【正文】 K6CE5D S 1 3 0 2 圖 X5405 芯片引腳 該芯片內(nèi)的串行 EEPROM 是具有 Xicor 公司的塊鎖保護 CMOS 串行 EEPROM，它被組成 8 位結(jié)構(gòu)，它由一個四線結(jié)構(gòu)的 SPI 總線方式進行操作，其擦寫周期至少有 100萬次，并且寫好的數(shù)據(jù)能保存 100 年。 ② VCC 的降壓檢測和復位控制 。 ④ 使用特定的編程順序即可對低壓電壓檢測和復位開始電壓進行程 : ⑤ 復位電壓可以低至 VCC=1V。在看門狗關(guān)閉時，電流小于 lOuA。 ⑦ 具有數(shù)據(jù)的 模 塊保護功能，可以保護 1/4,1/2 全部的 EEPROM，當然也可以設置不保護狀態(tài) 。時鐘可達 。 ① CS/WDI:芯片選擇輸入，當 CS 是高電平時，芯片未選中，并將 SO 置 為高阻態(tài)，器件處于標準的功耗模式，除非一個向非易失單元寫的周期開始，在 CS 是高電平時，將 CS 拉低將使器件處于選擇狀態(tài)，器件將處于工作功耗狀態(tài)，在上電后任何操作之前，CS 必須有一個高變低的過程。 ② SO:串行輸出， SO 是一個推 /拉串行數(shù)據(jù)輸出引腳，在讀數(shù)據(jù)時， 數(shù) 據(jù)在 SCK 脈沖的下降沿由這個引腳送出。 ④ SI:串行輸入， SI 是串行數(shù)據(jù)輸入端，指令碼、地址、數(shù)據(jù)都通過這個引腳進行輸入，在 SCK 的上升沿時進行數(shù) 據(jù)的輸入，并且高位 WSB 在前。 ⑥ RESET:復位輸出， RESET是一個開漏型輸出引腳，只要 VCC 下降到最小允許 VCC值，這個引腳就會輸出高電平，一直到 VCC 上升超過最小允許值之后 200ms，同時它也受看門狗定時器控制，只要看門狗處于激活狀態(tài)，并且 WDI 引腳上電平保持為高或者為低超過了定時時間，就會產(chǎn)生復位信號， CS 引腳上 的一個下降沿將會復位看門狗定時器，由于這是一個開漏型的輸出引腳，所以在 使用時候必須 接上拉電阻。它提供了三個時間值，供選擇，它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護系統(tǒng)免受低電壓的影響，當電源電壓降到允許范圍之內(nèi)時，系統(tǒng)將自動復位。如何保證 WDT 正常運行也是一個關(guān)鍵的問題，要針對 WDT 失效的原因，采取多種措施，防止失效，從而進一步提高系統(tǒng)得可靠性 : ① 盡量減少干擾源的存 在，并且降低不可去除 干 擾的影響，如電源電壓的波動，尖峰，浪涌等，它們都是強度比較大的干擾源，要加強過濾與去除 : ② 對本機任務進行分流，合理的配置 CPU 的操作任務，能在上位機運行的功能，一般應放在上位機上運行，因為上位機的運行環(huán)境良好，便于控制，從而減少本機出錯的概率 : ③ 對地址指針、過程控制程序中判斷轉(zhuǎn)換的條件狀態(tài)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行實時備份，當由于數(shù)據(jù)被改而使 WDT 失效時，可以從備份 RAM 中恢復這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而也使得系統(tǒng)恢復。采取以上措施，可以較好的提高WDT 的穩(wěn)定性，有利于系統(tǒng)的正常運行。 (1)串行通信總線標準接口 標準異步串行通信接口主要有以下幾類 : RS232C,RS232E。20mA 電流環(huán) 。 所謂標準接口，就是明確 定義了若干信號線，使接口電路標準化，通用化，借助于串行通信標準接口，同類型的數(shù)據(jù)通信設備可以很容易的實現(xiàn)他們之間的串行通信。20mA 電流環(huán)是一種非標準的串行接口電路，但他具有簡單的特點，對電器 噪聲不敏感的優(yōu)點，因而在串行通信中也得到了廣泛的應用。2)抗干擾能力。例如采用 RS232C 標準進行單向數(shù)據(jù)傳輸時，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為 20Kb/s，最大 遼寧科技大學 本科生畢業(yè)設計 第 16 頁 傳輸距離為 15 米，而改用 RS422 標準時，最大傳輸速率可達 1OMb/s，最大傳輸距離為 300 米，適當 的降低數(shù)據(jù)傳輸速率，傳送距離可達 1200 米。在該方案中，單片機與網(wǎng)絡接入設備連結(jié)在一起，在傳輸距離上不受什么影響，并且速度可以適當?shù)姆艑?，所以在上行傳輸模塊中可以采 用 RS232C 標準，來完成 TTL 電平到 CMOS 電平的轉(zhuǎn)換。 RS232C 定義了 20 根信號線，其中最為常用的信號線的定義、分類及其功能 遼寧科技大學 本科生畢業(yè)設計 第 17 頁 表 信號線的定義 RS232C 是為了促進公用電話網(wǎng)絡的通信而制定的標準，其邏輯電平對地是對稱的，與 邏 輯電平完全不同 。 RS232C 規(guī)定的邏輯電平與一般的微處理器、單片機的邏輯電平不一樣 ,在實際的運用中把微處理器和單片機的信號電平 (TTL)轉(zhuǎn)換成為 RS232C 的電 平，或者對兩者進行逆轉(zhuǎn)換，這兩種電平的轉(zhuǎn)換由專門 的電平轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)。 15米以上的長距離通信則需要加調(diào)制解調(diào)器 (MODEM)。當兩臺 PC 系列機近距離點對點通信，或 PC 系列機與外部設備進行串行通信時，可將兩個 DTE 直接相連，而省去作為 DCE 的調(diào)制解調(diào)器 MODEM，這種連接方式稱之為零 MODEM 連接。在進行零 MODEM 連接時，不能進行簡單的引線相連，而應采用專門的技巧建立正常的信息交換接口。 “數(shù)據(jù)終端就緒 ”和 “數(shù)據(jù)設備就緒 ”兩根線也是交叉相連，使得兩臺設備都能檢測出對方是否已經(jīng)準備好。這里的 “請求發(fā)送 ”線往往還連接著對方的 “載波檢測 ”線，這是因為 “請求發(fā)送 ”信號的出現(xiàn)類似于通信通道中的載波檢 出。這種連接方式需要通過軟件來實現(xiàn)其握手功能，其連接圖 所示 : 圖 終端 /計算機與終端 /計 算 機連接的最簡單的方式 在本設計方案中，一端是單片機的電平轉(zhuǎn)換芯片，而另一端是網(wǎng)絡接入設備，兩者三線相連，可以把 PC 機中的數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)上，實現(xiàn)遠程傳播。如 INTERSIL 公司的 ICL232 是彈片集成雙RS232 發(fā)送接收器，采用單一的 ++5V 電源供電外接至多 4 個電容、 2 只電阻可以構(gòu)成標準的 RS232 通信結(jié)構(gòu) .當然也有 MAXIM 公司及其 HARRIS 公司等，雖然它們來自不同的廠家，但是他們的引腳功能是相互兼容，甚至可以互為代替。 ② MAX232 芯片及其接口電路 遼寧科技大學 本科生畢業(yè)設計 第 19 頁 MAX232 芯片是由 MAXIM 公司生產(chǎn)，包含了 2 路接收器和驅(qū)動器的芯片，適用于各種 EIA232C 和 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)只需單一的 +5V 電源供電就夠了。 MAX232 芯片引腳如圖 所示 。為了達到自動抄表的目的，并且能記錄抄表的時間，在 這里采用了時鐘芯片，當設定了抄表時間后，系統(tǒng)將根據(jù)芯片所提供的時間為基準進行電表的數(shù)據(jù)查抄。實時時鐘 /日歷電路提供秒、分、時、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可以自動調(diào)整，時鐘還可以通過 AM/PM來決定采用什么時制。時鐘 RAM 的讀 寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或者多大 31 個字節(jié)的字符組成的方式通信， DS1302 工作時候的功耗很小，保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于 1MW (2)DS1302 芯片功能介紹 ① 實時時鐘具有計算 2100 年之前的秒、分、日、日期、星期、月、年的能力，同時還有閏年的調(diào)整能力。 ⑦ 腳 DIP 封裝或可選 8 腳 SOIL 封裝 ⑧ 簡單的 3 線接口，與 TTL 兼容 (VCC=5V) ⑨ 可選擇的工作溫度范圍較廣 :40+85 攝氏度 ⑩ 與 DS1302 兼容，且對 VCCl有可選的涓流充電能力，雙電源管用主電源和備份電源供應，備份電容管腳可由電池或者大電容輸入 (3)DS1302 引腳及其電路連接 X1,X2 接 的晶振引腳 GND，接地端 SCLK，串行時鐘， RST 復位引腳 I/O 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 VCCl,VCC2 電源供電管引腳 遼寧科技大學 本科生畢業(yè)設計 第 21 頁 V C C 21X12X23G N D4V C C 18I /O7S C L K6CE5D S 1 3 0 2 圖 DS1302 引腳圖 C20 . 1 u F3 2 . 7 6 8 K H z0 . 1 u FR110KR210KR310KV C CV C C3 . 6 VV C CV C C 21X12X23G N D4V C C 18I / O7S C L K6CE5D S 1 3 0 2P 1 1P 1 0P 1 2P 1 . 2P 1 . 1P 1 . 0A T 8 9 C 5 1 圖 DS1302 電路連接圖 電能的 采集和計數(shù)模塊 (1)功率計量部分實現(xiàn)對電流和電壓信號的采樣，產(chǎn)生功率脈沖功能。功率計量部分包括 AD775分流器、分壓電流、基本電壓源、保護電路、光 耦合 器輸出電路 . (2)AD7755 在該芯片上集成了增益可選的放大器 (PGA)、增益固定的放大器、 16 位二階模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)、相位校正電路、可選的高通濾波器 (HPF)、數(shù)字乘法器、低通濾波器 (LPF)、數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換器 (D/F)、電壓監(jiān)視器及 的內(nèi)部電壓基準源。電流通道和電壓通道的信號經(jīng)放大器放大后，通過 AD7755 內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為兩路數(shù)字信號，然后經(jīng)乘法、低通濾波、 遼寧科技大學 本科生畢業(yè)設計 第 22 頁 數(shù)字頻率變換等電路的處理， AD7755 輸出與瞬時功率成正比的脈沖，并將此脈沖送至微處理器 MCU. 表 傳輸函數(shù)與通道增益框圖 S1 SO FlF4 G1 GO GAIN 0 0 0 0 1 0 1 0 1 2 1 0 1 0 8 1 1 1 1 16 (3)AD7755 的 CF 引腳可以提供脈沖常數(shù)為 16001MP/KWH(脈沖數(shù) /千瓦時 )，將此輸出脈沖用 LED 和光電 耦合 器隔離輸出，然后送入 MCU 的中斷輸入引腳，由 MCU 控制計量功率脈沖。AD7755 通過計算通道 1 和通道 2 兩個 輸入電壓的乘積，然后對乘積進行低通濾波，獲取有功功率信息。這個頻率是對有功功率信號經(jīng)過相當長的時間累計后產(chǎn)生的，因此這個輸出頻率與平均有功功率成正比，有功功率的平均過程是隱含在數(shù) 字 —頻率轉(zhuǎn)換中完成的。 遼寧科技大學 本科生畢業(yè)設計 第 23 頁 10nF10nF 10nF10kΩY13 .5 8 M H z33pF33pF100nF 10uF10uF 100nF33nF33nFDD DV1AC/DC2AV/DD3NC4V 1 P5V 1 N6V 2 N7V 2 P8RESET9I N / O U T10AGND11F124F223CF22DGND21R E V P20NC19C L K O U T18C L K I N17G016G115S014S C F12S113A D 7 7 5 51kΩ1kΩ500uΩ1 .5 m Ω1 0 m Ω4 0 m A+—33nFC31 M ΩR31 K Ω33nF1 K Ω+ +100nF+10uFV C CV C CV C CP 1 6P 1 7C1C2R1R2R4R5C4C5 C6C7 C8 C9R6C 1 0C 1 1R7820ΩC 1 2C 1 3C 1 4C 1 5R8 圖 AD7755，性能測試圖 Fl和 F2 輸出的脈沖頻率 F 和輸入電壓信號的有效值 U1 和 U2 有一定的數(shù)量 關(guān)系。 U1 為差動輸入電壓的有效值 (V)。 G 為 1,2,8,16 取決于 PGA 的增益，由 GO 和 G1 的邏輯輸入決定 。 41?F 由主時鐘 CLKIN 分頻獲得，分頻系數(shù)由 SO 和 S1 決定 . 顯示電路 （ 1） LCD1602 液晶顯示屏是以若干個 5*8 或 5*11 點陣塊組成的顯示字符群。 （ 2）管腳功能 1602 采用標準的 16 腳接口，其中： 第 1 腳 :VCC 為電源地 第 2 腳： VDD 接 5V 電源正極 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生 鬼影 ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度）。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 15 腳背光正極 12345678910111213141516V S SV C CV0RSR