【正文】 T89C51 的外部中斷信號輸入端,即單片機控制電路從 ADE7755 的 CF 端采集脈沖經(jīng)過處理后得到的數(shù)據(jù)送到 LCD 顯示電路進行顯示,并通過遠程通訊電路把數(shù)據(jù)傳送到上位機。CF腳接在單片機的T0計數(shù)器上，由單片機對CF腳輸出的脈沖進行計數(shù)，再根據(jù)ADE7755的原理，計算出功率所測功率。S0\、。存儲器選擇24LC256EEPROM,24LC256為IZC總線的EEPROM,VCC,存儲容量為32KB,具有較強的抗干擾能力,功耗低,可斷電保存數(shù)據(jù)200年以上,擦寫次數(shù)最少10萬次,過壓保護電壓大于4000V。SCL為時鐘線,SDA為雙向數(shù)據(jù)線,WP為寫保護端,當(dāng)WP引腳為高電平時,24LC256處于寫保護狀態(tài),本設(shè)計中WP接地允許對24LC256進行寫操作。AAA0為片選地址,根據(jù)地址設(shè)置不同,在總線上最多并聯(lián)8塊存儲器。在本設(shè)計中由于只采用了一塊24LC256,因此地址設(shè)為000(AAA0全接地)。顯示模塊MC14499 。在顯示電路中，用P1 口的3 根I/O 口線(, , )分別提供使能信號(EN)、時鐘信號(CLK)和串行數(shù)據(jù)(DA)。而a ~ g，h 段碼輸出時射極輸出，為了保證下面的顯示電路的發(fā)光二極管的電流小于發(fā)光二極管的飽和電流，所以在a ~ g，h 段碼射極輸出端加8個電阻，以達到保護電路的目的，也就是起到限流電阻的作用。芯片的管腳OSC 端接一個電容，它的作用是決定掃描的周期，達到段碼和顯示電路同步的目的。本電路顯示部分使用共陰極接法——發(fā)光二極管陰極接地。 MC14499 接口 通信模塊MAX232是一種雙組驅(qū)動器/接收器，片內(nèi)含有一個電容性電壓發(fā)生器以便在單5V電源供電時提供EIA/TIA232E電平。當(dāng)用單片機和PC機通過串口進行通信，盡管單片機有串行通信的功能，但單片機提供的信號電平和RS232的標準不一樣，因此要通過MAX232這種類似的芯片進行電平轉(zhuǎn)換。 MAX232的接口電路 報警電路當(dāng)CPU 收到無卡，向報警電路送出低電平，此時發(fā)光二極管亮表示無卡，此處三極管為PNP三極管，β＝100，發(fā)光二極管工作電流為10mA,，三極管Uce =， Ube =，單片機內(nèi)部壓降Up≈。 報警電路 單片機外圍電路的設(shè)計 復(fù)位電路的設(shè)計我們采用微分型復(fù)位電路作為復(fù)位端。單片機復(fù)位電路設(shè)計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計完單片機系統(tǒng)，并在實驗室調(diào)試成功后，在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛”等現(xiàn)象，這主要是單片機的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的。 所示，在使用微分型復(fù)位電路并且使用穩(wěn)壓電源時，應(yīng)考慮在電容輸入端加入適當(dāng)?shù)碾姼幸詼p少負載突變而引起的干擾復(fù)位脈沖的產(chǎn)生。當(dāng)單片機的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2 個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 復(fù)位電路 時鐘電路的設(shè)計單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳X1 和X2 外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。 所示。圖中，電容器C26，C27 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在530pF。晶振頻率的典型值為12MHz，本設(shè)計采用11MHz。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路中使用較多。 時鐘電路AD7755的供電電源為5V,由于在計量電能時與電力線沒有進行電氣隔離,因此其電源供電電路也沒有與電力線進行電氣隔離,采用電容降壓的方式設(shè)計其電源電路,。 電源電路C28為降壓電容,選用lμF電容其輸出電流可達30mA, Dl組成半波整流電路,C29為濾波電容,穩(wěn)壓二極管D2選用IN4740,其穩(wěn)壓值為10V,W7805使輸出電壓穩(wěn)定在5V。 控制芯片電路的開關(guān)設(shè)計MCU等電路所需電源為隔離電源。選用L293開關(guān)電源管理集成塊作為穩(wěn)壓器件,輸出穩(wěn)定的5V電壓,負載電流達750mA。L293的第2腳為高電平端。第7腳為低電平端。高電平時為接通狀態(tài),低電平時關(guān)斷。當(dāng)市電正常時,220V線電壓經(jīng)變壓器變換(同時也進行了電氣隔離)成10V低壓交流電,再經(jīng)D9一D12組成的橋式整流電路整流,濾波后變換成12V左右的直流電,L293把市電降壓成5V后輸出。當(dāng)市電停電時, 9V電池電壓經(jīng)L293后轉(zhuǎn)換成5V繼續(xù)為負載供電,其目的是在停電后,MCU能及時存儲用電信息及接受管理微機的遠程抄表。 開關(guān)電路 掉電檢測電路設(shè)計在單片機系統(tǒng)的實際應(yīng)用中,常常會遇到系統(tǒng)電源電壓瞬時欠壓和意外掉電的情況,前者可能會導(dǎo)致單片機程序“彈飛”,使系統(tǒng)不能正常工作,后者將丟失重要的數(shù)據(jù)而不能恢復(fù)。為了盡量避免這些情況的出現(xiàn),往往需要加上掉電檢測和保護電路,以提高系統(tǒng)的抗干擾能力和安全性。掉電檢測和保護電路能夠檢測到電源電壓的下降,在它還沒有降到危及系統(tǒng)正常工作的電壓以前就及時發(fā)出警告信號,單片機系統(tǒng)在收到信號后,立即轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序進行數(shù)據(jù)的保護和備用電源的切換工作,待干擾脈沖過去或系統(tǒng)重新上電后恢復(fù)被保護的數(shù)據(jù)。 掉電檢測電路第4章 軟件設(shè)計軟件采用模塊化設(shè)計,共劃分為五大模塊,分別為通訊模塊、電能計量模塊、聲光報警模塊、射頻卡讀寫模塊以及顯示模塊。為了實現(xiàn)每個大模塊的功能,又把每個大模塊劃分為若干個相應(yīng)的功能子程序或小模塊。主程序的作用是系統(tǒng)的初始化、中斷管理和監(jiān)視以及各功能模塊的調(diào)用等。 總體流程 初始化程序 單片機初始化在系統(tǒng)正式開始工作之前。 單片機初始化流程單片機初始化程序如下：MOV SCON，07HMOV TMOD，21HMOV PCON，10HMOV TH1，F(xiàn)DHMOV TL1，F(xiàn)DHMOV TH0，B8HMOV TL0，00HSET TR0SET TR1CLR EX0CLR EX1SET ESSET ET0CLR ET1SET EA； MF RC500 初始化軟件設(shè)計主要包括對MF RC500 進行初始化、接收上位計算機的指令、控制MFRC500，并且把MF RC500 的狀態(tài)信息反饋給計算機。 所示。 MF RC500 初始化射頻芯片MFRC500 芯片的內(nèi)部寄存器按頁分配，共分８頁，每頁有８個寄存器，每頁的第一個寄存器稱為頁寄存器，用于選擇該寄存器頁，微控制器可以通過內(nèi)部寄存器的讀寫來控制系統(tǒng)運行；內(nèi)部EEPROM 共有３２塊，每塊１６字節(jié)，塊３至塊７用于存放寄存器初始化文件。MFRC500 的初始化便是通過把存在EEPROM 中塊３至塊７的數(shù)據(jù)送入對應(yīng)的寄存器中來實現(xiàn)的，主要通過以下幾個函數(shù)實現(xiàn)：char MC500PcdReset(void)。 //復(fù)位MFRC500char MC500PcdConfig(void)。 // 配置MFRC500 內(nèi)部寄存器void MC500PcdSetTm(unsigned char tmLength)。 //設(shè)置定時時間設(shè)定MCU內(nèi)部RAM的78H作為黑、黃名單標志單元,當(dāng)78H數(shù)據(jù)為FFH時,指示用戶卡己上黑名單。當(dāng)78H數(shù)據(jù)為FEH時,指示用戶卡已上黃名單。為其它數(shù)據(jù)則表明用戶卡未上黑(黃)名單。在進行黑、黃名單驗證時,程序根據(jù)驗證結(jié)果對RAM的78H寫入對應(yīng)的值,以供主程序判斷。RAM的79H作為有無刷卡標志單元,如電表當(dāng)前已有用戶卡在消費,79H的內(nèi)容為FFH。當(dāng)無用戶卡在消費(電表處于待機狀態(tài))時,79H的內(nèi)容為OOH。當(dāng)正在消費的用戶卡第二次刷卡后,79H的內(nèi)容為FEH,此時主程序檢測到這一狀態(tài)后,斷開用戶供電,計算本次用電后用戶的電費余額,且將余額回寫射頻卡。,系統(tǒng)上電時進行系統(tǒng)初始化,開放外部中斷O及串行口中斷,然后等待中斷。當(dāng)無刷卡中斷時,則不斷循環(huán)檢測卡片標志單元79H。當(dāng)刷卡時,射頻接口模塊通過INTO請求中斷,MCU響應(yīng)中斷請求,調(diào)用讀卡子程序,此時分為兩種情況:1）如電能表處于待機狀態(tài),則接收刷卡,讀出卡內(nèi)信息,同時,置RAM中79H的值為FFH,然后返回主程序。主程序調(diào)用黑黃名單驗證子程序,如用戶卡已上電量不足的黑名單則報警同時返回主程序。當(dāng)用戶卡上電量小于10度的黃名單時報普但繼續(xù)為該用戶供電,直到電費全部用完后停止供電。當(dāng)用戶卡未上黑黃名單時,則正常為該用戶供電,同時調(diào)用電能計量程序。2）如電能表處于非待機狀態(tài),說明電能表正在為一用戶卡供電,此時首先判斷本次的刷卡卡號與正在用電的用戶卡號是否相同,如相同則為該用戶的二次刷卡,射頻接口程序把RAM的79H置FEH,然后返回主程序。主程序在檢測出79H的數(shù)據(jù)為FEH后,判斷為是用戶取消供電,主程序調(diào)用電量核算程序,把該用戶的卡內(nèi)余額電量減去本次的用電量得到新的電量余額,然后調(diào)用寫卡子程序把新的電量余額回寫卡內(nèi)。如本次刷卡卡號與正在用電的用戶卡號不同,則本次刷卡無效。電能表在執(zhí)行電能計量程序的過程中,也能響應(yīng)中斷程序。在每次執(zhí)行了黑黃名單接收程序后,進行一次黑黃名單驗證,根據(jù)驗證結(jié)果對RAM的78H寫入對應(yīng)的值,然后返回電能計量程序。計量程序檢測78H的值,如為FFH表明用戶卡已上新的黑名單,調(diào)用報警程序,然后切斷用戶供電,返回主程序。主程序設(shè)計如附錄1所示。電能計量模塊包括電能計量子程序、電量存儲子程序以及電量顯示子程序。電能計量采用遞加的方式,(T0)端輸入用電計量脈沖,計滿3200個脈沖為一度電,。,但數(shù)碼顯示不顯示小數(shù)。當(dāng)計量滿1度電的時侯,數(shù)碼顯示加1,存儲的電量加1。選用定時器TO的模式2的計數(shù)功能,模式2為8位自動重裝計數(shù)器,THi的值在計數(shù)中不變,TLi溢出時,THi中的值自動裝入TLi中。52H低4位用來BCD碼電量的個位數(shù),高4位存儲BCD碼電量十位數(shù)。53H的低4位用來存儲BCD碼電量百位數(shù),高42位用來存儲BCD碼電量的千位數(shù)。計數(shù)初值為:XO=256一32=224(D)=EO(H)。程序如附錄1所示。 在顯示電路中,用P2口的3根I/O口線(、)分別為MC14499提供串行數(shù)據(jù)(DA)、時鐘信號(CLK)和使能信號(EN)。 MC14499每一次可接收20位串行輸入數(shù)據(jù),前4位用于控制數(shù)碼管的小數(shù)點顯示,小數(shù)點相應(yīng)位為“1”時小數(shù)點顯示,為“0”時熄滅,后16位是4個數(shù)碼管的BCD碼輸入數(shù)據(jù)。在每幀數(shù)據(jù)傳送之前,必須將EN置0。然后傳送20位數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)傳送完后,再將EN置1。串行數(shù)據(jù)在每次時鐘信號的下降沿被送人片內(nèi)移位寄存器,當(dāng)使能端為高電平,則串行數(shù)據(jù)由移位寄存器送人鎖存器,以供顯示。要顯示的電量個位數(shù)暫存在RAM的52H單元的低4位,十位數(shù)暫存在RAM的52H單元的高4位,百位數(shù)暫存RAM的53H單元的低4位,千位數(shù)暫存RAM的53H單元的高4位。程序如附錄1所示。,。要存儲的電量數(shù)據(jù)小數(shù)點后第二位的值暫存在50H,小數(shù)點后第一位的值暫存在51H,個位數(shù)暫存在RAM的52H單元的低4位,十位數(shù)暫存在RAM的52H單元的高4位,百位數(shù)暫存RAM的53H單元的低4位,千位數(shù)暫存RAM的53H單元的高4位。因此,數(shù)據(jù)共占4個字節(jié),這些數(shù)據(jù)將被存儲在24LC256的0000一OFFFH中。程序如附錄1所示。 單片機通訊程序設(shè)計MFRC500寄存器設(shè)置MFRC500內(nèi)部有64個寄存器共分為8頁,每頁8個8位的寄存器,每頁的首個寄存器為頁選擇寄存器。其位特性有四種:讀/寫(r/w)、只讀(r)、僅寫(w)和動態(tài)(dy)。其中dy屬性位可由微控制器讀寫,也可以在執(zhí)行實際命令后自動由內(nèi)部狀態(tài)機改變位值。命令寄存器地址為01H,用來存放和激活命令。先進先出數(shù)據(jù)寄存器FIFODATA地址為O2H,用來寄存輸入輸出數(shù)據(jù),其容量為64字節(jié)。EEPROM存貯器MFRC500的EEPROM共有32塊,每塊16字節(jié)。EEPROM存貯區(qū)分為四部分:第一部分為塊O,屬性為只讀,用于保存產(chǎn)品的有關(guān)信息。第二部分為塊1和塊2,它們具有讀/寫屬性,用于存放寄存器初始化啟動文件。第三部分從塊3至塊7,用于存放寄存器初始化文件,屬性為讀/寫。第四部分從塊8至塊31,屬性為只寫,用于存放加密運算的密鑰,存放一個密鑰需要12字節(jié),EEPROM密鑰存放區(qū)共可存放32個密鑰,實際密鑰長度為6字節(jié),存放在緊鄰的12個EEPROM字節(jié)地址中。一個密鑰字節(jié)的8位必須分開存放,若設(shè)密鑰8位為K7,K6,二KO,則存放在兩個相鄰字節(jié)時為k7k6k5k4K7K6K5K4和k3k2k1k0K3K2K1KO,例如密鑰字節(jié)為AOH時,則存放內(nèi)容為5AH、FOH兩個字節(jié)。中斷請求芯片的中斷請求有定時設(shè)置到、發(fā)送請求、接收請求、一個命令執(zhí)行完、FIFO滿、FIFO空等六種。0頁寄存器InterruptEn的相應(yīng)位為讀/寫屬性,用于相應(yīng)中斷請求使能設(shè)置。IniterruptRQ的相應(yīng)位為dy屬性,用于指示使能情況下的相應(yīng)中斷出現(xiàn)。任何允許中斷產(chǎn)生時,0頁寄存器PrimaryStatus的IRQ位(r屬性)可用于指示中斷的產(chǎn)生,同時可由引腳IRQ和微控制器進行連接以產(chǎn)生中斷請求信號。中斷使能寄存InterrupEN地址為06H。中斷請求寄存器InterruptRQ地址為07H。定時器MFRC500內(nèi)有定時器,(外接石英晶體)產(chǎn)生。微處理器可借助于定時器完成有關(guān)定時任務(wù)的管理。定時器可用于定時輸出計數(shù)、看門狗計數(shù)、停止監(jiān)測、定時觸發(fā)等工作。命令設(shè)置MFRC5OO的性能由內(nèi)部狀態(tài)機保證,狀態(tài)機可以完成命令功能。寄存器Command的相應(yīng)位存貯命令碼(屬性為dy)可用于啟動或停止命令執(zhí)行。命令大多可由寫入相應(yīng)命令碼至Command寄存器(01H)實現(xiàn),其所需變量和數(shù)據(jù)主要由FIFO緩沖器交換。Philips公司對MFRC500射頻接口模塊提供了一套完整的樣例程序,該程序采用KeilC編寫。本射