【正文】 制電壓，使用15V的電壓來觸發(fā)可控硅控制器，這樣在單片機的觸發(fā)信號和可控硅控制模塊間添加了用TLP521設計的光電隔離電路。由于單片機控制端口都有上拉電阻，復位狀態(tài)下輸出高電平，所以采用單片機輸出低電平時實現(xiàn)投入電容器組，電路工作時，當單片機控制端口輸出低電平信號時，可控硅控制器端口輸出+13V左右的電平觸發(fā)可控硅控制器使相應的可控硅導通，完成投入一組電容器的動作；當單片機控制端口輸出高電平信號時，可控硅控制器端口輸出0V電平觸發(fā)可控硅控制器使相應的可控硅斷開，完成投入一組電容器的切除。以A相為例，上面一排分別接各相的可控硅，下面2端子是模塊的供電電源，8端子是控制電源輸出端，11分別是各相的控制信號輸入端口，三相共補時接到同一個控制信號端，各相分補時分別接到各自的控制信號端。針對這一問題，通過廣泛的調研，我們開發(fā)出了以MOC3083為核心的觸發(fā)電路模塊，作為觸發(fā)可控硅的方案二。液晶顯示電路兼顧到控制器尺寸、成本以及要顯示的參數(shù)等因素，本次設計選用了金鵬電子有限公司的OCMJ4*8B液晶顯示器。顯示模塊內(nèi)含 GB 2312 15*15點陣國標一、二級簡體漢字和 8*8點陣及8*16點陣ASCII字符，用戶輸入GB2312區(qū)位碼或 ASCII 碼即可實現(xiàn)文本顯示。OCMJ4X8B的接口協(xié)議為請求/應答（REQ/BUSY）握手方式。發(fā)送命令到OCMJ可在BUSY =0后的任意時刻開始，先把用戶命令的當前字節(jié)放到數(shù)據(jù)線上，接著發(fā)高電平REQ信號（REQ =1）通知OCMJ請求處理當前數(shù)據(jù)線上的命令或數(shù)據(jù)。可以再送下一個數(shù)據(jù)。由于本控制器要顯示的內(nèi)容比較多，在應用的過程中，采取自動換屏顯示的辦法，正常工作時，軟件控制各屏自動滾動。 液晶應用接線電路圖 液晶顯示模塊引腳說明引腳名稱方向說明引腳名稱方向說明1LEDI背光源負極（LED0V）10DB5I數(shù)據(jù)52LED+I背光源正極（LED+5V）11DB6I數(shù)據(jù)63VSSI地12DB7I數(shù)據(jù)74VDDI+5V13BUSYO應答信號=1：已收到數(shù)據(jù)并在處理中；=0：模塊空閑，可接收數(shù)據(jù)5DB0I數(shù)據(jù)014REQI請求信號，高電平有效6DB1I數(shù)據(jù)115RESI復位信號，低電平有效7DB2I數(shù)據(jù)216NC8DB3I數(shù)據(jù)317RT1LCD灰度調整，外接電阻端9DB4I數(shù)據(jù)418RT2LCD灰度調整，外接電阻端鍵盤電路鍵盤是用來設定控制參數(shù)的基本手段以及控制器手動模式下工作的必備工具。 74HC165實現(xiàn)7按鍵電路圖人機交互的其它電路模塊、以及手動/，這部分電路設計比較簡單，這里僅給出電路連接圖。在本系統(tǒng)中，選用ISL1208芯片實現(xiàn)實時時鐘/日歷功能，在控制器斷電時用可充電電池保持時鐘，選用FM24C16A實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的功能，兩者都有I2C通信總線，方便實現(xiàn)與單片機C8051F020的通信。SMBus總線采用了器件地址硬件設置的方法。SMBus總線傳輸中的所有狀態(tài)都生成相應的狀態(tài)碼，系統(tǒng)中的主機能夠依照這些狀態(tài)碼自動地進行總線管理。在設計中使用兩根線（串行數(shù)據(jù)線，SDA；串行時鐘線，SCL）來實現(xiàn)同步串行接收和發(fā)送。數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笏俾士蛇_系統(tǒng)時鐘頻率的八分之一?！MBus原理框圖系統(tǒng)控制器對總線的讀寫操作都是以字節(jié)為單位的，由SMBus接口自動控制數(shù)據(jù)的串行傳輸。當此值高于SMBus的規(guī)定速度時，可以采用延長低電平時間的方法協(xié)調同一總線上不同速度的器件?？偩€上所有器件的SDA線和SCL線分別接在一起。SCL（串行時鐘）和SDA（串行數(shù)據(jù)）線是雙向的，必須通過一個上拉電阻或類似電路將它們連到電源電壓。總線上的最大器件數(shù)只受所要求的上升和下降時間的限制，上升和下降時間分別不能超過300ns和1000ns。振蕩器采用外部、低成本、 的晶體。ISL1208強大的報警功能，能夠被設置成任意的時鐘日歷值，與報警相匹配。報警狀態(tài)可以在狀態(tài)寄存器中查詢，或者可以設置器件通過IRQ引腳提供一次硬件中斷?！?ISL1208原理框圖該器件還有一個后備電源輸入腳VBAT，該腳允許器件用電池或大容量電容進行后備供電，可自動從VDD切換到VBAT 。FM24C16是RAMTRON INTERNATIONAL公司生產(chǎn)的一種鐵電存貯器(FRAM)。該器件擁有隨即存取記憶體和非易失性存貯產(chǎn)品的特性。隨著電子儀表功能的擴展，保存的數(shù)據(jù)量越來越大，而大容量的EEPROM性能指標不是很高，尤其是擦寫次數(shù)和速度將影響電能表自身的質量。FM24C16的特性傳統(tǒng)半導體記憶體有兩大體系:易失性記憶體(volatile memory)和非易失性記憶體(nonvolatilememory)。非易失性記憶體如EPROM、EEPROM和FLASH等，它們在斷電后仍能保存數(shù)據(jù)。FM24C16是一個16kbit的FRAM，其總線頻率可高達1MHz，具有10億次以上的讀寫次數(shù)且功耗很低。FM24C16可讀寫10億次以上(幾乎無限次讀寫)，但AT24C16只能進行10萬到一百萬次的讀寫。FM24C16的基本功能引腳功能FM24C16有8個引腳，采用SOIC和DIP兩種封裝形式。VSS:接地端。SCL:串行時鐘輸入，可通過單片機提供讀寫時序。VDD:5V電源端。在這一過程中，我們首先選用了開關電源將220V的相電壓轉換成+5V電壓，然后采用芯片AMS1117轉換成+，外加一些輔助的濾波等電路就完成了控制器電源的設計。UART0 是一個具有幀錯誤檢測和地址識別硬件的增強型串行口。接收數(shù)據(jù)被暫存于一個保持寄存器中，這就允許UART0 在軟件尚未讀取前一個數(shù)據(jù)字節(jié)的情況下開始接收第二個輸入數(shù)據(jù)字節(jié)。對UART0 的控制和訪問是通過相關的特殊功能寄存器即串行控制寄存器（SCON0）和串行數(shù)據(jù)緩沖器（SBUF0）來實現(xiàn)的。讀操作將自動訪問接收寄存器，而寫操作自動訪問發(fā)送寄存器。UART0 有兩個中斷源：一個發(fā)送中斷標志TI0（）（數(shù)據(jù)字節(jié)發(fā)送結束時置位）和一個接收中斷標志RI0（）（接收完一個數(shù)據(jù)字節(jié)后置位）。這就允許軟件查詢UART0 中斷的原因（發(fā)送完成或接收完成）。這四種方式提供不同的波特率和通信協(xié)議。 UATR0串行通信接口方式1 提供標準的異步、全雙工通信，每個數(shù)據(jù)字節(jié)共使用10 位：一個起始位、8 個數(shù)據(jù)位（LSB 在先）和一個停止位。在接收時，8 個數(shù)據(jù)位存入SBUF0，停止位進入RB80（）。在發(fā)送結束時（停止位開始）發(fā)送中斷標志TI0（）置位。收到停止位后如果滿足下述條件則數(shù)據(jù)字節(jié)將被裝入接收寄存器SBUF0：RI0 為邏輯0，并且如果SM20 為邏輯1 則停止位必須為1。如果這些條件不滿足，則不裝入SBU0F 和RB80，RI0 標志也不被置1。方式1 的波特率是定時器溢出時間的函數(shù)，如方程1 和方程2 所示。每次定時器發(fā)生溢出（從全1（對定時器1為0xFF，對定時器2為0xFFFF）返回到0）時向波特率電路發(fā)送一個時鐘脈沖。當TCLK0或RCLK0 中的任何一個被置1 時，定時器2 就被強制進入波特率發(fā)生器方式并使用系統(tǒng)時鐘的二分頻作為時鐘源。以下為在設計中使用的方式1 的波特率方程為，其中：T1M 為定時器1 時鐘選擇位（），TH1是定時器1 的8 位重裝載寄存器，SMOD0 是UART0 的波特率加倍控制位（位于寄存器PCON中），[RCAP2H:RCAP2L]是定時器2的重裝載寄存器。 C8051F020與系統(tǒng)機通訊連接示意圖。適用于各種EIA232E和V. 28/V. 24的通信接口。10V電壓,所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V電源就可以。MAX3232的引腳T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT為接TTL/CMOS電平的引腳。因此TTL/CMOS電平的T1IN、T2IN引腳應接C8051F020的串行發(fā)送引腳TXD； R1OUT、R2OUT應接C8051F020的串行接收引腳RXD。 溫度檢測控制模塊為了檢測控制柜內(nèi)溫度、可控硅模塊溫度及電容器溫度，設計了由AT89C2051為核心，采用DS18B20溫度傳感器的溫度檢測控制模塊。它采用ATMEL的高密非易失存儲技術制造并和工業(yè)標準MCS—51指令集和引腳結構兼容。AT89C205l提供以下標準功能：2K字節(jié)閃速存儲器，128字節(jié)RAM，15根I／O引線，兩個16位定時器／計數(shù)器，一個五向量兩級中斷結構，一個全雙工串行口，一精密模擬比較器以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路?？臻e方式停止CPU工作但允許RAM，定時器／計數(shù)器，串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89C205l內(nèi)部結構框圖DS18B20是DALLAS 半導體公司生產(chǎn)的“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器，測量溫度范圍為 55176。C，在10~+85176。176?，F(xiàn)場溫度直接以一線總線的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。DS18B20的新性能 (1)測溫范圍：55~+125℃，在10~+85℃時精度為177?？删幊痰姆直媛蕿?~12位，℃、℃、℃℃； (4)負壓特性：電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20的管腳排列引腳定義： (1)GND為電源地； (3) 內(nèi)部結構 64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。 （2）DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，℃/LSB形式表達，其中S為符號位。 這是12位轉化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。 DS18B20溫度數(shù)據(jù)表（3）DS18B20溫度傳感器的存儲器 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結構寄存器。 配置寄存器結構TMR1R011111低五位一直都是1 ，TM是測試模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式。R1和R0用來設置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時被設置為12位）： 溫度值分辨率設置表R1R0分辨率溫度最大轉換時間009位0110位1011位375ms1112位750ms3. 高速暫存存儲器 高速暫存存儲器由9個字節(jié)組成。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表1所示。 DS18B20暫存寄存器分布寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度值低位0溫度值高位1高溫限值TH2低溫限值TL3配置寄存器4保留5保留6保留7CRC檢驗8復位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。 能讀ROM33H讀DS1820ROM中的編碼（即64位地址）符合ROM55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與該編碼相對應的DS1820使之作出響應，為下一步對該DS1820的讀寫作準備。為操作各器件作好準備。適用于單片工作。 RAM指令表指 令約定代碼功結果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中。復制暫存器48H將RAM中第4字節(jié)的內(nèi)容復制到EEPROM中。讀供電方式0B4H讀DS1820的供電模式。 47 第三章 控制器的軟件研發(fā)與設計 控制器軟件整體結構設計本系統(tǒng)要求首先是通過電能測量芯片CS5463對電網(wǎng)交流電路的六路信號、進行采樣與計算，把計算好的各電網(wǎng)相關數(shù)據(jù)存儲到相應寄存器，通過單片機C8051F020讀取相關數(shù)據(jù)再經(jīng)過簡單的運算得出電網(wǎng)參數(shù)的實際數(shù)據(jù)，然后按照設計好的控制策略發(fā)出控制信號，控制可控硅的導通或關斷，從而實現(xiàn)電容器組的投切以完成無功補償?shù)娜蝿?。主要完成C8051F020的系統(tǒng)配置、交叉開關配置、定時器初始化、中斷系統(tǒng)初始化、液晶顯示初始化等。 // delay counter OSCXCN = 0x67。 i 3000。 // XTLVLD blanking interval (1ms) while (!(OSCXCN amp。 // Wait for crystal osc. to settle OSCICN = 0x08。 // Enable UART0,SPI,SMBUS XBR1 = 0x14。 // Enable crossbar and weak pullups P0MDOUT |= 0x01。 P1MDOUT = 0x01。 // P2口設為漏極開路方式 P3MDOUT = 0x00。 //P4口設為漏極開路方式 lcd_busy=1。 //該