智能電表集中管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、智能電表集中管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著電力系統(tǒng)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及電能管理系統(tǒng)的不斷完善，電能表的結(jié)構(gòu)和性能也經(jīng)歷了不斷更新、優(yōu)化的發(fā)展過(guò)程：由最初的感應(yīng)電能表，發(fā)展到后來(lái)的感應(yīng)系脈沖電能表，直至現(xiàn)在的純電子式電能表。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的交叉和綜合發(fā)展，人們進(jìn)入了高度發(fā)達(dá)的信息時(shí)代?，F(xiàn)代化的電能管理模式，需要訪問(wèn)電能表的很多信息，同時(shí)決策還要與電能表進(jìn)行雙向通訊。由于數(shù)字型電能表是以微處理器為核心，所以功能容易擴(kuò)展，易和配電自動(dòng)化系統(tǒng)集成，所以數(shù)字型電能表有取代傳統(tǒng)感應(yīng)式電表的趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：電能表 AT89S52主芯片 無(wú)線抄表 RS-485SMART METER CE

2、NTRALIZED MANAGEMENT SYSTEM DESIGNPICK Along with the power system and its related industry and energy management system, the structure and properties of the meter has experienced constantly updated and optimization process of development: by the original electric induction, the induction of pulse w

3、att-hour meter, until now the pure electronic watt-hour meter.Along with the computer technology, communication technology, network technology and control technology of cross and comprehensive development, people entered the highly developed information era. Modern power management mode, access to i

4、nformation, and many of the electric meter with decision-making two-way communication. Due to the digital meter is for the core, so the microprocessor to expand, and function of power distribution automation system integration, so the digital meter has replace traditional inductive meter trend.Keywo

5、rds: electric meter-reading AT89S52 main chip wireless rs-five 485目錄1 緒論11.1電能表的歷史及發(fā)展趨勢(shì)11.2 抄表方式的現(xiàn)狀及其特點(diǎn)21.3 系統(tǒng)方案選擇31.4 本文主要研究?jī)?nèi)容32 系統(tǒng)構(gòu)成及其工作機(jī)理42.1系統(tǒng)的構(gòu)成42.2系統(tǒng)的主要功能及特點(diǎn)52.3系統(tǒng)硬件電路圖63 硬件電路設(shè)計(jì)73.1 主芯片控制模塊73.1.1 AT89S52 引腳功能簡(jiǎn)介83.1.2 AT89S52的特殊功能93.2 時(shí)鐘模塊103.2.1 DS1302 的基本組成和工作原理113.2.2 DS1302 的功能應(yīng)用方法123.2.3 D

6、S1302 的應(yīng)用要點(diǎn)143.3 鍵盤輸入模塊143.4 屏幕顯示模塊153.4.1 AMPIRE 128×64 LCD的外部引腳及其功能163.4.2 AMPIRE 128×64 LCD 指令操作使用方法163.4.3 AMPIRE 128×64 LCD 使用要點(diǎn)173.5 RS-485通信模塊173.5.1 RS-485通信技術(shù)簡(jiǎn)介173.5.2 多機(jī)串行口通信原理簡(jiǎn)介194 系統(tǒng)仿真調(diào)試204.1 仿真環(huán)境簡(jiǎn)介204.2 仿真調(diào)試步驟204.3 仿真結(jié)果205 總結(jié)21文檔可自由編輯打印1 緒論1.1電能表的歷史及發(fā)展趨勢(shì)作為測(cè)量電能的專用儀表電能表，自誕生

7、至今已有一百多年的歷史。隨著電力系統(tǒng)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及電能管理系統(tǒng)的不斷完善，電能表的結(jié)構(gòu)和性能也經(jīng)歷了不斷更新、優(yōu)化的發(fā)展過(guò)程：由最初的感應(yīng)電能表，發(fā)展到后來(lái)的感應(yīng)系脈沖電能表，直至現(xiàn)在的純電子式電能表。感應(yīng)系電能表是利用處于交變磁場(chǎng)的金屬圓盤中的感應(yīng)電流與有關(guān)磁場(chǎng)形成力的原理制成的。感應(yīng)系脈沖電能表仍然采用感應(yīng)系電能表的測(cè)量機(jī)構(gòu)作為工作元件，由光電傳感器完成電能脈沖轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)電子電路對(duì)脈沖進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的測(cè)量。純電子式電能表的原理是采用電子電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量，所以電子式電能表的共同特點(diǎn)是采用乘法器，根據(jù)所依托的乘法器為模擬的還是數(shù)字的分為模擬乘法器型電子電能表和數(shù)字乘法器型

8、電子電能表。感應(yīng)式電能表已經(jīng)完成它的歷史使命。因?yàn)楦袘?yīng)式電能表有著無(wú)法克服的缺陷。首先，機(jī)械磨損是感應(yīng)式電能表無(wú)法克服，磨損的后果是表計(jì)越走越慢。其次，偷竊電現(xiàn)象嚴(yán)重：感應(yīng)式電能表由于電流、電壓接線端子外露，很容易采用改接線或倒表手段進(jìn)行偷竊電，這是包括我國(guó)在內(nèi)的發(fā)展中國(guó)家普遍存在的嚴(yán)重問(wèn)題。再次，抄表方式單一落后：感應(yīng)式電能表采用的是人工登門手工抄表，抄表人員要走家串戶上樓、下樓，這種原始的查表方法不僅造成了人力、物力的浪費(fèi)，而且在查表時(shí)會(huì)打擾居民的正常生活，甚至給居民帶來(lái)安全隱患，這與現(xiàn)代化用電管理極不適應(yīng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的交叉和綜合發(fā)展，人們進(jìn)入了高度發(fā)達(dá)的

9、信息時(shí)代?，F(xiàn)代化的電能管理模式，需要訪問(wèn)電能表的很多信息，同時(shí)決策還要與電能表進(jìn)行雙向通訊。由于數(shù)字型電能表是以微處理器為核心，所以功能容易擴(kuò)展，易和配電自動(dòng)化系統(tǒng)集成，所以數(shù)字型電能表有取代傳統(tǒng)感應(yīng)式電表的趨勢(shì)。未來(lái)電能表有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：1、電子式電能表全面替代感應(yīng)表 電子式電能表之所以能取代感應(yīng)表而成為市場(chǎng)的寵兒，有諸多的優(yōu)勢(shì)：可靠性：精度長(zhǎng)時(shí)間不變、無(wú)須輪校、無(wú)安裝、運(yùn)輸影響等；準(zhǔn)確度：寬量程、寬功率因數(shù)、啟動(dòng)靈敏、防潛可靠等；功能：可實(shí)行集中抄表、多費(fèi)率、預(yù)付費(fèi)、防竊電、多功能等；性價(jià)比：性價(jià)比高、可預(yù)留擴(kuò)展功能、受原材料漲價(jià)影響小等。2、液晶顯示器加速替代字輪計(jì)度器 液晶顯示器之

10、所以能獲得越來(lái)越多的客戶的認(rèn)可，主要是因?yàn)椋阂壕э@示器的可靠性和壽命得到行業(yè)的普遍認(rèn)可；液晶顯示器能顯示更多信息（漢字提示、多排顯示等）；集中抄表數(shù)據(jù)和人工讀表數(shù)據(jù)的一致性要求；液晶顯示器功耗低，可以停電時(shí)顯示；液晶顯示器在黑暗中還可以采用背光顯示。3、防竊電要求進(jìn)一步加強(qiáng) 隨著竊電方式的更加多樣化和隱蔽化，對(duì)電能表防竊電的要求也越來(lái)越高，機(jī)械表對(duì)此已越來(lái)越力不從心，電子式電能表則表現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。目前竊電的方式主要有：干擾計(jì)量元件，更改接線方式，打開(kāi)表蓋更改內(nèi)部線路或數(shù)據(jù)等。4、具有通信接口尤其是RS485接口成為趨勢(shì) 隨著抄表到戶的逐步實(shí)施以及電力部門的體制改革，自動(dòng)抄表成為用戶強(qiáng)烈的需

11、求，因此越來(lái)越多地要求電表配備通信接口。電表配備RS485接口具有成熟和性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)，適合未來(lái)采用更新、更好的通信技術(shù)，因此成為用戶目前較為理想的選擇而逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)配置。1.2 抄表方式的現(xiàn)狀及其特點(diǎn)目前，國(guó)內(nèi)抄表方式有人工抄表、有線遠(yuǎn)程抄表、無(wú)線遠(yuǎn)程抄表。人工抄表模式有產(chǎn)品生產(chǎn)成本和運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是也有很難以克服的缺點(diǎn)： 由于人為因數(shù)的存在，抄表質(zhì)量難保證。 不利于大批量數(shù)據(jù)處理，需要人工輸入和校驗(yàn)，增加電力部門人員編制。 入戶抄表難度大，而且需要抄表人員爬樓，增加抄表人員的工作量。無(wú)線抄表模式是指采用無(wú)線通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表的方式。主要有以下有兩種實(shí)現(xiàn)方式：一種方式是大功率無(wú)線傳輸

12、，利用固有的無(wú)線服務(wù)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)：如GSM、GPRS、CDMA網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，該方式使用范圍廣，通信成功率高，無(wú)須額外申請(qǐng)頻段。另一種方式是手持無(wú)線抄表裝置或車載無(wú)線抄表裝置，屬于小功率無(wú)線傳輸，這種方式必須首先向有關(guān)部門申請(qǐng)頻段，且信號(hào)只能在一定的范圍內(nèi)有效，抄收范圍較小如一個(gè)生活小區(qū)。用無(wú)線自動(dòng)抄表技術(shù)，不僅能節(jié)約人力資源，更重要的是可提高抄表的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性，使管理部門能及時(shí)準(zhǔn)確獲得數(shù)據(jù)信息。但是，無(wú)線抄表技術(shù)投入巨大，在短時(shí)間難以取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。有線抄表模式可以分為一下幾類：1、基于有線電視寬帶的自動(dòng)抄表它是將用戶的用電數(shù)據(jù)通過(guò)特殊的電視信號(hào)，將之轉(zhuǎn)換為能在有線網(wǎng)上傳輸?shù)男盘?hào)，然

13、后進(jìn)行解調(diào)，達(dá)到信息通信的目的。但在硬件實(shí)現(xiàn)上存在較大難度，可行性差，有待理論和技術(shù)上進(jìn)一步的突破。2、基于電力線載波的遠(yuǎn)程抄表基于電力線載波的遠(yuǎn)程抄表技術(shù)以低壓電力線為通信媒介，用戶終端的用電數(shù)據(jù)與集中器之間的通信通過(guò)電力線載波技術(shù)來(lái)完成。3、基于總線技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表（1）基于RS485總線技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表用戶的電能表通過(guò)總線與集中器連接，一個(gè)小區(qū)安裝一個(gè)或多個(gè)集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集一次性抄讀成功率及可靠性較高，（2）基于LONWORKS技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表LONWORKS網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)一種或多種通信媒體相互連接的智能化設(shè)備或節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，具有開(kāi)放的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、較好的互換性及可構(gòu)造性和優(yōu)良的可靠性。這種

14、抄表方式的核心是芯片Neuron，通過(guò)該芯片來(lái)完成數(shù)據(jù)的采集、處理以及與上位機(jī)的通信等等。1.3 系統(tǒng)方案選擇（1）通信技術(shù)選擇。 本課題設(shè)計(jì)的智能電表集中管理系統(tǒng)，主要用于大型小區(qū)和辦公樓的電能消耗的計(jì)量和管理，因而要求系統(tǒng)擁有遠(yuǎn)程通信的功能，在比較了上一節(jié)中介紹的幾種抄表方式各自的優(yōu)缺點(diǎn)后的基礎(chǔ)上，本設(shè)計(jì)選擇了基于RS485總線技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表方案。（2）主控制芯片的選擇。 一般小區(qū)或辦公樓用戶不多，按200戶設(shè)計(jì)，8位總線的系統(tǒng)就可以勝任選片功能；由于中心控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能較多，初步預(yù)計(jì)基程序語(yǔ)句數(shù)1000條，加上所要顯示的30個(gè)漢字的代碼，估計(jì)內(nèi)存儲(chǔ)空間需要5KB。鑒于以上兩點(diǎn)要求，再

15、考慮到產(chǎn)品市場(chǎng)的因數(shù)，本設(shè)計(jì)選擇AT89S52做為主控制芯片。（3）外存儲(chǔ)器的選擇。 為了保證數(shù)據(jù)的安全性，本系統(tǒng)選擇了主機(jī)和從機(jī)均存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)的方案。中心控制系統(tǒng)需要存儲(chǔ)全部用戶12個(gè)月的電表數(shù)據(jù)和電費(fèi)數(shù)據(jù)，需要約7KB存儲(chǔ)空間，6164是2K×8位的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片，滿足此要求。1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容本文在介紹AT89S52的主要參數(shù)、功能特性、工作特性，闡述RS485總線的基本概念、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種使用AT89S52作為主控制芯片、基于RS485總線的智能電表集中管理系統(tǒng)。全文共分為-章，各章具體的研究?jī)?nèi)容為：第一章：主要介紹電能計(jì)量?jī)x表的發(fā)展歷程，比較常見(jiàn)的幾類

16、電能表抄表方式的優(yōu)劣之處，探討系統(tǒng)的發(fā)展方向，指出本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。第二章：主要說(shuō)明本系統(tǒng)的主要構(gòu)成、功能特點(diǎn)以及實(shí)際電路圖第三章：先后介紹了主控制芯片AT89S52、時(shí)鐘芯片DS1302、4×4矩陣鍵盤、128×64 LCD和RS-485串行通信技術(shù)的工作原理及其使用方法。第四章：詳述各程序功能模塊的的設(shè)計(jì)思路，并給出詳細(xì)的程序及流程圖。第五章：簡(jiǎn)述仿真環(huán)境及仿真調(diào)試步驟和結(jié)果。第六章：對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單總結(jié)。2 系統(tǒng)構(gòu)成及其工作機(jī)理2.1系統(tǒng)的構(gòu)成基于51單片機(jī)的智能電表集中管理系統(tǒng)是立足于供電部門當(dāng)前和未來(lái)發(fā)展的需要及電能消費(fèi)者的需求，不僅從用電交易本身考慮，且從整個(gè)電

17、力市場(chǎng)管理通用性上考慮。本系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖（1）。分立電表是整個(gè)電表集中管理系統(tǒng)的操作對(duì)象，主要負(fù)責(zé)分立電表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、電能管理及與集中管理系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)；集中管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)歷史數(shù)據(jù)、提供管理平臺(tái)、與手持設(shè)備或計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)流向圖見(jiàn)圖（2）.集中管理系統(tǒng)的硬件電路主要元器件有：主控制芯片AAT89S52、顯示單元AMPIRE 128*64 LCD、擴(kuò)展存儲(chǔ)器6164、時(shí)鐘芯片DS1302、RS485通信接口及由8255A驅(qū)動(dòng)的4*4鍵盤。集中管理系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)框圖如圖（3）所示。2.2系統(tǒng)的主要功能及特點(diǎn) 本系統(tǒng)以AT89S52為控制核心，各程序模塊相對(duì)獨(dú)立，主要靠中斷方式調(diào)用，其

18、主要功能有：（1） 斷電自我保護(hù)/通電自啟動(dòng)功能。 斷電后自動(dòng)進(jìn)入省電模式，只運(yùn)行主芯片和時(shí)鐘芯片，關(guān)閉鍵盤訪問(wèn)功能和顯示器，拒絕與其他單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；通電或復(fù)位后能迅速進(jìn)入正常模式，開(kāi)啟所有功能。（2） 通信功能。 基于RS485通信技術(shù)，可以與距離主機(jī)1200米的從機(jī)進(jìn)行通信，通信內(nèi)容主要有：采集電表數(shù)據(jù)，發(fā)送月結(jié)賬命令，發(fā)送電費(fèi)信息，發(fā)送月份信息，查詢從機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。（3） 按時(shí)統(tǒng)計(jì)結(jié)賬功能。 以DS1302的計(jì)時(shí)為基礎(chǔ)，每天采集一次數(shù)據(jù)，每月進(jìn)行一次月結(jié)賬。（4） 人機(jī)交換功能。通過(guò)鍵盤輸入，可以修改系統(tǒng)時(shí)間、設(shè)定終端號(hào)，方便安裝和系統(tǒng)調(diào)整。本系統(tǒng)有以下幾大特點(diǎn)：（1） 數(shù)據(jù)安全。同

19、一數(shù)據(jù)在主機(jī)和從機(jī)上都有存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)安全性好。（2） 實(shí)際應(yīng)用方便。正確安裝系統(tǒng)，設(shè)定終端號(hào)、初始時(shí)間即可。（3） 方便數(shù)據(jù)處理。所有數(shù)據(jù)以同一格式存儲(chǔ)，以手持設(shè)備為中介，可以直接交給計(jì)算機(jī)處理。2.3系統(tǒng)硬件電路圖3 硬件電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要由主芯片控制模塊、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、鍵盤輸入模塊、存儲(chǔ)模塊、通信模塊組成，為了滿足設(shè)計(jì)要求主要采用了AT89S52、AMPIRE 128*64 LCD、DS1302、8255A、6164、RS485等幾種元器件。下面就以各芯片的功能和使用方法為主題介紹主要的幾個(gè)模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程。3.1 主芯片控制模塊AT89S52主要性能l 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容l

20、 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器l 1000次擦寫周期l 全靜態(tài)操作：0Hz33Hzl 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器l 32個(gè)可編程I/O口線l 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器l 八個(gè)中斷源l 全雙工UART串行通道l 低功耗空閑和掉電模式l 掉電后中斷可喚醒l 看門狗定時(shí)器l 雙數(shù)據(jù)指針l 掉電標(biāo)識(shí)符AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Fla

21、sh，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52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，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量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。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，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。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。3.1.1 AT89S52 引腳功能簡(jiǎn)介P0 口：P0口是一個(gè)

22、8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2

23、分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。表1 P1口引腳的第二功能引腳號(hào)第二功能P1.0T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用）P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作

24、為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）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flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外

25、部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。表2 P3口引腳的第二功能引腳號(hào)第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT1(外部中斷1)P3.4T0（定時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（定時(shí)器1外部輸入）P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊

26、寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無(wú)效。這一位置“1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時(shí)有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個(gè)ALE 使能標(biāo)志位（地

27、址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng) AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN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)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。VCC : 電源GND: 地3

28、.1.2 AT89S52的特殊功能（1）雙數(shù)據(jù)指針寄存器為了更有利于訪問(wèn)內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，系統(tǒng)提供了兩路16位數(shù)據(jù)指針寄存器：位于SFR中82H83H的DP0和位于84H85。特殊寄存器AUXR1中DPS0 選擇DP0；DPS=1 選擇DP1。用戶應(yīng)該在訪問(wèn)數(shù)據(jù)指針寄存器前先初始化DPS至合理的值。表 3 AUXR1：輔助寄存器1AUXR1 地址：A2H 復(fù)位值：XXXXXXX0B 不可位尋址DPS76543210說(shuō)明： 預(yù)留擴(kuò)展位 DPS 數(shù)據(jù)指針選擇位DPS0 選擇DPTR寄存器DP0L和DP0HDPS1 選擇DPTR寄存器DP1L和DP1H（2）空閑模式和掉電模式在空閑工作模式下，C

29、PU 處于睡眠狀態(tài)，而所有片上外部設(shè)備保持激活狀態(tài)。這種狀態(tài)可以通過(guò)軟件產(chǎn)生。在這種狀態(tài)下，片上RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。空閑模式可以被任一個(gè)中斷或硬件復(fù)位終止。由硬件復(fù)位終止空閑模式只需兩個(gè)機(jī)器周期有效復(fù)位信號(hào)，在這種情況下，片上硬件禁止訪問(wèn)內(nèi)部RAM，而可以訪問(wèn)端口引腳。空閑模式被硬件復(fù)位終止后，為了防止預(yù)想不到的寫端口，激活空閑模式的那一條指令的下一條指令不應(yīng)該是寫端口或外部存儲(chǔ)器。在掉電模式下，晶振停止工作，激活掉電模式的指令是最后一條執(zhí)行指令。片上RAM和特殊功能寄存器保持原值，直到掉電模式終止。掉電模式可以通過(guò)硬件復(fù)位和外部中斷退出。復(fù)位重新定義了SFR 的值，但不改變

30、片上RAM 的值。在VCC未恢復(fù)到正常工作電壓時(shí)，硬件復(fù)位不能無(wú)效，并且應(yīng)保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間以使晶振重新工作和初始化。表4 空閑模式和掉電模式下的外部引腳狀態(tài)模式程序存儲(chǔ)器ALEPSENPORT0PORT1PORT2PORT3空閑內(nèi)部11數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)空閑外部11浮空數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)掉電內(nèi)部00數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)掉電外部00浮空數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（3）晶振特性AT89S52 單片機(jī)有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1 和XTAL2 分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來(lái)一起構(gòu)成自激振蕩器。從外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件的話，XTAL2 可以不接，而從XTAL1 接入，如圖5 所示。由

31、于外部時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)二分頻觸發(fā)后作為外部時(shí)鐘電路輸入的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有其它要求，最長(zhǎng)低電平持續(xù)時(shí)間和最少高電平持續(xù)時(shí)間等還是要符合要求的。圖（4） 內(nèi)部振蕩電路連接圖 圖（5）外部振蕩電路連接圖石英晶振C1,C2=30PF±10PF陶瓷諧振器C1,C2=40PF±10PF3.2 時(shí)鐘模塊DS1302主要性能指標(biāo)l 實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100 年之前的秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的能力，還有閏年調(diào)整的能力l 31 8 位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAMl 串行 I/O 口方式使得管腳數(shù)量最少l 寬范圍工作電壓2.0 5.5Vl 工作電流 2.0V 時(shí),小于300nAl 讀/寫

32、時(shí)鐘或RAM 數(shù)據(jù)有單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組兩種傳送方式l 8 腳DIP 封裝或可選的8 腳SOIC 封裝根據(jù)表面裝配l 簡(jiǎn)單 3 線接口l 與 TTL 兼容Vcc=5Vl 可選工業(yè)級(jí)溫度范圍-40 +85l 在 DS1202 基礎(chǔ)上增加的特性-對(duì)Vcc1 有可選的涓流充電能力-雙電源管用于主電源和備份電源供應(yīng)-備份電源管腳可由電池或大容量電容輸入-附加的7 字節(jié)暫存存儲(chǔ)器DS1302 是DALLAS 公司推出的SPI總線涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài)RAM ，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的信息，每月的天

33、數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/PM 指示決定采用24 或12 小時(shí)格式。DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線RST復(fù)位、I/O 數(shù)據(jù)線、SCLK串行時(shí)鐘。時(shí)鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。DS1302 工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。3.2.1 DS1302 的基本組成和工作原理DS1302 的管腳排列及描述如右圖所示(1)管腳描述X1,X2 32.768KHz 晶振管腳GND 地RST 復(fù)位腳I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳SCLK 串行時(shí)鐘Vcc1,Vcc2 電源供電管腳(2)DS

34、1302 內(nèi)部寄存器CH: 時(shí)鐘停止位 寄存器2 的第7 位12/24 小時(shí)標(biāo)志CH=0 振蕩器工作允許bit7=1,12 小時(shí)模式CH=1 振蕩器停止bit7=0,24 小時(shí)模式WP: 寫保護(hù)位 寄存器2 的第5 位:AM/PM 定義WP=0 寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭?AP=1 下午模式WP=1 寄存器數(shù)據(jù)不能寫入 AP=0 上午模式TCS: 涓流充電選擇 DS: 二極管選擇位TCS=1010 使能涓流充電 DS=01 選擇一個(gè)二極管TCS=其它 禁止涓流充電 DS=10 選擇兩個(gè)二極管DS=00 或11, 即使TCS=1010, 充電功能也被禁止（3）DS1302命令控制字命令字格式D7D6D5

35、D4D3D2D1D01RAM/CLKA4A3A2A1A0RD/W（a）時(shí)鐘/日歷控制部分（b）RAM控制部分RAM數(shù)據(jù)0地址RAM數(shù)據(jù)1地址RAM數(shù)據(jù)30地址3.2.2 DS1302 的功能應(yīng)用方法DS1302時(shí)鐘寄存器地址從80H到0BFH，第0位是讀寫標(biāo)志位，其值為0時(shí)表示寫操作地址，為1時(shí)表示讀操作地址。當(dāng)寫保護(hù)寄存器的最高位為0 時(shí)，允許數(shù)據(jù)寫入寄存器。寫保護(hù)寄存器可以通過(guò)命令字節(jié)8E/8F 來(lái)規(guī)定禁止寫入/讀出，例如：向8EH寫入00H，則允許對(duì)DS1302進(jìn)行寫操作；向8EH寫入80H時(shí)，則禁止對(duì)DS1302進(jìn)行寫操作。寫保護(hù)位不能在多字節(jié)傳送模式下寫入。（1） 單字節(jié)寫操作方法（

36、假設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在R0） WRITE:MOV A,R0 ；先將地址輸送到DS1302中 MOV R2,#8 CLR SCLK ；先將時(shí)鐘信號(hào)清零 NOP SETB SCLK ；時(shí)鐘上升沿時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)有效 NOPLOP1: RRC A ；DS1302采用的是串行輸入方式，一個(gè)字節(jié)需分8 MOV IO,C ；次輸入，此子程序要循環(huán)8次 NOP SETB SCLK NOP CLR SCLK DJNZ R2,LOP1 寫一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)到指定時(shí)鐘存儲(chǔ)器中，應(yīng)先將指定存儲(chǔ)器的地址輸送到DS1302中，然后再以同樣的方法將數(shù)據(jù)輸送到DS1302。 （2）單字節(jié)讀操作方法（假設(shè)地址存儲(chǔ)在R0）WRITE: MOV

37、A,R0 ；先將要讀的地址輸送到DS1302中 MOV R2,#8 CLR SCLK NOP SETB SCLK NOPLOP1: RRC A MOV IO,C NOP SETB SCLK NOP CLR SCLK DJNZ R2,LOP1 READ: MOV R2,#8 ；真正的讀數(shù)據(jù)程序段 MOV A,#00H ；AAC清零，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)LOP2: CLR SCLK NOP SETB SCLK NOP MOV C,IO RRC A SETB SCLK DJNZ R2,LOP2RET（3） 多字節(jié)傳送模式 當(dāng)命令字節(jié)為0BEH或0BFH時(shí)，DS1302工作在多字節(jié)傳送模式，8個(gè)時(shí)鐘/日期寄存

38、器從寄存器0地址開(kāi)始連續(xù)讀寫從0位開(kāi)始的數(shù)據(jù)。當(dāng)命令字節(jié)為0FFH或0FEH時(shí)，DS1302工作在多字節(jié)RAM傳送模式，31個(gè)RAM寄存器從0地址開(kāi)始連續(xù)讀寫從0位開(kāi)始的數(shù)據(jù)。操作方法與單字節(jié)讀寫模式類似，也是先寫命令字節(jié)，然后連續(xù)讀寫數(shù)據(jù)。3.2.3 DS1302 的應(yīng)用要點(diǎn)（1）正確區(qū)分地址。第0位是讀/寫地址標(biāo)志位，第6位是時(shí)鐘/RAM操作標(biāo)志位。（2）注意RST復(fù)位信號(hào)和時(shí)鐘總線信號(hào)的時(shí)序。只有在復(fù)位引腳（RST）為高電平時(shí)，邏輯控制才有效；只有在時(shí)鐘上升沿（SCLK引腳）時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)才有效。（3）本設(shè)計(jì)中是用P1口P1.0跟DS1302進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而P1口因其特殊物理結(jié)構(gòu)的原因，需

39、要先向P1口寫“1” ，才能把P1口做為輸入口使用。3.3 鍵盤輸入模塊 下圖給出了采用8255A接口芯片構(gòu)成的4×4鍵盤的接口電路。 圖(6) 鍵盤輸入電路圖對(duì)于這種非編碼鍵盤來(lái)說(shuō)，識(shí)別按鍵的方法有兩種：一是掃描法，二是反轉(zhuǎn)法。1）掃描法的原理是：CPU逐列（行）線發(fā)出低電平信號(hào)，如果該列線所連接的鍵沒(méi)有按下的話，則行（列）線所接的端口得到的是全“1”信號(hào)；如果有鍵按下的話，則得到非全“1”信號(hào)。為了防止雙鍵或多鍵同時(shí)按下，往往從第0列（行）一直掃描到最后1列（行），若只發(fā)現(xiàn)1個(gè)閉合鍵，則為有效鍵，否則全部作廢。找到閉合鍵后，讀入相應(yīng)的鍵值，再轉(zhuǎn)至相應(yīng)的鍵處理程序。2）線反轉(zhuǎn)法也是

40、識(shí)別閉合鍵的一種常用方法，該法比掃描速度快，但在硬件上要求行線與列線外接上拉電阻。先將行線作為輸出線，列線作為輸入線，行線輸出全“0”信號(hào)，讀入列線的值，然后將行線和列線的輸入輸出關(guān)系互換，并且將剛才的列線值從列線所接的端口輸出，再讀取行線的輸入值。那么在閉合鍵所在的行線上的值必為0。這樣，當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí)，必定可讀到一對(duì)一的行列值。本設(shè)計(jì)中采用的是線反轉(zhuǎn)法。圖(7)為本設(shè)計(jì)中鍵盤的面板示意圖，“開(kāi)始”鍵為鍵盤中斷啟動(dòng)信號(hào)輸入按鈕，連接到AT89S52的INT0；09為9個(gè)數(shù)字輸入鍵，其他按鍵為系統(tǒng)功能選擇鍵。開(kāi)始查詢歷史查詢上月清除/返回2下翻上翻098765134確認(rèn)/修改 A321B65

41、4C987DE0F 圖(8) 鍵盤對(duì)應(yīng)鍵值示意圖 圖(7) 鍵盤面板示意圖 鍵盤功能選擇鍵功能說(shuō)明： 確認(rèn)/修改：一般輸入狀態(tài)下有確認(rèn)輸入內(nèi)容功能；在顯示器顯示終端號(hào)及時(shí)間狀態(tài)下，此按鈕有修改系統(tǒng)時(shí)間功能 清除/返回：一般輸入狀態(tài)下有清除輸入內(nèi)容功能；在查詢數(shù)據(jù)狀態(tài)下有返回上一級(jí)狀態(tài)功能。 查詢上月：在顯示器顯示終端號(hào)及時(shí)間狀態(tài)下，有選擇上月電表數(shù)據(jù)顯示功能。 查詢歷史：在顯示器顯示終端號(hào)及時(shí)間狀態(tài)下，有選擇歷史數(shù)據(jù)顯示功能。上翻/下翻：在查詢上月數(shù)據(jù)狀態(tài)下有自動(dòng)切換用戶編號(hào)并顯示相關(guān)數(shù)據(jù)的功能；在查詢歷史數(shù)據(jù)狀態(tài)下有自動(dòng)切換當(dāng)前用戶的不同月份數(shù)據(jù)顯示的功能。3.4 屏幕顯示模塊AMPIRE

42、128×64 LCD是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，可以完成圖形顯示，也可以顯示8×4個(gè)（16×16點(diǎn)陣）漢字。3.4.1 AMPIRE 128×64 LCD的外部引腳及其功能GND:電源地VCC:電源正極Vout：驅(qū)動(dòng)電壓RS：RSH表示DB7-DB0為顯示數(shù)據(jù)RSL表示DB7-DB0為顯示指令數(shù)據(jù)RW：RWH，EH表示數(shù)據(jù)被讀到DB7-DB0RWL，EHL表示數(shù)據(jù)被寫到IR或DRE：RWL表示信號(hào)下降沿鎖存DB7-DB0 RWH，EH表示DDRAM數(shù)據(jù)讀到DB7-DB0DB7-DB0：數(shù)據(jù)線CS1：CS1H選擇右半屏CS2：CS2H選擇左半屏RST：復(fù)位信

43、號(hào)，低電平復(fù)位 圖(9) AMPIRE 128×64 LCD引腳分布圖3.4.2 AMPIRE 128×64 LCD 指令操作使用方法（1）顯示開(kāi)關(guān)控制代碼RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0形式000011111DD=1：開(kāi)顯示，表示顯示器可以進(jìn)行各種顯示操作D=0：關(guān)顯示，表示不能對(duì)顯示器進(jìn)行各種顯示操作（2）設(shè)置顯示起始行代碼RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0形式0011A5A4A3A2A1A0 顯示起始行是由Z地址計(jì)數(shù)器控制的，A5A0的6位地址自動(dòng)送入Z地址計(jì)數(shù)器，起始行的地址可以是063的任意一行。起始行與DDRAM行的

44、對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： DDRAM行：62 63 0 1 2 328 29屏幕顯示行：1 2 3 4 5 631 32（3）設(shè)置X地址（頁(yè)地址）代碼RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0形式0010111A2A1A0所謂頁(yè)地址就是DDRAM的行地址，8行為一頁(yè)，模塊共64行即8頁(yè)，A2A0表示07頁(yè)。讀/寫數(shù)據(jù)對(duì)地址沒(méi)有影響，頁(yè)地址由本指令或RST信號(hào)改變復(fù)位后，頁(yè)地址為0。頁(yè)地址與DDRAM的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表3.4.1。（4）設(shè)置Y地址（列地址）代碼RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0形式0001A5A4A3A2A1A0此指令的作用是將A5A0送入Y地址計(jì)數(shù)器，作為

45、DDRAM的Y地址指針。在對(duì)DDRAM進(jìn)行讀/寫操作后，Y地址指針自動(dòng)加1，指向下一個(gè)DDRAM單元。（5）寫顯示數(shù)據(jù)代碼RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0形式01D7D6D5D4D3D2D1D0DB7-DB0為顯示數(shù)據(jù)，此指令把D7-D0寫入相應(yīng)的DDRAM單元，Y地址指針自動(dòng)加1。3.4.3 AMPIRE 128×64 LCD 使用要點(diǎn)（1）正確地輸送X、Y、Z地址，也就是要確定需要刷新的點(diǎn)陣在屏幕上的坐標(biāo)。這一點(diǎn)很重要，尤其是在刷新屏幕中間某個(gè)16*16點(diǎn)陣的時(shí)候。（2）正確地編排漢字顯示代碼。每一個(gè)16*16點(diǎn)陣的刷新過(guò)程是這樣的：先刷新第一頁(yè)第1列的八

46、個(gè)點(diǎn)（八個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)單字節(jié)數(shù)據(jù)的八個(gè)位，高位在上，低位在下），然后刷新這一列第二頁(yè)的八個(gè)點(diǎn)，再以先第一頁(yè)再第二頁(yè)的順序刷新其他列的點(diǎn)。所以，漢字顯示代碼的編排也應(yīng)該符合這樣的編排順序。（3）X地址計(jì)數(shù)器沒(méi)有記數(shù)功能，只能用指令設(shè)置；Y地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)記數(shù)功能，各顯示數(shù)據(jù)寫入后，Y地址自動(dòng)加1,Y地址指印從0到63.3.5 RS-485通信模塊3.5.1 RS-485通信技術(shù)簡(jiǎn)介RS-485是一種平衡傳輸方式的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，它允許有多個(gè)發(fā)送器，允許一個(gè)發(fā)送器驅(qū)動(dòng)負(fù)載設(shè)備，負(fù)載設(shè)備可以是驅(qū)動(dòng)發(fā)送器、接收器或收發(fā)結(jié)合器。RS-485的共線電路結(jié)構(gòu)是在一對(duì)平衡傳輸線的兩端都配置終端電阻，其發(fā)送器、接收器

47、、收發(fā)結(jié)合器可掛在平衡傳輸線上的任何位置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸中多個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器公用同一傳輸線的多點(diǎn)應(yīng)用。在RS-485傳輸信號(hào)前，先分解成正、負(fù)兩條線路，到達(dá)接收端后，再將信號(hào)相減還原成原來(lái)的信號(hào)。如果將原始信號(hào)標(biāo)注為（DT），而被分解后的信號(hào)分別標(biāo)注為（D+）、（D-），則原始信號(hào)與分解信號(hào)在發(fā)送端發(fā)送出去時(shí)的運(yùn)算關(guān)系為（DT）=（D+）-（D-）。同樣，接收端在接收到信號(hào)后，也按該運(yùn)算關(guān)系到將信號(hào)還原成原來(lái)的樣子。如果此線路受到干擾，這時(shí)在兩傳輸線上的信號(hào)會(huì)分別成為（D+）+ Noise和（D-）+ Noise。如果接收端接收到此信號(hào)，它必須按照一定的方式將其合成，合成方程式為（D+）+ No

48、ise- （D-）+ Noise=（DT），此方程式與前述運(yùn)算關(guān)系式的結(jié)果一致，所以可有效防止哭聲干擾。RS-485最大的通信距離約為1219M，最大傳輸速率為10Mb/S，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達(dá)到最大的通信距離，如果需傳輸更長(zhǎng)的距離，需要加485中繼器。RS-485總線一般最大支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果使用特制的485芯片，可以達(dá)到128個(gè)或者256個(gè)節(jié)點(diǎn)，最大的可以支持到400個(gè)節(jié)點(diǎn)。RS-485的信號(hào)線應(yīng)考慮阻抗匹配問(wèn)題，所謂阻抗匹配即信號(hào)線的負(fù)載應(yīng)與信號(hào)線的特性阻抗相等。特性阻抗與信號(hào)線的寬度、與地線層的距離以及板材的介電常數(shù)等物理因素有關(guān)，是信號(hào)線

49、的固有特性。阻抗不匹配將引起傳輸信號(hào)的反射，使數(shù)字波形產(chǎn)生振蕩，造成邏輯混亂。由于通信載體是雙絞線，它的特性阻抗為120 左右，所以線路設(shè)計(jì)時(shí)，在RS-485網(wǎng)絡(luò)傳輸線的始端和末端各應(yīng)接1只120 的匹配電阻，如圖10所示，以減少線路上傳輸信號(hào)的反射。 圖(10) RS-485通信示意圖下列為常用的一些驅(qū)動(dòng)IC：32個(gè)節(jié)點(diǎn)：sn75176、sn75276、sn75179、sn75180、max485、max488、max49064個(gè)節(jié)點(diǎn)：sn75lbc184128個(gè)節(jié)點(diǎn)：max487、max1487256個(gè)節(jié)點(diǎn)：max1482、max1483、max3080max3089RS-485接口可連接

50、成半雙工和全雙工兩種通信方式。半雙工通信的芯片有sn75176、sn75276、sn75lbc184、max485、max 1487、max3082、max1483等；全雙工通信的芯片有sn75179、sn75180、max488max491、max1482等。圖11展示的是一個(gè)三節(jié)點(diǎn)RS-485通信應(yīng)用實(shí)例。本設(shè)計(jì)中最大節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)256個(gè)，其接線方式與此圖大致相同，只是使用的通信芯片不同。 圖(11) RS-485在多機(jī)通信的應(yīng)用 3.5.2 多機(jī)串行口通信原理簡(jiǎn)介以圖11為例，假設(shè)主機(jī)的地址為00H，從機(jī)1和2的地址分別為01H、02H。從機(jī)系統(tǒng)由初始化程序?qū)⒋锌诰幊虨榉绞?或方式3接收

51、，即9位異步通信方式，且置“1”SM2和REN，允許串行口中斷。在主機(jī)和某一個(gè)從機(jī)通信之前，先將從機(jī)地址發(fā)送給各個(gè)從機(jī)系統(tǒng)，接著才傳送數(shù)據(jù)命令。主機(jī)發(fā)出的地址信息的第9位為1,數(shù)據(jù)（包括）信息的第9位為0.當(dāng)主機(jī)向各從機(jī)發(fā)送地址時(shí)，各從機(jī)的串行口接收到的第9位信息RB8為1,置“1”RI中斷標(biāo)志位，各從機(jī)響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，判斷主機(jī)送來(lái)的地址是否和本機(jī)地址相符合，若為本機(jī)的地址，則置“0”SM2,準(zhǔn)備接收主機(jī)的數(shù)據(jù)或命令；若地址不一致，則保持SM2位為1狀態(tài)。接著主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)各從機(jī)串行口接收到是RB8為0,只有與前面地址相符的從機(jī)系統(tǒng)（已清“0”SM2）激活中斷標(biāo)志位RI，轉(zhuǎn)入中

52、斷程序，接收主機(jī)的數(shù)據(jù)或命令；其他的從機(jī)系統(tǒng)因SM2保持為1,又RB8為0,不激活中斷標(biāo)志，所接收到的數(shù)據(jù)丟失不作處理。4 系統(tǒng)仿真調(diào)試4.1 仿真環(huán)境簡(jiǎn)介 Proteus軟件是由英國(guó)Labcenter Electronics公司開(kāi)發(fā)的EDA工具軟件，從1989年問(wèn)世至今已有20年的歷史，在全球得到了廣泛的應(yīng)用。Proteus軟件除具有和其他EDA工具軟件一樣的編輯、印制電路板制作功能外，還具有交互式的仿真功能。它不僅是模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，同時(shí)也是先進(jìn)的微處理器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)中完成電路原理圖設(shè)計(jì)、電路分析與仿真。微處理器程序設(shè)計(jì)與仿真、

53、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證到形成印制電路板的完整電子設(shè)計(jì)、研發(fā)過(guò)程。該軟件的特點(diǎn)有： 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和普通數(shù)模電路仿真的結(jié)合。具胡模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)仿真、RS23動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真等功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有6800系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。 提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前

54、狀態(tài)，因此在該 軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能和PCB布線編輯功能。它可以在仿真原理圖的基礎(chǔ)上繪制PCB，并支持PCB板的三維預(yù)覽。4.2 仿真調(diào)試步驟 1）根據(jù)所需功能在Proteus軟件中選擇所需元器件，編輯系統(tǒng)電路圖，設(shè)置基本參數(shù)。 2）在Keil C51 uVision3軟件中編寫AT89S52的應(yīng)用程序，編譯程序并生成后綴為.hex的文件。 3）在Proteus軟件中給AT89S52芯片導(dǎo)入程序代碼文件（.hex文件）。 4）在Proteus軟件中點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，開(kāi)始系統(tǒng)仿真。 5）檢驗(yàn)各種預(yù)設(shè)功能的實(shí)現(xiàn)情況，對(duì)不能達(dá)到要求的功能對(duì)應(yīng)的程序代碼進(jìn)行修改，重復(fù)第2步到第5步的操作，直到全部達(dá)到基本要求。4.3