【文章內容簡介】 成將 TTL 電平轉換為 RS－485 電平的功能。其引腳結構圖如圖 所示。從圖中可以看出,MAX485 芯片的結構和引腳都非常簡單，內部含有一個驅動器和接收器。RO 和 DI 端分別為接收器的輸出和驅動器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的 RXD 和 TXD 相連即可；/RE 和 DE 端分別為接收和發(fā)送的使能端，當/RE 為邏輯 0 時，器件處于接收狀態(tài)；當 DE 為邏輯 1 時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因為 MAX485 工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機的一個管腳控制這兩個引腳即可；A 端和 B 端分別為接收和發(fā)送的差分信號端 ,當 A 引腳的電平高于 B 時，代表發(fā)送的數據為 1；當 A 的電平低于 B 端時，代表發(fā)送的數據為 0。在與單片機連接時接線非常簡單。只需要一個信號控制 MAX485 的接收和發(fā)送即可。同時將 A 和 B 端之間加匹配電阻，一般可選 100Ω 的電阻。圖 MAX485 引腳結構圖③接口電路設計由于采集模塊既要接收樓宇集中器的控制命令，又要將采集的水表數據傳輸給樓宇集中器，因此采集模塊與樓宇集中器之間需要進行全雙工通信，所以采集模塊系統(tǒng)中需要兩片 MAX485。硬件接口電路如圖 所示。通信接口電路工作原理：RXD 和 TXD 是 W77LE58 的串口數據接收端和發(fā)送端。當采集模塊從 TXD 口發(fā)送數據時，U3 工作在發(fā)送方式下，通過 U3 將 TTL 電平轉換成 RS485 電平進行長距離傳輸之后，與樓宇集中器的負責接收的 MAX485芯片的 A、B 端相接；當樓宇集中器發(fā)送控制命令時，通過樓宇集中器的 MAX485芯片長線傳輸之后，接到 U4 的 AB1 端，通過 U4 將 RS485 電平轉換成 TTL電平，送入 W77LE58 的 RXD 口，完成數據的接收。圖 采集模塊的通信接口電路 微處理器單元本單元采用的微處理器芯片是臺灣華邦公司生產的 W77LE58。W77LE58 特點：⑴W77LE58 帶有的兩個增強性的串口在功能上均和 8052 系列的串口相似，甚至 W77LE58 的兩個串口可以工作在不同的模式。這里，需要注意的是串口可以用定時器 1 或 2 作為波特率的發(fā)生器，而串口 1 就只能用定時器 1 作為波特率發(fā)生器。⑵工作電壓范圍寬，在 ～ 之間。⑶它提供比現有 MCS51 微控制器性能/速度比更快 3 倍的超高速 Turbo 51單片機，時鐘頻率高達 25MHz。⑷它的腳位與指令集完全兼容 80C51 微控制器系列，除了相容 80C51 現有功能外，更增加許多特性。⑸指令系統(tǒng)與 MCS51 完全兼容。⑹3 個 16 位的片內定時器。⑺4 組 8 位的 I/O 口。⑻多次可編程的 32K Flash。⑼256 字節(jié) RAM，1K 字節(jié) SRAM。W77LE58 的引腳圖如圖 所示。圖 W77LE58 的引腳圖W77LE58 單片機有 4 個雙向 8 位輸入輸出口 P0～P3 口，每一個都由口鎖存器，輸出緩沖器和輸入緩沖器組成。它們的口鎖存器結構相同，但輸入和輸出驅動器的結構不同。PP2 、P3 口內部沒有拉高電路，稱三態(tài)雙向 I/O 口。PPP3 可以驅動四個 LSTTL 電路，P0 口可以驅動 8 個 LSTTL 電路。P0 口：P0 口的字節(jié)地址為 80H，位地址位 80H~87H?？诘母魑豢诰€具有完全相同但又互相獨立的邏輯電路，對于內部有程序存貯器的單片機，P0 口可以做為輸入或者輸出口使用，直接連外部的輸入，輸出設備，也可作為系統(tǒng)擴展的地址/數據總線口，對于內部設有程序存貯器的單片機， P0 口只能作為地址/數據總線使用。P1 口：P1 口的地址為 80H，位地址為 90H~97H。輸出時，將“1” 寫入 P1 口的某一位鎖存器，則 端上的輸出場效應管截止，該位的輸出引腳內部的拉高電阻拉成高電平，輸出“1” 。將“0” 寫入口鎖存器，輸出場效應管導通，引腳內輸出低電平，輸出“0”。P1 口某一位作為輸入線時，該位的口鎖存器必保持“1”，使場效應管截止，該位引腳由內部拉高電路拉成高電平，也可有外部的電路拉成低電平。CPU 讀 P1 引腳狀態(tài)時實際就是讀出外部電路的輸入信息。P2 口：P2 口的字節(jié)地址為 A0H，位地址為 A0H~A7H 供系統(tǒng)擴展時作高 8位地址線用，如果沒有系統(tǒng)擴展，例如使用 8051 單片機不擴展外部存貯器時，P2 口也可以作為用戶 I/O 口線使用。在實際應用中 P2 口往往作為為系統(tǒng)提供高位地址使用。P3 口：P3 口的字節(jié)地址為 B0H，位地址為 B0H~B7H 是雙功能口，該口的每一位均可獨立地定義為第一 I/O 功能或者第二 I/O 功能。作為第一功能使用時，口的結構與操作與 P1 口相同。但因為 P3 口經常作為系統(tǒng)的第二功能使用。所以在 P3 口上增加了一個第二功能控制邏輯。W77LE58 最小系統(tǒng)如圖 所示，其中 KKKK4 為上拉電阻，ST 為 晶振。圖 W77LE58 最小系統(tǒng) 樓宇集中器樓宇集中器是用戶水表和小區(qū)集中器之間的一個中轉站，其作用如下：匯集各用戶水表的數據，即各用戶用水量，同時還周期性的檢測各用戶水表的工作狀態(tài)，并保存以備上一級調用。把匯集來的各用戶用水量和水表狀態(tài)送往上一級，即小區(qū)集中器。樓宇集中器由電源電路、微處理器、看門狗電路、前向和后向通信接口電路，備用電源組成，其結構框圖如圖 所示。各電路功能如下：前向通信單元：該通信單元實現樓宇集中器和各用戶水表前端之間的通信。其電路原理和用戶水表前端通信單元一樣。樓宇集中器和用戶水表前端之間的通信結構是主從式總線結構。后向通信單元：該單元和用戶水表前端通信一樣，是樓宇集中器與小區(qū)集中器之間的通信接口電路?？撮T狗電路：該單元和前一級的 X5045 單元一樣。備用電源：本級備用電源的目的就是當本級出現掉電情況時，備用電源能使微處理器繼續(xù)工作一段時間，特別是在把匯集的數據存儲 E2PROM 之中的操作。圖 樓宇集中器結構框圖微處理器：該處理器和上一級一樣，均是采用 W77LE58 芯片。本級就用到了該芯片具有兩串口的特點。其中一個串口通過 RS485 總線與前端采集塊通信，另一個串口通過 RS485 總線與后端的小區(qū)集中器通信。定時電路：定時電路是由專門的定時芯片設計而成的，其目的是觸發(fā)微處理器周期性采集各用戶的用水量以及各水表的工作狀態(tài)，這個周期為十分鐘，即每隔十分鐘，樓宇集中器就會對各用戶水表進行巡檢，并提供初始的根據命令提供初始的水表數據采集時間，系統(tǒng)選用的芯片為 PCF8583。PCF8583 是一種帶有 I2C 總線接口，內帶有 2568 位靜態(tài) RAM 的日歷時鐘芯片，用 CMOS 工藝制作，功耗很低。允許備用電池長時間供電，故可構成不停電的實時時鐘，同時可作為片內 RAM 的數據保護電源，可以當成非易失性 RAM 使用，也可用作 6 位 BCD 碼數表示的時間計數器。其 I2C 總線接口與單片機的連接非常簡單，芯片 8 腳封裝，體積小，功耗低，在實時日歷時鐘集成電路選型時，PCF8583 是一只性能價格比較好的優(yōu)選芯片。⑴引腳配置和引腳說明引腳配置如圖 所示，引腳功能說明如表 23 所示。圖 PCF8583 的引腳圖表 23 PCF8583 引腳功能引腳 名稱 引腳功能1 OSCI 振蕩器輸入，50Hz 或脈沖輸入端2 OSCO 振蕩器輸出3 A0 引腳地址輸入端4 VSS 電源地5 SDA I2C 總線數據線6 SCL I2C 總線時鐘線7 INT 中斷輸出端，漏極開路，低電平有效8 VCC 電源⑵器件的工作原理及數據操作格式PCF8583 有三個主要功能，即日歷時鐘可使用 kHz 或 50Hz 時基，可自動計時、編程設定、編程起鬧；事件計數器可進行時間事件計數編程起鬧；2568SRAM，地址自動增量，其工作原理與一般帶 I2C 接口的 RAM 相同。PCF8583 的日歷時鐘、事件計數器的全部工作狀態(tài)設置、控制、時鐘/事件計數、時鐘/事件編程起鬧、中斷管理等，占用了 00H～0FH 空間作為工作寄存器、計數器、定時器使用。由于日歷時鐘與事件計數器占用的 RAM 空間重疊，而且片外電路也不相同，故 PCF8583 作日歷時鐘就不再作事件計數器使用，反之亦然。①PCF8583 的控制狀態(tài)寄存器為 RAM 空間的 00H 地址單元。I 2C 總線的主器件可以對其讀、寫以實現對它的控制?？刂茽顟B(tài)寄存器的格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7：停止計數位。0：對脈沖計數；1：停止計數，分頻器復位。D6：計數器狀態(tài)位。0：計數；1：保持和存貯最新計數值至捕捉鎖存器中。D5 D4：功能方式。 00： 時鐘方式；01 ：50 Hz 時鐘方式；10：事件計數方式；11：測試方式。D3：屏蔽位。0：讀 05H、06H 單元時不屏蔽；1：05H，06H 單元只讀出月、日計數值。D2：起鬧允許位。0：禁止起鬧，禁止觸發(fā)起鬧標志（ 08H～0FH 單元可作一般 RAM 單元使用） ；1：允許起鬧，08H 單元為起鬧控制寄存器。D1：起鬧標志（若起鬧允許位為 0 則是占空比為 50％的分標志） 。D0：定時器標志（若起鬧允許位為 0 則是占空比為 50％的秒標志） 。②計數器寄存器計數器寄存器占用 01H～0FH 單元空間，是可編程的，在不同的工作方式下其內容不同。在時鐘方式下，計數寄存器的各個單元存放相應的計時 BCD 碼，其計數周期、進位方式如表 24 所示。表 24 計數器進位方式計數器 計數周期 進位 月計數器內容百分之一秒 00～99 99～00秒 00～59 59～00分 00～59 59～00時：24 小時制 12 小時制00～2312AM，01～11AM12PM， 01～11PM23～0011PM～ 12AM日期 01～3101～3001～2901～2831～0130～0129～0128～011112（年尾=0）2（年尾=3）月 01～12 12～01年 0～3星期 0～6 6～0定時器 00～99 無進位③時鐘方式下計數器寄存器的數據狀態(tài)在時鐘方式下的計數寄存器中，除起鬧控制寄存器外都是存放時鐘計數或起鬧數據的。每個單元中的數據狀態(tài)分述如下：百分之一秒單元(01H) ，該單元為百分之一秒計數寄存器，兩位 BCD 碼。低位為百分之秒，高位為十分之秒，最大計數值為 99，溢出后向秒單元進位，復位后為 00H。秒單元(02H) ，該單元為秒計數寄存器，兩位 BCD 碼，最大計數值為 59，溢出后向分單元進位 00H。分單元(03H) 。該單元為分計數寄存器，兩位 BCD 碼，最大計數值為 59，溢出后向時單元進位，復位后為 00H。時單元(04H) ，該單元為時 (鐘點) 計數寄存器，復位后為 00H。鐘點數據占用 2 位二進制碼一位 BCD 碼，其余部分用于 12/24 小時標志及狀態(tài)設置，其格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7：計時格式。0：24 小時制，AM、PM 標志不變；1：12 小時制，AM、PM 標志更新。D6：上午（AM）/下午（PM）標志。D5D4：鐘點十位（二進制 0～2） 。D3D2D1D0：鐘點個位（BCD 碼） 。年/日期單元（05H） ，該單元為年、日期計數寄存器，復位后為 01H。日期個位數位為 BCD 碼，十位數為二位二進制碼，年份為二位二進制碼，格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7D6：年份（二進制 0～3） ，當控制狀態(tài)寄存器屏蔽位置位時，讀出為0。D5D4：日期十位（二進制 0～3） 。D3D2D1D0：日期個位（BCD） 。星期和月份單元（06H） ，該單元為星期、月份寄存器，復位后為 01H。月份個位數為 BCD 碼，十位數為一位二進制碼，星期為三位二進制碼，其格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7D6D5：星期（0～6） ，當控制狀態(tài)寄存器屏蔽位置位時，讀出為 0。D4：月份十位。D3D4D1D0：月份個