【正文】 時間。按 IEC6087C5101 的通訊規(guī)約進行通訊。(5)終端有當(dāng)?shù)刈哉{(diào)試功能。應(yīng)有上電及軟件自恢復(fù)功能。 變壓器監(jiān)測終端的設(shè)計概述隨著電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，供電質(zhì)量和供電可靠性越來越受到重視，電壓、電流、諧波、負荷電流水平和功率因數(shù)等參數(shù)是衡量電能質(zhì)量的重要參數(shù)。變壓器監(jiān)測終端由兩大核心部分組成，一是高速數(shù)字信號處理器 TMS320F206，另一是 INTEL 的工業(yè)級 CPU 芯片 80C196KC。兩部分通過雙口 RAM 進行數(shù)據(jù)的交換和通訊。圖 1 TTU 系統(tǒng)框圖變壓器監(jiān)測終端前端首先把經(jīng)過 CT、PT 三相電壓、電流，轉(zhuǎn)換為標稱值為 100V和 5A 的電壓、電流，再把該信號經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)換為跟隨式的標稱值為 5V 的電壓信號（此處采用西南自動化研究所的 WB 系列傳感器） 。同時六路信號通過四階巴特渥斯低通濾波器和采樣保持器濾波采樣，由 DSP 控制多路切換開關(guān)來選擇六路信號分別進入 A/D 轉(zhuǎn)換器SRAMEPROMDS1287遙 控 輸入 CAN雙 口RAMDSPA/D采樣遙 信 輸入 串 行 口 遙 測 輸入POWERLCD、鍵 盤MAX120。變壓器監(jiān)測終端后端發(fā)現(xiàn)標志位后，從雙口 RAM 中讀出數(shù)據(jù)，進行各種判斷，并將需要的數(shù)據(jù)存貯于掉電保護的 SRAM 中，而程序存貯于 32K 的 EPROM 中。系統(tǒng)時鐘由可編程萬年歷時鐘芯片 DS12887 提供，同時由控制中心精確對時。如果判斷讀出的數(shù)據(jù)值越限，單片機就控制相應(yīng)的輸出繼電器動作，進行外部電容器的投切及報警信息的發(fā)送。終端與主站通過 RS23RS485 和 CAN 總線傳送信息，RS232 主要做為當(dāng)?shù)卣{(diào)試接口，RS485 和 CAN 用于遠程通訊，它們都采用IEC6087C5101 通訊規(guī)約。系統(tǒng)配有鍵盤輸入和 LCD 顯示，調(diào)試人員可以在現(xiàn)場通過鍵盤輸入命令，直接進行控制并從 LCD 讀出所需數(shù)據(jù)。3 硬件實現(xiàn) 80C196KC 的體系結(jié)構(gòu)和硬件描述由于變壓器監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)存貯、處理及通訊都是由 80C196KC 來完成的，這里，首先來了解 80C196KC 的原理。CHMOS 芯片耗電少，除正常工作外還可工作于 2 種節(jié)電方式：待機方式和掉電方式，進一步減少了芯片的功耗。根據(jù)不同的應(yīng)用場合，在單片機的內(nèi)部“嵌入”了以往被認為是“外部范圍”的各種電路，于是形成了各種不同型號的單片機 [2]。 16 位中央處理器 CPU 及系統(tǒng)總線MCS—96CPU 由寄存器算術(shù)邏輯單元 RALU 和寄存器陣列組成。同時，由于可通過專用的寄存器來直接控制 I/O 口，也就加速了輸入/輸出過程。而 MCS51 只有 8 位系統(tǒng)總線，不能直接進行字操作?？偩€寬度受 和引腳 BUSWIDTH 的控制 [4]。3 根雙功能控制線是：/BHE(/WRH),/WR/(/WRL)以及 ALE(/ADV)。它提供 4 種總線控制方式：標準總線控制方式，寫選通方式，地址有效選通方式，地址有效且寫選通方式。當(dāng) READY 腳被拉低時，就開始把等待狀態(tài)插進去，一直到 READY 變高，或者等待狀態(tài)已經(jīng)等于由 CCR 所規(guī)定的狀態(tài)數(shù)時為止，此時要看哪種情況發(fā)生在先。 中斷系統(tǒng)80C196KC提供了28個中斷源，18個中斷向量。除了硬件中斷優(yōu)先級邏輯外，80C196KC也可以靠軟件來確定中斷的優(yōu)先級。定時器2根據(jù)外部引腳的觸發(fā)信號而計數(shù)，實際上是一個外部事件計數(shù)器。當(dāng)程序運行時，可能會產(chǎn)生軟硬件故障，監(jiān)視定時器（俗稱看門狗）將使系統(tǒng)復(fù)位，監(jiān)視定時器WDT(WATCH DOG)是一個16位計數(shù)器，當(dāng)它啟動后，若在64K個狀態(tài)周期內(nèi)沒有指令清除它，則產(chǎn)生復(fù)位信號，將系統(tǒng)復(fù)位，重新初始化。 存貯器80C196KC具有一個邏輯上完全統(tǒng)一的寄存器空間，可尋址范圍為64KB，其中0000H～01FFH單元和1FFFH～2080H單元是有專門用途的，所有其他單元可用于放置程序、數(shù)據(jù)或由按存貯器映射的外部設(shè)備占用。見表1。其中，00H～017H是專用寄存器區(qū)，除了P3和P4外，其他所有的片外設(shè)裝置都由這些專用寄存器控制。100H～1FFH是附加的256字節(jié)的RAM，由于采用了“垂直寄存器窗”結(jié)構(gòu)，可以把512字節(jié)中的任何一個部分映射到00H～0FFH空間中的頂部，因而CPU就可以對他們直接尋址，即把被映射的部分當(dāng)作寄存器來使用，使得通用寄存器數(shù)增加了256個字節(jié)，大大方便了程序的設(shè)計。由于芯片是有內(nèi)部ROM/EPROM的，當(dāng)芯片引腳/EA接至高電平時，則指令和數(shù)據(jù)都從內(nèi)部ROM/EPROM中讀取，否則，CPU將從內(nèi)部RAM或外部存貯器讀取數(shù)據(jù)，從外部存貯器讀取指令。這個串行口有4種工作模式，使它方便地用于I/O擴展，與CRT終端等設(shè)備進行通信以及多處理機通信。 A/D轉(zhuǎn)換器及PTS外設(shè)MCS96單片機有一個8通道的10位可變（變?yōu)?位）的逐次逼近的A/D轉(zhuǎn)換器，它由一個8通道的模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、一個采樣/保持電路、一個10位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、A/D結(jié)果寄存器和控制邏輯組成，使得它特別適用于多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，智能儀器，控制系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng)域。脈寬調(diào)制輸出信號經(jīng)過積分就可以獲得模擬電壓信號，這就實現(xiàn)了D/A轉(zhuǎn)換?？咳舾山M固定的微代碼，PTS 可以對一些固定的操作實現(xiàn)高速的中斷服務(wù)。HSI可方便而有效地對脈沖式周期信號進行檢測，這對于設(shè)計事件捕捉系統(tǒng)非常方便；而HSO可以按規(guī)定的時刻去觸發(fā)某一事件，任何時候，都可以懸掛起8個事件。除了高速輸入/輸出器外，MCS96還有5個8位的I/O口。其中P0是只用于輸入的口，P1是準雙向口，P2是多功能口，P3和P4可作為雙向口和系統(tǒng)總線。由于其高性能、高可靠性及獨特的設(shè)計，CAN 越來越受到人們的重視。CAN 最初是有德國的 BOSCH 公司為汽車監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設(shè)計的。由于這些控制需檢測及交換大量的數(shù)據(jù)，采用硬接信號線的方式不但煩瑣、昂貴，而且難以解決問題，采用 CAN 總線上述問題便得到很好的解決。目前，CAN 已不僅是應(yīng)用于某些領(lǐng)域的標準現(xiàn)場總線，它正在成為微控制器的系統(tǒng)擴展及多機通信接口。CAN 控制器主要由實現(xiàn) CAN 總線協(xié)議部分和與微控制器接口部分電路完成。(2) 發(fā)送緩沖器：它有 10 個字節(jié)存儲單元組成，存儲由微控制器寫入，將被發(fā)送到 CAN 總線的報文。圖 3 SJA1000 的功能方框圖 (1) 接口管理邏輯：它接收來自微控制器的命令，分配控制信息緩存器，并為微控制器提供終端和狀態(tài)信息。(3) 接收緩存器 0 和 1：接收緩存器 0 和 1 均由 10 個字節(jié)組成，交替存儲由總線接收到的報文，當(dāng)一個緩存器被分配給 CPU 時，位流處理器可以對另一個進行寫操作。(5) 位定時邏輯：它將 SJA1000 同步與 CAN 總線上的位流。(7) 錯誤管理邏輯：它按照 CAN 協(xié)議完成錯誤界定。SJA1000 的硬件連接如圖 4。SJA1000 可以將輸入的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，也可以將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，完成接口擴展和通信功能。它可以將接收和發(fā)送的單線傳送方式轉(zhuǎn)換成用 CANH 和CANL 雙線傳送，這樣可以防止在一些工作環(huán)境下可能產(chǎn)生的電氣瞬變現(xiàn)象。 圖 5 SJA1000 與 82C250 的硬件連接圖SJA1000 與兩片光隔離放大器 6N137 相連，第一片 6N137 的輸出管腳 OUT 與 82C25的 TXD 相連，82C250 的 RXD 輸出管腳與第二片 6N137 的輸入管腳 IN 相連?？偩€兩端各有一個 120Ω 的電阻，對于匹配總線阻抗起著相當(dāng)重要的作用,否則，數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠性大大降低，甚至無法通信[8]。DS12887 實時時鐘芯片能夠滿足系統(tǒng)的上述需要。即使在沒有電源的情況下，它內(nèi)置的電池可以保證它正常工作 10 年。寄存器分布圖 6 如下：圖 6 DS12887 的寄存器分配圖前 10 個字節(jié)的時間、日歷和鬧鈴寄存器可以以二進制或 BCD 碼的形式來操作，A、B、C、D 四個寄存器則用來進行各種控制。DV2～DV0三位用來控制時鐘振蕩器的開關(guān)等，RS3～RS0 則控制輸出方波的頻率。PIE、AIE、UIE 和 SQWE 是中斷允許信號，設(shè)置為 1 時，周期中斷、鬧鈴中斷、刷新中斷和方波輸出使能中斷被允許。24/12 位和 DSE 位表征了 24 小時制/12 小時制和夏令時制。當(dāng)任一中斷產(chǎn)生時，IRQF 置為 1。DS12887 與 IBM AT 計算機的時鐘相兼容，支持 Intel 和 Motorola 兩種總線方式，MOT 管腳是總線選擇端，接地時選擇 Intel 總線方式。不掉電 RAM 保證了當(dāng)系統(tǒng)掉電時，芯片能夠記錄下掉電的時間，這樣，可以對系統(tǒng)掉電時間進行分析和研究。AD7～AD0 是時分復(fù)用的信號，直接與單片機的引腳相連。/IRQ 是中斷輸出信號，每秒產(chǎn)生一個中斷，上拉后接至單片機的中斷輸入管腳。圖 7 DS12887 的硬件連接 LCD 實時顯示電路液晶顯示器由于具有顯示信息豐富，功耗低，體積小，重量輕等優(yōu)點，因而是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最理想的顯示器件，近年來被廣泛的用于單片機控制的智能儀器、儀表、工業(yè)控制領(lǐng)域和家用電器當(dāng)中。T6963C 液晶顯示控制器多用于中小規(guī)模的液晶顯示器件，常被裝配在圖形液晶顯示模塊上，以貯藏控制器式圖形液晶顯示模塊的形式出現(xiàn)。（2） T6963C 的字符字體由硬件設(shè)置，其字體有 4 種：5*6*7*8*8。（4） T6963C 可以以圖形方式、字符方式以及圖形和字符合成方式進行顯示，還可以實現(xiàn)字符方式下的特征顯示和屏拷貝操作等等。并可允許 MPU 隨時訪問顯示緩沖區(qū)，甚至可以進行位操作。常用的液晶顯示模塊一般是單屏結(jié)構(gòu)，因此只討論單屏結(jié)構(gòu)的液晶顯示模塊。每條指令的執(zhí)行都是先送入?yún)?shù)（如果有的話） ，再送入指令代碼。T6963C 的狀態(tài)字