【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 R820KR9 KR 10 K R7 KV D 3L E DR 14470C4 3u F / 6 30 VC5 uFR 15271V D 1I N 4 00 4C647 0 0C747 0 0C910 0 0u FV Z 1 VC8 uFR 113KC 10 uFC 12 uFV D 2I N 4 00 4V Z 2 VC 1110 0 0u FR 1610 0 K32 7 68 H zCDVI1VI2GNDAVv NC VR1VR2POUTINDTCC2 COMC1 VDDOSCOUTOSCINDOM2DOM1GNDDVSSR 4010K+ 5VP or t接 C P U河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 容降壓式電源，為 SM9903 提供177。 5V的工作電壓。 32768112 為表用晶體振蕩器，為 SM9903 提供時(shí)鐘。 C6， C7 為積分電容。 R8 為參考電壓調(diào)整電位器。本電路無(wú)須機(jī)械計(jì)數(shù)器。 模塊電路設(shè)計(jì) 控制部分電路設(shè)計(jì) 控制部分為整個(gè)電度表的心臟，實(shí)現(xiàn)電能脈沖、掉電信號(hào)、 電量信息 的采集和讀寫(xiě)，完成顯示驅(qū)動(dòng)模塊的控制和繼電器的驅(qū)動(dòng)等功能。 本設(shè)計(jì)選用 Atmel 公司的 AT89C52，其內(nèi)部有 8KB 的程序存儲(chǔ)器， 使硬件電路簡(jiǎn)單，電路如圖 所示。 圖 由 AT89C52 組成的主控電路 IC4 與時(shí)鐘電路 (包括晶體振蕩器、電容 C1 C15 和內(nèi)部電路 )，上電復(fù)位電路 (包括 R2 C1 S VD C3 R50)構(gòu)成單片機(jī)的最小河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 系統(tǒng)。其中，晶體振蕩器選用 12MHz 的高穩(wěn)定無(wú)源晶體振蕩器，它與AT89C52 中的反向放大器構(gòu)成振蕩器，給 CPU 提供高穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。電容 C1 C15 可起頻率微調(diào)作用，電容值在 5pF~30pF 之間選擇，本電路選 20pF。電源開(kāi)啟時(shí)，電源對(duì)電容 C13 充電，在 CPU 的復(fù)位端產(chǎn)生一高脈沖。只要高電子的維持時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期 ， CPU就可復(fù)位。二極管 VDl0 的作用是當(dāng)斷電時(shí) 。 可使電容 C13 所儲(chǔ)存的電荷迅速釋放，以便下次上電時(shí)可靠復(fù)位。電容 C31 可濾除高頻干擾，防止單片機(jī)誤復(fù)位。電阻 R30 和按鍵 S1 構(gòu)成鍵盤(pán)，用以實(shí)現(xiàn)顯示內(nèi)容的切換。電能脈沖由 ICl 的 8 腳經(jīng)光電耦合器 IC2 送到 IC4 的 T0 端，用以實(shí)現(xiàn)脈沖計(jì)數(shù)。 顯示電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用液晶顯示器。其特點(diǎn)是顯示內(nèi)容豐富，功耗小，可靠性高。電路簡(jiǎn)單。器件型號(hào)是： SMG12232B2，顯示容量為 122? 32 點(diǎn)陣。采用總線(xiàn)方式連接，硬件電路如圖 所示。 圖 顯示電路 下面介紹一下液晶顯示器 SMG12232B2 的相關(guān)知識(shí)。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 （ 1） 主要技術(shù)參數(shù) SMG12232B2 的主要技術(shù)參數(shù)如表 。 表 SMG12232B2 的主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 122? 32 點(diǎn)陣 工作溫度 － 10oC~+15 oC 芯片工作電壓 － 存儲(chǔ)溫度 － 20 oC~＋ 60 oC 芯片工作電流 5mA() 背光源類(lèi)型 EL 最佳工作電壓 背光源工作電壓 點(diǎn)尺寸 ? 背光源工作電流 30mA （ 2）接口信號(hào)說(shuō)明 SMG12232B2 的接口信號(hào)說(shuō)明如表 所示。 表 SMG12232B2 的接口信號(hào)說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 RST 復(fù)位端 9 DB1 數(shù)據(jù)口 1 2 VCC 電源正極 10 DB0 數(shù)據(jù)口 0 3 DB7 數(shù)據(jù)口 7 11 GND 電源地 4 DB6 數(shù)據(jù)口 6 12 WR 寫(xiě)信號(hào) 5 DB5 數(shù)據(jù)口 5 13 RD 讀信號(hào) 6 DB4 數(shù)據(jù)口 4 14 CS1 片選 IC1 信號(hào) 7 DB3 數(shù)據(jù)口 3 15 CS2 片選 IC2 信號(hào) 8 DB2 數(shù)據(jù)口 2 16 A0 數(shù)據(jù)命令選擇端 EL+ 背光源驅(qū)動(dòng)電壓輸入端 EL－ 背光源驅(qū)動(dòng)電壓輸入端 （ 3） SMG12232B2 控制器接口說(shuō)明 基本操作時(shí)序（ L 為高電平， H 為低電平） 讀狀態(tài)：輸入 A0=L,CS1 或 CS2=L,RD=L,WR=H 輸出 DB7DB0= 狀態(tài)字 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 寫(xiě)指令：輸入 A0=L, CS1 或 CS2=L,RD=H,WR=L, DB7DB0=指令碼 輸出無(wú) 讀數(shù)據(jù)：輸入 A0=H, CS1 或 CS2=L,RD=L,WR=H 輸出 DB7DB0=數(shù)據(jù) 寫(xiě) 數(shù)據(jù)：輸入 A0=H, CS1 或 CS2=L,RD=H,WR=L, DB7DB0=數(shù)據(jù) 輸出無(wú)。 在使用時(shí)，對(duì)控制器的每次讀寫(xiě)操作之前，都必須進(jìn)行讀寫(xiě)檢測(cè)。以確保 STA7 為 0。 電能存儲(chǔ)器設(shè)計(jì) 電能存儲(chǔ)器由串行 EEPROM 和上拉電阻組成，電路如圖 所示。在串行時(shí)鐘和數(shù)據(jù)端接了上拉電阻 R25 和 R27，分別連接到 IC4 的 P3． 0和 。串行 EEPROM選用 AT24C04， AT24C04為低電壓 (~)、長(zhǎng)壽命 (可擦寫(xiě) 10 萬(wàn)次以上 )器件。在掉 電時(shí)存儲(chǔ)剩余電度數(shù)。 圖 電能存儲(chǔ)電路 掉電檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 掉電檢測(cè)電路由比較器 (運(yùn)放 LM393)、電壓基準(zhǔn) LM336R3 R3R36 和二極管 VD7 組成，電路如圖 所示。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 圖 掉電檢測(cè)電路 R31 為 VZ3 提供合適的工作電流， VZ3 上端作為電壓基準(zhǔn)， R3R33 對(duì) 5V電壓分壓，與 Vz 做比較。電源電壓正常時(shí)， VV+，比較器輸出高電平； 當(dāng)電源掉電時(shí)， V跟隨電源電壓下降，而 Vz 在一定時(shí)間內(nèi)保持 。當(dāng)下降到 VV+時(shí)，比較器輸出低電子，使微處理器產(chǎn)生外中斷，做掉電處理 (將剩余電能存入 EEPROM 中 )。 VD R36 為施密特電路，是為了避免電壓在閾值左右波動(dòng)時(shí)引起反復(fù)的寫(xiě)操作。 信息傳輸電路的設(shè)計(jì) 信息傳輸 硬件電路如圖 38所示，在該電路中，使用了一種 RS485接口芯片 SN75LBC184，它采用單一電源 Vcc，電壓在＋ 3～＋ V 范圍內(nèi)都能正常工作。與普通的 RS485 芯片相比，它不但能抗雷電的沖擊而且能承受高達(dá) 8 kV 的靜電放電沖擊，片內(nèi)集成 4個(gè)瞬時(shí)過(guò)壓保護(hù)管，可承受高達(dá) 400 V 的瞬態(tài)脈沖電壓。因此，它能顯著提高防止雷電損壞器件的可靠性。對(duì)一些環(huán)境比較惡劣的現(xiàn)場(chǎng)，可直接與 傳輸線(xiàn)相接而不需要任何外加保護(hù)元件。該芯片還有一個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)，當(dāng)輸入端開(kāi)路時(shí)，其輸出為高電平，這樣可保證接收器輸入端電纜有開(kāi)路故障時(shí)，不影響系統(tǒng)的正常工作。另外，它的輸入阻抗為 RS485 標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗的 2倍（≥24 kΩ），故可以在總線(xiàn)上連接 64 個(gè)收發(fā)器。芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)了限斜率驅(qū)河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 動(dòng)，使輸出信號(hào)邊沿不會(huì)過(guò)陡，使傳輸線(xiàn)上不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的高頻分量，從而有效扼制電磁干擾。 圖 38 信息傳輸電路 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 2 J u n 2 0 0 8 S h e e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n g s \ w f j s z x \ 桌面 \ 新建文件夾 2 \ 大圖 . D D BD r a w n B y :R 3 95 . 1 KR 3 85 . 1 K+ 5 VS N 7 5 L B C 1 8 4VCCB AGNDR DERE D__R 4 1 5 . 1 KR 4 65 . 1 K5VU 1 T L P 5 2 1 4 BU3T L P 5 2 1 4 BU2T L P 5 2 1 4 BR 4 25 . 1 K5 V R 4 55 . 1 KR 4 3 5 . 1 KR 4 45 . 1 KP o r tP o r tV Z 50 . 1 u FV Z 40 . 1 u FV Z 60 . 1 u FV Z 70 . 1 u FR 4 010K河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 4 數(shù)字電度表的軟件設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)概述 如果說(shuō)硬件決定了產(chǎn)品的造價(jià)，那么 在硬 件搭配合理的前提下，軟件在很大程度上就決定了產(chǎn)品的性能。軟件設(shè)計(jì)占據(jù)了整個(gè)產(chǎn)品的大部分時(shí)間， 僅通過(guò)程序調(diào)試充其量只完成 10％ 的工 作量，離產(chǎn)品還相距甚遠(yuǎn)。如該產(chǎn)品程序通過(guò)一個(gè)月就夠了，但要變成產(chǎn)品起碼要一年半的時(shí)間。 因?yàn)槌绦蛘{(diào)試是在操作規(guī)范、環(huán)境理想的條件下進(jìn)行的，而產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行中的情況要復(fù)雜得多。軟件設(shè)計(jì)者要盡最大能力把各種可能的情況模擬出來(lái)，把各種各樣的干擾附加上去，這樣會(huì)不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。短時(shí)間、個(gè)別樣機(jī)運(yùn)行未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并不能說(shuō)明產(chǎn)品是可靠的，需要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間、一定批量的考驗(yàn)方能說(shuō)明產(chǎn)品是成功的。這是非常 耗時(shí)的，但又是設(shè)計(jì)者必須做的。軟件界有句名言：“我們永遠(yuǎn)不能證明程序是正確的。”說(shuō)明了軟件設(shè)計(jì)是沒(méi)有止境的。對(duì)于高可靠性要求的電度表更是如此． 系統(tǒng)軟件主程序設(shè)計(jì) 當(dāng)系統(tǒng)上電后，主程序開(kāi)始運(yùn)行。首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括對(duì)內(nèi)部存儲(chǔ)器單元清零，特殊功能寄存器置初值，開(kāi)中斷，設(shè)置定時(shí)器 T0方式并賦初值，從 EEPROM 中讀取系統(tǒng)參數(shù)并存入 RAM 中，判斷電表是否已開(kāi)戶(hù)，電表剩余電量是 否達(dá)到報(bào)警電量值，從而確定用戶(hù)用電源的斷、通情況以及是否報(bào)警 ，等待電能檢測(cè)電路中斷的進(jìn)入，同時(shí)定期顯示電表用電情況。流程如圖 所示。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 21 圖 主程序流程圖 主程序 源代碼如下： MAIN: MOV SP,60H 。堆棧設(shè)置 LCALL DIRRST 。執(zhí)行顯示復(fù)位程序 LCALL KEYRST 。執(zhí)行鍵盤(pán)復(fù)位程序 LCALL AT24RST 。執(zhí)行 E2PROM 復(fù)位程序 LCALL DDJCRST 。設(shè)置中斷 LCALL DLCSRST 。設(shè)置定時(shí)器 0 開(kāi)始 初始化 是否有 電量信息 是否有鍵按下 讀信息 讀鍵值 顯示 Y N Y N 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 MAIN1: LCALL KEY 。執(zhí)行鍵掃描程序 MOV A,SEER CJNE A,SEE,MAIN3 MOV A,1 CJNE A,SEE,MAIN2 SJMP MAIN4 MAIN2: MOV A,2 CJNE A,SEE,MAIN5 SJMP MAIN4 MAIN3: MOV SEER,SEE LCALL LCDRESET 。執(zhí)行液晶顯示 器復(fù)位 MOV A,00H LCALL LCDFILL MAIN4: LCALL DIR 。執(zhí)行顯示程序 電能計(jì)量子程序設(shè)計(jì) 定時(shí)器 0 初始化 設(shè)置 T0 門(mén)控制 位為 0，即只能利用控制位 TR0 來(lái)控制 T0 的啟停。功能選擇位設(shè)為 1，為計(jì)數(shù)功能。 M1,M0 設(shè)為 01，即工作于模式 1： 16位計(jì)數(shù)器。 定時(shí)器 0初始化子程序源代碼如下： DLCSRST: MOV TMOD,05H； T0 為計(jì)數(shù)功能模式 0 MOV TH0,0FFH MOV TL0,0FFH 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 23