【正文】 服務(wù)程序。NNNN復(fù)位清看門(mén)狗送數(shù)顯示是否停電？讀DS1302時(shí)鐘整數(shù)分鐘？讀瞬時(shí)電流寄存器判斷是否過(guò)流？讀瞬時(shí)電壓寄存器判斷電壓是否過(guò)欠壓？有鍵按下嗎？是否有電能脈沖？上電低功耗待命需要更新時(shí)段？更新時(shí)段值送停電命令是否有上電命令？處理按鍵命令執(zhí)行電能累加程序YYYYYYYN 電能計(jì)算處理 電能計(jì)算處理子程序是所有子程序中最重要的程序。初始化還完成定時(shí)器、電能芯片5460及時(shí)鐘芯片12887的啟動(dòng)工作。根據(jù)標(biāo)志位執(zhí)行相應(yīng)的子程序模塊，還有循環(huán)顯示6個(gè)標(biāo)志及相應(yīng)的變量。設(shè)置其主要任務(wù)分別是各種標(biāo)志和功能寄存器的初始化。模塊化編程使程序開(kāi)發(fā)更有效，小塊程序更容易被理解和調(diào)試，當(dāng)知道模塊的輸入和所要求的輸時(shí). 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)組成 在本設(shè)計(jì)中，主程序模塊負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個(gè)功能模塊，其子程序模塊包括電能計(jì)量子模塊、峰平谷切換子模塊、通訊應(yīng)用模塊和顯示模塊等。智能電能表軟件系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。圖43紅外通訊發(fā)射電路第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件模塊設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)的軟件必須根據(jù)單片機(jī)硬件基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。振蕩器電路采用NE555定時(shí)器時(shí)基電路構(gòu)成。調(diào)制電路中，載波信號(hào)的頻率遠(yuǎn)大于調(diào)制信號(hào)的頻率。當(dāng)編碼脈沖為高電平“1時(shí)，載波信號(hào)輸出；當(dāng)編碼信號(hào)為低電平“0時(shí)，載波信號(hào)不輸出。(1)紅外線發(fā)射電路單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)發(fā)送通道發(fā)出的信號(hào)脈沖的寬度是根據(jù)串行口初始化程序中指定的波特率確定的，所以當(dāng)采用串行口輸出信號(hào)作為編碼信號(hào)時(shí)不能采用象編碼電路產(chǎn)生的信號(hào)一樣可以用不同的頻率代表“1，“0電平。它們將紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送前置放大器放大。紅外發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來(lái)發(fā)出經(jīng)過(guò)調(diào)制的紅外光波。紅外線通信方式可靠性高，保密性好，設(shè)計(jì)成本低，在電子產(chǎn)品中具有廣闊的潛力，因此被廣泛地應(yīng)用于智能儀器通信領(lǐng)域。使用近紅外光的原因就是目前的紅外發(fā)射器件(紅外發(fā)光二極管)與紅外接受器(光敏二，三極管及光電池)的發(fā)光與受光峰值波長(zhǎng)一般為0．88／』m～0．94,urn，落在近紅外光波段內(nèi)而且二者的光譜恰好重合，能很好地匹配，可獲得較高的傳輸效率及較好的可靠性。串口通信又分查詢和中斷兩種方式，在本系統(tǒng)中，通訊數(shù)據(jù)不固定，數(shù)據(jù)量大，所以采用中斷方式進(jìn)行通訊,具體電路圖32所示圖32 RS485通訊紅外光波是一種電磁波，其波長(zhǎng)為O．76,urn～1000,um，而0．76,urn～1．5∥肌范圍內(nèi)的紅外光稱為近紅外光。Max485芯片起電平轉(zhuǎn)換的功能,使單片機(jī)的TTL電平與PC的RS485C電平達(dá)到匹配。其中S1鍵為功能鍵,可以用來(lái)調(diào)用當(dāng)前或歷史數(shù)據(jù),如月份用用電量,金額的菜單,S2,S3為上翻下翻鍵,可以指向從菜單欄中調(diào)用出的菜單項(xiàng)目,便于用戶和管理人員查找核對(duì)信息,S4為確定鍵,當(dāng)確定要查找的信息時(shí),只要指向該欄目點(diǎn)擊確定即可.圖412鍵盤(pán)接口電源電路是整個(gè)系統(tǒng)能穩(wěn)定工作的前提和關(guān)鍵，系統(tǒng)中的各個(gè)單元電路都需要使用直流電源供電，本設(shè)計(jì)采用自制電源供電方式，將220V交流市電通過(guò)電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器的兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓，此直流電壓經(jīng)過(guò)W7805的穩(wěn)壓和電容的頻率補(bǔ)償，便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。 該控制電路由4個(gè)開(kāi)關(guān)組成，其電路如下圖所示。圖中兩電阻是上拉電阻，其作用是減少AT24C02的靜態(tài)功耗，由于AT24C02的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用兩根線SCL（移位脈沖）和SDA（數(shù)據(jù)/地址）與單片機(jī)傳送數(shù)據(jù)。AT24C02的引腳結(jié)構(gòu)如下圖所示，其管腳功能如下表所示。遵循I2C總線協(xié)議與單片機(jī)通訊，額定電流為1mA，靜態(tài)電流10uA()，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的DIP封裝，使用方便。掉電存儲(chǔ)單元的作用是在電源斷開(kāi)的時(shí)候，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的溫度值。(3) 漢字的顯示漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為5……右邊為6……根據(jù)在LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)……直到32B顯示完.當(dāng)程序因受到干擾而彈飛到一個(gè)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán)中時(shí),系統(tǒng)將安全癱瘓 。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。這就是LCD顯示的基本原理。圖35 顯示電路 液晶顯示器各種圖形的顯示原理(1) 線段的顯示點(diǎn)陣圖形式液晶由MN個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共168=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上6416個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。LM016L的控制信號(hào)RS、RW、。指令11：讀數(shù)據(jù)。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。（說(shuō)明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。LM016L液晶顯示器的管腳如圖34所示。LM016L與單片機(jī)MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，HD44780控制器有兩個(gè)8位寄存器，指令寄存器和數(shù)據(jù)寄存器顯示RAM。它可以顯示當(dāng)前的時(shí)間狀態(tài)，為按峰平谷時(shí)間段顯示電能提供了時(shí)間基準(zhǔn)，它的114字節(jié)非易失靜態(tài)RAM為保存電能計(jì)算結(jié)果在斷電情況下而不丟失起到了極為重要的作用。在使用時(shí)要注意通過(guò)控制器將其打開(kāi)。(5)斷電情況下可運(yùn)行10年以上而不丟失數(shù)據(jù)DS12887主要由振蕩器、電源控制、總線接口、周期中斷方波產(chǎn)生電路及日歷時(shí)鐘寄存器等部分組成。(2)時(shí)間可采用12小時(shí)制或24小時(shí)制。為了使電路圖簡(jiǎn)明，89S52的P20端與DS12887的CS端用P21連接。當(dāng)外部電源電壓小于3V時(shí)，內(nèi)部檢測(cè)系統(tǒng)將自動(dòng)切斷外部電源，改為由內(nèi)部鏗電池供電。具有并行控制功能，使其在與微處理器接口時(shí)能大大提高CPU的工作效率。我們選用了性能價(jià)格比較高，且功能完善的DS12887時(shí)鐘芯片。 時(shí)鐘電路本系統(tǒng)要求時(shí)段起始點(diǎn)設(shè)定及顯示當(dāng)時(shí)的日期和時(shí)間，因此，需要自身攜帶時(shí)鐘芯片，以便實(shí)時(shí)監(jiān)控。 XTA L1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。為使能從0000H—FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，端必須保持低電平（接地）。當(dāng)AT89C52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器時(shí)，將不被激活。在Flash編程時(shí)，此引腳（）也使用作編程輸入脈沖。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以高電平將使用單片機(jī)復(fù)位。P3口除了作為一般、的I/O口線外，更重要的是它的第二功能，如下表所示。對(duì)P3口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入端口使用。在使用8位地址訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址。對(duì)P2口寫(xiě)“1”時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。對(duì)P1口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻的原因，將輸出電流ILL。程序效驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。對(duì)P0口端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳作高阻抗輸入。AT89C52單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳功能 主要性能參數(shù) （1）8K字節(jié)可重擦寫(xiě)Flash閃速存儲(chǔ)器（2）1000次可擦寫(xiě)周期 （3）2568字節(jié)內(nèi)部RAM （4）32個(gè)可編程I/O口線 （5）3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 （6）8個(gè)中斷源 （7）低功耗空閑和掉電模式 AT89C52外部引腳圖及管腳說(shuō)明圖32 AT89C52引腳圖VCC：電源GND：接地P0口：P0口是一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路的雙向I/O口。它的程序存儲(chǔ)器為8K字節(jié)可重擦寫(xiě)Flash閃速存儲(chǔ)器，閃爍存儲(chǔ)器允許在線+5V電擦除、電寫(xiě)入或使用編程器對(duì)其重復(fù)編程。運(yùn)算器主要用來(lái)對(duì)操作數(shù)進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算和位操作的。AT89C52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性 AT89C52單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)AT89C52單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與MCS51系列單片機(jī)的構(gòu)成基本相同?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。AT89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)響亮2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器系統(tǒng)編程，也適用于常規(guī)編程。這樣就可以通過(guò)串行口完成對(duì)CS546O的讀寫(xiě)操作 單片機(jī) 在眾多的單片機(jī)系列中，AT89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系列可編程Flash存儲(chǔ)器。SCLK為串行時(shí)鐘，用于控制CS546O與微處理器之間的傳輸數(shù)據(jù)同步。/CS為片選控制線，低電平有效，由AT89S52的P20控制。并且可以推出，電能瞬時(shí)值的更新頻率為l赫茲。在本系統(tǒng)中，是為了計(jì)算方便。當(dāng)CS5460接收到“啟動(dòng)轉(zhuǎn)換”命令，電能寄存器的數(shù)據(jù)，每N(N值在循環(huán)計(jì)數(shù)寄存器中設(shè)置)次A/D轉(zhuǎn)換(即一個(gè)計(jì)算周期，本系統(tǒng)設(shè)置為1S)完畢后更新一次，而電壓、電流、功率瞬時(shí)值寄存器內(nèi)部的數(shù)據(jù)，則每一次A/D轉(zhuǎn)換完畢就更新一次。(6)。(5)功率消耗小于12毫瓦。(4)具有自動(dòng)相位補(bǔ)償功能，可以大大降低互感器角差的影響。(2)采用先進(jìn)的型A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率高、線性度好，對(duì)高頻信號(hào)有較強(qiáng)的抑制作用，因而對(duì)輸入信號(hào)無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的濾波處理。使用該模式時(shí)，CS5460A 工作時(shí)不需要外加微控制器，因此當(dāng)電表用于大批量住宅電能測(cè)量時(shí)，可降低電表的成本?！白砸龑?dǎo)”的特點(diǎn)使CS5460A 能獨(dú)自工作，在系統(tǒng)上電后自動(dòng)初始化。CS5460A具有與微控制器通訊的雙向串口，芯片的脈沖輸出頻率與有功能量成正比。它可以精確測(cè)量和計(jì)算有功電能、瞬時(shí)功率、IRMS 和VRMS ，用于研制開(kāi)發(fā)單相2 線或3 線電表。 圖32 互感器與信號(hào)輸入電路 電能測(cè)量及轉(zhuǎn)換電路目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有好幾種單相電子式電能計(jì)量芯片，根據(jù)價(jià)格性能比及市場(chǎng)供應(yīng)情況，這里選用了CS5460A芯片。CS546OA中電壓通道的最大有效值輸入和電流通道的最大有效值輸入分別為150mV和3OmV。由CS546O產(chǎn)品資料可知，VIN+、VIN及IIN+、IIN分別是差分放大器的兩個(gè)輸入端，因此圖32(a)、32(b)中均采用了差動(dòng)輸入電路的方式，這樣可以減小零漂，更為重要的是，有利于抑制共模信號(hào)，即來(lái)自電網(wǎng)的干擾信號(hào)。3 硬件電路器件選擇 互感器輸入電路互感器與信圖32為電能表本機(jī)系統(tǒng)中所采用的互感器與信號(hào)輸入電路。軟件看門(mén)狗技術(shù)的基本思路是:在主程序中對(duì)T0中斷服務(wù)程序進(jìn)行監(jiān)視。因此，除了采取硬件抗干擾方法外，還要采取軟件抗干擾措施。硬件抗干擾技術(shù)主要包括濾波技術(shù)(無(wú)源濾波和有源濾波)、去耦技術(shù)、屏蔽技術(shù)、隔離技術(shù)、接地技術(shù)等。智能電能表在不同的應(yīng)用場(chǎng)合所受到干擾也各不相同，當(dāng)儀器在運(yùn)行時(shí)所受到的干擾超過(guò)一定限度時(shí)就會(huì)嚴(yán)重影響智能電能表的可靠性，甚至嚴(yán)重影響工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，因此在設(shè)計(jì)智能電能表時(shí)要注意智能電能表的抗干擾設(shè)計(jì)。置A轉(zhuǎn)移、鍵功能程序和