱瘓 。本系統(tǒng)采用AT24C02芯片構(gòu)成WATCHDOG 。掉電存儲(chǔ)單元的作用是在電源斷開的時(shí)候，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的溫度值。AT24C02是ATMEL公司生產(chǎn)的2KB電可擦除存儲(chǔ)芯片，是8位電可擦除PROM，由2568位存儲(chǔ)器構(gòu)成，并具有兩線串行接口。遵循I2C總線協(xié)議與單片機(jī)通訊，額定電流為1mA，靜態(tài)電流10uA()，芯片內(nèi)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(guò)程、瞬間電壓降壓或存在瞬間干擾脈時(shí),WATCHDOG 電路都能正確地給出復(fù)位脈沖信號(hào),使系統(tǒng)恢復(fù)正常的運(yùn)行狀態(tài)，保證了鍋爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。AT24C02的引腳結(jié)構(gòu)如下圖所示，其管腳功能如下表所示。圖37 AT24C02的引腳結(jié)構(gòu)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(shí)鐘端WP寫保護(hù)輸入端VCC+NC無(wú)內(nèi)部鏈掉電存儲(chǔ)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(fù)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(jī)傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)開機(jī)時(shí)首先將存在AT24C02中的上下限溫度值保存在他們相應(yīng)的單元之中，當(dāng)進(jìn)行按鍵操作之后，確認(rèn)操作完畢之后將調(diào)整過(guò)的上下限值再送至AT24C02，將原來(lái)的數(shù)據(jù)覆蓋。 該控制電路由4個(gè)開關(guān)組成，其電路如下圖所示。4個(gè)開關(guān)分別用于調(diào)用設(shè)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(lái)調(diào)用當(dāng)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(diào)用出的菜單項(xiàng)目,便于用戶和管理人員查找核對(duì)信息,S4為確定鍵,當(dāng)確定要查找的信息時(shí),只要指向該欄目點(diǎn)擊確定即可.圖412鍵盤接口電源電路是整個(gè)系統(tǒng)能穩(wěn)定工作的前提和關(guān)鍵，系統(tǒng)中的各個(gè)單元電路都需要使用直流電源供電，本設(shè)計(jì)采用自制電源供電方式，將220V交流市電通過(guò)電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過(guò)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(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓，此直流電壓經(jīng)過(guò)W7805的穩(wěn)壓和電容的頻率補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)的芯片。Max485芯片起電平轉(zhuǎn)換的功能,使單片機(jī)的TTL電平與PC的RS485C電平達(dá)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(gè)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(hào)地線就能實(shí)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(jìn)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(zhǎng)為O．76,urn～1000,um，而0．76,urn～1．5∥肌范圍內(nèi)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(zhǎng)一般為0．88／』m～0．94,urn，落在近紅外光波段內(nèi)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(shè)計(jì)成本低，在電子產(chǎn)品中具有廣闊的潛力，因此被廣泛地應(yīng)用于智能儀器通信領(lǐng)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(lái)發(fā)出經(jīng)過(guò)調(diào)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(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送前置放大器放大。紅外發(fā)送電路的信號(hào)一般采用兩級(jí)調(diào)制，第一次調(diào)制采用脈碼調(diào)制，第二次調(diào)制是使用脈碼調(diào)制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射二極管，對(duì)于較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)可以省去第一調(diào)制電路，而以指令編碼信號(hào)來(lái)直接調(diào)制紅外光。(1)紅外線發(fā)射電路單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)發(fā)送通道發(fā)出的信號(hào)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(dāng)采用串行口輸出信號(hào)作為編碼信號(hào)時(shí)不能采用象編碼電路產(chǎn)生的信號(hào)一樣可以用不同的頻率代表“1，“0電平。這樣一來(lái)，由單片機(jī)輸出的編碼信號(hào)可以采用幅度鍵控調(diào)制。當(dāng)編碼脈沖為高電平“1時(shí)，載波信號(hào)輸出；當(dāng)編碼信號(hào)為低電平“0時(shí)，載波信號(hào)不輸出。已調(diào)信號(hào)為斷續(xù)的等幅高頻信號(hào)。調(diào)制電路中，載波信號(hào)的頻率遠(yuǎn)大于調(diào)制信號(hào)的頻率。在紅外通信中載波信號(hào)的頻率要為調(diào)制信號(hào)頻率的幾倍至幾十倍，而采用得較多的載波信號(hào)的頻率為38KHz。振蕩器電路采用NE555定時(shí)器時(shí)基電路構(gòu)成。載波信號(hào)由NE555時(shí)基電路的輸出腳輸出，調(diào)制信號(hào)V由單片機(jī)串行輸出口輸出的方波信號(hào)經(jīng)過(guò)反相器輸入到NE555的強(qiáng)迫復(fù)位引腳(MR)，當(dāng)V為高電平“1時(shí)，NE555時(shí)基電路被迫復(fù)位，其輸出引腳(OUT)輸出低電平“O”，即無(wú)信號(hào)輸出，當(dāng)V為低電平“0”時(shí)，NE555時(shí)基電路退出復(fù)位狀態(tài)，與電阻和電容構(gòu)成的載波振蕩器起振，其輸出引腳(OUT)輸出載波信號(hào)。圖43紅外通訊發(fā)射電路第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件模塊設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)的軟件必須根據(jù)單片機(jī)硬件基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的主軟件的質(zhì)量將直接影響到系統(tǒng)的性能指標(biāo)的完成。智能電能表軟件系統(tǒng)采用模