【導讀】2．獨立完成設計任務，培養(yǎng)基本的科研能力；圖紙中的文字符號符合國家現(xiàn)行標準；后用電，實施分時電價，實現(xiàn)自動抄表和收費等。IC卡預付費電子電能表。應運而生，能夠滿足上述要求。集、傳輸?shù)教幚淼淖詣踊?，它克服傳統(tǒng)人工抄表模式的低效率和不確定性，能推進電能管理的現(xiàn)代化。單相電子式預付費電能表的設計是基于AT89C52. 初始化子程序、計量子程序、顯示子程序等子程序的設計。接的橋梁，來存儲由售電管理系統(tǒng)寫入的電量值等。接口簡單、結構緊湊、計量準確、精度高等特點。

　　

【正文】 SMG12232B2 的接口信號說明如表 34 所示。 表 34 SMG12232B2 的接口信號說明 顯示容量 12232 點陣 工作溫度 10℃ ～ +50℃ 芯片工作電壓 ～ 存儲溫度 20℃ ～ +60℃ 芯片工作電流 5mA() 背光源類型 EL 最佳工作電壓 背光源工作電壓 點尺寸 背光源工作電流 30mA 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 RST 復位端（高電平復位） 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_____ 寫信號（低電平有效） 5 DB5 數(shù)據(jù)口 5 13 RD______ 讀信號（低電平有效） 6 DB4 數(shù)據(jù)口 4 14 CS1 片選 IC1 信號 7 DB3 數(shù)據(jù)口 3 15 CS2 片選 IC2 信號 8 DB2 數(shù)據(jù)口 2 16 A0 數(shù)據(jù) /命令選擇端 （ H/L） EL+ 背光源驅(qū)動電壓輸入端 EL 背光源驅(qū)動電壓輸入端 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 24 ③ SMG12232B2 控制器接口說明 ? 基本操作時序（ L 為低電平， H 為高電平） 讀狀態(tài)：輸入 A0=L， CS1 或 CS2=L， RD=L， WR=H 輸出 DB7～ DB0=狀態(tài)字 寫指令：輸入 A0=L， CS1 或 CS2=L， RD=H， WR=L， DB7～ DB0=指令碼 輸出無 讀數(shù)據(jù)：輸 入 A0=H， CS1 或 CS2=L， RD=L， WR=H 輸出 DB7～ DB0=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)：輸入 A0=H， CS1 或 CS2=L， RD=H， WR=L， DB7～ DB0=數(shù)據(jù) 輸出無 ? 狀態(tài)字說明 SMG12232B2 狀態(tài)字說明如 表 35,36 表 35 SMG12232B2 的狀態(tài)字說明 表 35 SMG12232B2 的狀態(tài)字說明 在使用時，對控制器的每次讀寫操作之前，都必須進行讀寫檢測。以確保 STA7 為 0。 ? SMG12232B2 中 RAM 的地址映射圖 LCD 顯示屏由兩片控制器控制，每個內(nèi)部帶有 3280 位（ 320B）的 RAMSTA7 STA6 STA5 STA4 STA3 STA2 STA1 STA0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 STA0～ 4 未用 STA5 液晶顯示狀態(tài) 1： 關閉； 0： 顯示 STA6 未用 STA7 讀寫操作使能 1： 禁止； 0： 允許 第 3 章 單相電子式預付費電度表硬件電路的實現(xiàn) 25 緩沖區(qū)，對應關系如圖 38 所示。 圖 38 SMG12232B2 中 RAM 的地址映射 顯示電路的設計 硬件電路如圖 39 所示。 液晶顯示器 SMG12232B2 的片選信號引腳 CS2 或 CS1 被選中時 ,液晶顯示器 SMG12232B2 處于工作狀態(tài)。當數(shù)據(jù) /命令選擇端 A0 為低電平時，執(zhí)行命令操作，且在寫信號 WR 有效時，單片機 P0 口向液晶顯示器SMG12232B2 的 DB7—DB0 位輸出狀態(tài)字（如液晶顯示狀態(tài)、讀寫操作使能狀態(tài)）和顯示指令碼。當數(shù)據(jù) /命令選擇端 A0 為高電平時，且在寫信號WR 分別有效時，單片機 P0 口向液晶顯示器 SMG12232B2 的 DB7—DB0輸出數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)（如正在讀卡，請稍后；空卡；卡短路；非法卡；超負荷等）。 LCD 122X32 IC1 4 頁X61 列 32X61點 IC1 4 頁X61 列 32X61點 第 2 頁 第 3 頁 第 1 頁 第 0 頁 0 4頁X61列 32X610 19 79 0 4頁X61列 32X610 19 79 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 26 P 1 . 01P 1 . 123P 1 . 24P 1 . 3V C CP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 24 03 93 83 7P 1 . 45P 1 . 567P 1 . 68P 1 . 7P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 63 63 53 43 3R E S E T9R X D1 01 1T X D1 2I N T 0P 0 . 7E AA L EP S E N3 23 13 02 9I N T 11 3T 01 41 5T 11 6W RP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 42 82 72 62 5R D1 7X T A L 21 81 9X T A L 12 0V S SP 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 02 42 32 22 1+ 5 VV C CD B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7A 0C S 1C S 2R DW RR S TG N DS M G 1 2 2 3 2 B 2液晶顯示器C P U1 0 KR 3 7 R 4 4 圖 39 液晶顯示接口電路 其他部分電路設計 IC 卡接口電路 IC 卡接口電路采用的是 Atmel公司的存儲 IC 卡，用于存儲由售電管理系統(tǒng)寫入的卡號、電度數(shù)等，是電管部門與用戶連接的橋梁。為了提高 IC卡操作的可靠性，必須有卡上下電控制電路、卡插入檢測電路、卡短路檢測 電路等輔助電路，結合軟件可以大大提高其讀寫的準確性和可靠性。 IC 卡接口電路如圖 310 所示。 R2 VD VT2 組成卡上下電電路。當 IC4 的 =0 時， VT2 導通，第 3 章 單相電子式預付費電度表硬件電路的實現(xiàn) 27 IC 卡座之 VCC 得電；當 IC4 的 =1 時， VT2 截止， IC 卡座之 VCC 失電。IC 卡的 VCC 同時經(jīng) VD6 送至 CPU 的 ，檢測有無卡電源短路現(xiàn)象，以防人為破壞。 K K2 為 IC 卡座的一對常閉觸點，當有卡插入時， K K2開路， VT3 導通，給 IC4 的 口送入低電平，此信號用來檢測有無卡插入。 P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2A T 8 9 C 5 2C P UV C CG N DS D AS C LK 2K 1I C 卡 卡 座R 1 9 R 2 0 R 1 8Q 39 0 1 4Q 29 0 1 2R 2 4R 2 9 R 2 8D 5D 61 K5 . 1 K 3 K5 . 1 K 5 . 1 K+ 5 V+ 5 VI N 4 1 4 8I N 4 1 4 81 0 K 圖 310 IC 卡接口電路 電能存儲器 由于 IC 卡上有許多用戶信息，如用戶號、電表號、電表剩余電量、累計用電量、電表狀態(tài)等，在電表上電和掉電時需要對這些數(shù)據(jù)進行必要的保燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 28 護，因此需要選擇合適的 E2 PROM 來存放 CPU 讀取到的 IC 卡上的信息以及保護 IC 卡電表的工作狀態(tài)參數(shù)。 串行 EEPROM 選用 AT24C04， AT24C04為低電壓（ ～ ）、長壽命（可擦寫 10 萬次以上）器件。在掉電時存儲剩余電度數(shù)。 1) AT24C04 芯片介紹 AT24C04 是 ATMEL 公司生產(chǎn)的 4KB（ 512Bytes） E2PROM 芯片，引腳圖如圖 311，該芯片采用 I2C 總線設計，主要性能指標與 AT24C02 類似，不同點為： ? 容量為 AT24C02 的兩倍，分為兩部分存儲空間，每部分 256bytes。 ? 有 2 個器件地址選擇腳，一個 I2C 總線最多能夠掛接 4 個 AT24C04 器件 ? 32 頁，每頁 16 字節(jié)，每次可連續(xù)寫入 16 字節(jié)數(shù)據(jù)。 ? WP 引腳為高電平時， AT24C04 的 0~255 地址空間的數(shù)據(jù)被寫保護。 ? 需要 9 位的地址進行數(shù)據(jù)尋址。 圖 311 AT24C04 引腳 接口說明如表 37 A0 為空引腳， A1,A2 口為器件地址設定口，通過 A1,A2 口來設定AT24C04 的器件地址 。 WP 口接低電平時，可以對整個 AT24C04 器件的 512 個字節(jié)進行讀寫操作。當 WP 口接高電平后，器件前 256 個地址的數(shù)據(jù)被保護，只能讀，不可寫入，后 256 個字節(jié)數(shù)據(jù)可進行讀寫操作 A0 A1 A2 GND VCCWP SCL SDA 1 2 3 4 5 6 7 8 第 3 章 單相電子式預付費電度表硬件電路的實現(xiàn) 29 表 37 AT24C04 接口說明 2) I2C 器件 AT24C04 的原理與應用 I2C(Inter－ Integrated Circuit)總線是一種由 PHILIPS 公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。 I2C 總線產(chǎn)生于上世紀 80 年代，最初為 音頻和視頻設備開發(fā)，如今主要在服務器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。 I2C 總線最主要的優(yōu)點是其簡單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此 I2C 總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本。總線的長度可高達 25 英尺，并且能夠以 10Kbps 的最大傳輸速率支持 40 個組件。 I2C 總線的另一個優(yōu)點是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能夠進行發(fā)送和接收的設備都可以成為主總線。一個主控能夠控制信號的傳輸和時鐘頻率。當然，在任何時間點上只能有一個主控。 ? I2C 總 線的構成 I2C 總線是由數(shù)據(jù)線 SDA 和時鐘 SCL 構成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在 CPU 與被控 IC 之間、 IC 與 IC 之間進行雙向傳送，最高傳送速率100kbps，采用 7 位尋址，但是由于數(shù)據(jù)傳輸速率和應用功能的迅速增加，I2C 總線也增強為快速模式（ 400Kbits/s）和 10 位尋址以滿足更高速度和更 引腳定義 說明 A0 空引腳 A1， A1 器件地址設定引腳 GND 電源地 SDA 數(shù)據(jù)口 SCL 同步時鐘口 WP 寫保護口 VCC 電源 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 30 大尋址空間的需求。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址。 在信息的傳輸過程中， I2C 總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器）， 又是發(fā)送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能 [14]。 CPU 發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調(diào)整的類別（如對比度、亮度等）及需要調(diào)整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨立，互不相關。 ? I2C 總線的信號類型 I2C 總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號，它們分別是：起始信號、終止信號和應答信號。 起始信號： SCL 為高電平時， SDA 由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。 終止信號： SCL 為高電平時， SDA 由低 電平向高電平跳變，結束傳送數(shù)據(jù)。如下圖 312 所示 圖 312 I2C 總線開始和結束信號定義 ? I2C 總線上一次典型的工作流程 ① 開始，發(fā)送開始信號，表明傳輸開始。 ② 發(fā)送地址，主設備發(fā)送地址信息，包含 7 位的從設備地址和 1 位的指示位（表明讀或者寫，即數(shù)據(jù)流的方向）。 ③ 發(fā)送數(shù)據(jù)，根據(jù)指示位，數(shù)據(jù)在主設備和從設備之間傳輸。數(shù)據(jù)一第 3 章 單相電子式預付費電度表硬件電路的實現(xiàn) 31 般以 8 位傳輸，最重要的位放在前面；具體能傳輸多少量的數(shù)據(jù)并沒有限制。接收器上用一位的 ACK（應答信號）表明每一個字節(jié)都收到了。傳輸可以被終止和重新開始。 ④ 停止，發(fā)送停止信號，結束 傳輸。 目前有很多半導體集成電路上都集成了 I2C 接口。帶有 I2C 接口的單片機有： CYGNAL 的 C8051F0XX 系列， PHILIPSP87