【文章內(nèi)容簡介】 RCLK0 中的任何一個被置1 時，定時器2 就被強制進入波特率發(fā)生器方式并使用系統(tǒng)時鐘的二分頻作為時鐘源。如果TCLK0 和/或RCLK0 為邏輯0，定時器1 就成為TX 和/或RX 電路的波特率時鐘源。以下為在設(shè)計中使用的方式1 的波特率方程為，其中：T1M 為定時器1 時鐘選擇位（），TH1是定時器1 的8 位重裝載寄存器，SMOD0 是UART0 的波特率加倍控制位（位于寄存器PCON中），[RCAP2H:RCAP2L]是定時器2的重裝載寄存器。 （1） （2）C8051F020與系統(tǒng)機通訊。 C8051F020與系統(tǒng)機通訊連接示意圖。 RS232串行通信電路MAX3232芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙RS232發(fā)送/接收器。適用于各種EIA232E和V. 28/V. 24的通信接口。MAX232芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器,可以把輸入的+5V電源變換成RS232C輸出電平所需177。10V電壓,所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V電源就可以。MA3X232外圍需要4個電容,是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容。MAX3232的引腳T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT為接TTL/CMOS電平的引腳。引腳T1OUT、T2OUT、R1IN、R2IN為接RS232C電平的引腳。因此TTL/CMOS電平的T1IN、T2IN引腳應(yīng)接C8051F020的串行發(fā)送引腳TXD； R1OUT、R2OUT應(yīng)接C8051F020的串行接收引腳RXD。與之對應(yīng)的RS232C電平的T1OUT、T2OUT應(yīng)接PC機的接收端RD； R1IN、R2IN應(yīng)接PC機的發(fā)送端TD。 溫度檢測控制模塊為了檢測控制柜內(nèi)溫度、可控硅模塊溫度及電容器溫度，設(shè)計了由AT89C2051為核心，采用DS18B20溫度傳感器的溫度檢測控制模塊。 溫度檢測控制模塊電路原理圖AT89C205l是一帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器(EEPROM)的低壓，高性能8位CMOS微型計算機。它采用ATMEL的高密非易失存儲技術(shù)制造并和工業(yè)標準MCS—51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的CPU和閃速存儲器，ATMEL的 AT89C2051是一強勁的微型計算機，它對許多嵌入式控制應(yīng)用提供一高度靈活和成本低的解決辦法。AT89C205l提供以下標準功能：2K字節(jié)閃速存儲器，128字節(jié)RAM，15根I／O引線，兩個16位定時器／計數(shù)器，一個五向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行口，一精密模擬比較器以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。此外，AT89C2051是用可降到0頻率的靜態(tài)邏輯操作設(shè)計的并支持兩種可選的軟件節(jié)電工作方式?？臻e方式停止CPU工作但允許RAM，定時器／計數(shù)器，串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止所有其它部件的工作直到下一個硬件復(fù)位。 AT89C205l內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖DS18B20是DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器，測量溫度范圍為 55176。C~+125176。C，在10~+85176。C范圍內(nèi),精度為177。176。C?，F(xiàn)場溫度直接以一線總線的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。1.DS18B20的新性能 (1)可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：~； (2)測溫范圍：55~+125℃，在10~+85℃時精度為177。℃； (3)可編程的分辨率為9~12位，℃、℃、℃℃； (4)12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字； (5)負壓特性：電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 2. DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。 DS18B20的管腳排列引腳定義： (1)DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端； (2)GND為電源地； (3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20有4個主要的數(shù)據(jù)部件： （1）光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 （2）DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，℃/LSB形式表達，其中S為符號位。 DS18B20溫度值格式表 這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。 例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+℃的數(shù)字輸出為0191H，℃的數(shù)字輸出為FF6FH，55℃的數(shù)字輸出為FC90H。 DS18B20溫度數(shù)據(jù)表（3）DS18B20溫度傳感器的存儲器 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 （4）配置寄存器 ： 配置寄存器結(jié)構(gòu)TMR1R011111低五位一直都是1 ，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動。R1和R0用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時被設(shè)置為12位）： 溫度值分辨率設(shè)置表R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時間009位0110位1011位375ms1112位750ms3. 高速暫存存儲器 高速暫存存儲器由9個字節(jié)組成。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第0和第1個字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表1所示。對應(yīng)的溫度計算：當(dāng)符號位S=0時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng)S=1時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進制值,第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。 DS18B20暫存寄存器分布寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度值低位0溫度值高位1高溫限值TH2低溫限值TL3配置寄存器4保留5保留6保留7CRC檢驗8根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。 ROM指令表指 令約定代碼功 能讀ROM33H讀DS1820ROM中的編碼（即64位地址）符合ROM55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的DS1820使之作出響應(yīng)，為下一步對該DS1820的讀寫作準備。搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上DS1820的個數(shù)和識別64位ROM地址。為操作各器件作好準備。跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS1820發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。 RAM指令表指 令約定代碼功 能溫度變換44H啟動DS1820進行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時最長為500ms（典型為200ms）。結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中。讀暫存器0BEH內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容寫暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。復(fù)制暫存器48H將RAM中第4字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到EEPROM中。重調(diào)EEPROM0B8H將EEPROM中內(nèi)容恢復(fù)到RAM中的第4字節(jié)。讀供電方式0B4H讀DS1820的供電模式。寄生供電時DS1820發(fā)送“0”，外接電源供電DS1820發(fā)送“1”。 47 第三章 控制器的軟件研發(fā)與設(shè)計 控制器軟件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計本系統(tǒng)要求首先是通過電能測量芯片CS5463對電網(wǎng)交流電路的六路信號、、進行采樣與計算，把計算好的各電網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)存儲到相應(yīng)寄存器，通過單片機C8051F020讀取相關(guān)數(shù)據(jù)再經(jīng)過簡單的運算得出電網(wǎng)參數(shù)的實際數(shù)據(jù)，然后按照設(shè)計好的控制策略發(fā)出控制信號，控制可控硅的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而實現(xiàn)電容器組的投切以完成無功補償?shù)娜蝿?wù)?？刂破鬈浖糠种饕–S5463應(yīng)用軟件模塊、人機交互軟件模塊、實時時鐘與數(shù)據(jù)存儲軟件模塊、控制算法軟件模塊等。 主程序流程圖 初始化程序模塊控制器上電后，首先執(zhí)行初始化程序。主要完成C8051F020的系統(tǒng)配置、交叉開關(guān)配置、定時器初始化、中斷系統(tǒng)初始化、液晶顯示初始化等。其主要的程序清單如下：//// SYSCLK配置//// 配置系統(tǒng)時鐘使用外部晶振void SYSCLK_Init (void){ int i。 // delay counter OSCXCN = 0x67。 // start external oscillator for (i=0。 i 3000。 i++) 。 // XTLVLD blanking interval (1ms) while (!(OSCXCN amp。 0x80)) 。 // Wait for crystal osc. to settle OSCICN = 0x08。 // select external oscillator as SYSCLK // source and enable missing clock }//// PORT配置//void PORT_Init (void){ XBR0 = 0x07。 // Enable UART0,SPI,SMBUS XBR1 = 0x14。 XBR2 = 0x44。 // Enable crossbar and weak pullups P0MDOUT |= 0x01。 // enable TX0 as a pushpull output P1MDIN |= 0x20。 P1MDOUT = 0x01。 // P2MDOUT = 0x0。 // P2口設(shè)為漏極開路方式 P3MDOUT = 0x00。 // P3口設(shè)為漏極開路方式 P74OUT = 0x00。 //P4口設(shè)為漏極開路方式 lcd_busy=1。 //該引腳被配置為輸入方式 DAT_165=1。 //該引腳被配置為輸入方式}//// UART0配置//// Configure the UART0 using Timer1, for baudrate and 8N1.void UART0_Init (void){ SCON0 = 0x50。 // SCON0: mode 1, 8bit UART, enable RX TMOD = 0x20。 // TMOD: