畢業(yè)論文《遠程智能電表抄表系統(tǒng)設(shè)計》

1、摘要隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，居民用電量劇增。傳統(tǒng)的人工抄表收取電費的方式，已不能滿足現(xiàn)代化管理的要求，實現(xiàn)多用戶能耗儀表的自動抄表已經(jīng)成為可能，特別是建設(shè)部提出來的小康型住宅小區(qū)的規(guī)劃要求，并逐步實行能耗儀表出戶的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)微機自動檢測、計量和收費。本文針對目前居民小區(qū)的電能計量中實際存在的各種問題，設(shè)計了一種實用的遠程自動抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有成本低廉、計量準確、工作穩(wěn)定可靠和系統(tǒng)安裝維護方便等特點。本文對整個抄表系統(tǒng)進行了較為全面的設(shè)計，著重對系統(tǒng)底層的能耗數(shù)據(jù)的采集和集中、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和通信方式等做了較為詳細的設(shè)計。在硬件上對cpu數(shù)據(jù)存儲及其監(jiān)控電路、數(shù)據(jù)傳輸、通信標準、時鐘電路、串

2、口擴展、電能采集和顯示電路都做了詳細的論述。并且廣泛應(yīng)用的rs-485電氣接口的串行通訊技術(shù)作為通訊方式。在軟件上對數(shù)據(jù)進行采集、通信、顯示子程序、校驗子程序等做了詳細的說明。同時，本文還對系統(tǒng)中的干擾問題進行了深入細致的分析，并在硬件和軟件上擔出了有效的抗干擾技術(shù)。該遠程抄表系統(tǒng)實現(xiàn)了多用戶的電能信息的遠程自動抄錄，能夠?qū)崿F(xiàn)住宅能耗計量的高質(zhì)量和高效率管理。關(guān)鍵詞：遠程抄表；數(shù)據(jù)通信；at89c51；rs-4851學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） abstractabstractwith social and economic development electric power is used i

3、ncreasingly, traditional charge of electric fare by manual labor cant satisfy the demand for modern man management. automatic meter reading system (amrs) has a possibility to be put into reality. especially for the well-to-do uptown, the construct department of china has demanded to realize automati

4、c meter reading, measuring and charging with computer. this article aims at the existing problems. thus, i designed an automatic meter reading system of calorie. the strong point of this system is: lows cost, precise measuring, stable working, and easy to install and maintain.the article gives an al

5、l-round design of this system. it expatiates on detail designs of data capturing and collecting, data communication network and mode. in this thesis, about the hardware, a particular explanation of the choice of cpu、inspect circuit、data memory etc were given. and it uses asynchronous serial communic

6、ation technology based on rs-485 electric interface as communication means. the software ,we give the program of impulse collection、communication、display and so on. at the same time, the noise questions existing in the analyzed and the effective anti-noise methods on hardware and o software are pres

7、ented.this long-distance meter reading system realizes the multi-user power information remote automatic transcribing, can realize residential energy consumption of high quality and high efficiency metrology management.keyword: remote meter reading; data-communication; at89c51; rs-4851學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 目

8、錄目錄摘要iabstractii第1章 緒論11.1課題的提出和意義21.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀21.3課題可行性論證結(jié)論21.4本文所要完成的主要工作31.5本章小結(jié)3第2章 抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計42.1系統(tǒng)組成42.2通信標準的選擇42.3系統(tǒng)總體方案確定52.4本章小結(jié)6第3章 抄表系統(tǒng)硬件設(shè)計73.1抄表系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)73.2抄表系統(tǒng)的各硬件模塊的設(shè)計73.2.1cpu的選型73.2.2外圍存儲及其監(jiān)控電路模塊103.2.3數(shù)據(jù)傳輸模塊133.2.4時鐘模塊153.2.5串口擴展173.2.6電能的采集和計數(shù)模塊193.2.7顯示電路203.3本章小結(jié)21第4章 抄表系統(tǒng)軟件設(shè)計224.1軟

9、件設(shè)計的基本原則224.2系統(tǒng)軟件設(shè)計234.2.1上位微機發(fā)送命令到達的路徑234.2.2遠程抄表主程序的設(shè)計244.2.3各子程序的設(shè)計254.3軟件初始化314.3.1電路初始化314.3.2串行通信設(shè)計324.3.3時鐘軟件程序操作344.4通信協(xié)議354.4.1字節(jié)格式364.4.2幀格式384.4.3傳輸394.5本章小結(jié)39第5章 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計405.1硬件抗干擾設(shè)計405.1.1穩(wěn)壓電源的考慮405.1.2串行eeprom的選擇415.1.2采用光電隔離技術(shù)415.2 軟件抗干擾設(shè)計415.2.1單片機程序出錯時能自動納入正軌415.2.2采取措施保證數(shù)據(jù)寫入的可靠性415

10、.2.3定時設(shè)置i/o口狀態(tài)425.2.4延時抖動技術(shù)425.2.5采用“看門狗”電路425.3本章小結(jié)43結(jié)束語44參考文獻45致謝46i1學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論第1章 緒論本文的研究課題是電表自動抄表系統(tǒng)，本章主要說明課題設(shè)計的背景和實際意義，介紹了在抄表領(lǐng)域國內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和未來趨勢，提出所要進行的設(shè)計內(nèi)容和任務(wù)，同時對全文的章節(jié)架構(gòu)進行闡述。1.1課題的提出和意義隨著人民生活水平的提高和住宅商品化的發(fā)展，居民住宅的質(zhì)量和檔次越來越高，住房對住宅環(huán)境、物業(yè)管理水平的要求也日益提高。這樣使得傳統(tǒng)的抄表收費方式存在的弊病越來越突出，抄表收費難也成為各部門管理上的問題，其原因

11、主要有以下幾點：1.入戶抄表難度加大。由于居民生活水平的提高、家庭財產(chǎn)價值及用戶逐漸開始重視私隱權(quán)等方面的原因，用戶不希望被別人打擾。同時入戶抄表只能在早晚居民休息的時間里進行，抄表人員實際可利用的時間變短。因而使得電費、水費、暖氣費、煤氣費的漏抄、欠收、漏收嚴重，實際收費往往遠低于統(tǒng)計值，費用流失嚴重。2.各管理部門負擔較重。抄表率低、周期長、資金回收速度慢，嚴重影響了這些部門的經(jīng)濟效益。3.管理費用開支過高。隨著城市的發(fā)展，用戶會越來越多，相伴著手動抄表的管理人員和操作人員也要相應(yīng)的增多，這勢必會嚴重制約著相關(guān)企事業(yè)單位的發(fā)展。4.抄表工作和勞動強度加大。抄表操作人員的工作條件差、效率低、

12、勞動強度大，而現(xiàn)行的抄表收費大多是人工抄表、人工收費、手工結(jié)算，這難以適應(yīng)企業(yè)管理信息化的形式要求。正是由于上述種種原因，建設(shè)部提出了建設(shè)小康型住宅小區(qū)的規(guī)劃要求，明確提出了要對新建和必擴建的住宅小區(qū)進行統(tǒng)一規(guī)劃，逐步實行水、電、氣三表出戶的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)微機自動檢測、計量和收費。隨著居民住宅小區(qū)的物業(yè)管理水平的不斷提高，目前在不少住宅小區(qū)，各能耗的計量問題也已經(jīng)由以前的各部門管理逐步改為由生活小區(qū)物業(yè)管理部門統(tǒng)一管理。現(xiàn)代物業(yè)管理要求不斷向規(guī)范化、自動化和科學(xué)化的進程邁進，多表聯(lián)網(wǎng)遠傳系統(tǒng)將越來越受到用戶和市場的認可，市場全景十分廣闊。因此，多用戶電表聯(lián)網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)的研究生就顯得十分迫切。

13、1.2國內(nèi)外發(fā)展狀況近年來，智能抄表技術(shù)在國內(nèi)外應(yīng)運而生，國內(nèi)外許多國家正在大力發(fā)展開發(fā)電能智能抄表系統(tǒng)的研制工作。在國外，如美國等發(fā)達國家已把智能抄表系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于配電管理之中了。以色列尤尼克（unique）技術(shù)公司開發(fā)了collector集中抄表系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的電網(wǎng)和電表，以電力線作為信息傳遞媒介，建立數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，通過線載波技術(shù)將信息遠距離傳送。而由英國自動化儀表公司本部策劃，組織杭州沃制電力有限公司研制的ic系列電表，可按用戶需要靖上通迅接口，利用rs485接口，零電壓脈沖繼電器輸出或420ma線性進行遠程監(jiān)測。德dtech公司則此專門開發(fā)了smi專用模塊，用于電子式電能表的數(shù)據(jù)采

14、集，以400脈沖/度或800脈沖/度向外輸出數(shù)據(jù)1。在國內(nèi)，雖然我國對智能抄表技術(shù)的研究起步較晚，但是發(fā)展速度很快。目前，國內(nèi)生產(chǎn)智能抄表的廠家超過150家。通過電力工業(yè)部電力設(shè)備及儀表檢測中心檢測的廠家接近100家，受理的專利超過165項。據(jù)不完全統(tǒng)計，安裝的智能抄表用戶超過250萬戶抄表技術(shù)多樣公：總線、載波、紅外、工頻、超窄帶（unb）。抄表方式多樣化：單表、多表。系統(tǒng)功能逐步完善，除抄表外，還具有線損統(tǒng)計、用電考核、遠程控制、自動收費并與銀行聯(lián)網(wǎng)等。1.3課題可行性論證結(jié)論本課題針對目前居民小區(qū)能耗計量實際現(xiàn)狀，以及能耗計量的數(shù)據(jù)遠傳和網(wǎng)等問題而設(shè)計的電表聯(lián)網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要運

15、用廉價的單片機作為cpu分站。對小區(qū)用戶的電量等能耗信息進行采集。系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，與上位微機一起構(gòu)成典型的分布工測控系統(tǒng)。系統(tǒng)充分考慮到現(xiàn)場總線通信標準對傳輸距離和波特率的限制，兼顧了系統(tǒng)的帶載能力，同時也為提高遠傳系統(tǒng)的可靠性，在各種遠傳基表與上位微機之間，系統(tǒng)采用了兩級采集器的結(jié)構(gòu)形式。其中，二級采集器由于采集遠傳基表的能耗信息而被稱之為采集器。一級采集器因主要負責(zé)集中數(shù)據(jù)采集器中的數(shù)據(jù)、并上傳至上位微機中而被稱之為數(shù)據(jù)集中器。上位微機與集中器、采集器之間可通過現(xiàn)場總線進行數(shù)據(jù)傳輸，采集器通過屏蔽雙絞線采集電表發(fā)出的能耗信息，并進行換算和存儲，采集器對電量的采集可直接通過df型多用戶電

16、能表上的接口接受用戶的電量信息。如此，構(gòu)成了兩級分布工測控系統(tǒng)。系統(tǒng)便于管理，管理人員可以通過上位微機的操作界面實現(xiàn)對用戶電表能耗的遠程抄取，還可以對參數(shù)進行設(shè)定和修改，也可以通過專用的紅外抄表器進行現(xiàn)場操作、彌補自動抄表不便時的不足，此外系統(tǒng)還具有以下特點：硬件簡單、經(jīng)濟實用，且功能強大；可移植性較強，稍做改造即可變成多用戶多表聯(lián)網(wǎng)遠傳系統(tǒng)；系統(tǒng)成本相對其他應(yīng)用系統(tǒng)不高，能夠被市場和用戶接受，市場前景廣大；系統(tǒng)的安裝和維護方便、工作穩(wěn)定性較好；系統(tǒng)選用符合國家計量標準的遠傳基表，系統(tǒng)計量的準確性和可靠性符合或略高于國家相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標準化；系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)能力較強、通用性較好，便于實現(xiàn)技術(shù)的推

17、廣和應(yīng)用等。1.4本文所完成的主要工作針對目前電表聯(lián)網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀和存在的問題，結(jié)合本課題的設(shè)計任務(wù)和技術(shù)要求2，本文主要解決以下幾個方面的問題：1.完成遠程抄表系統(tǒng)的硬件設(shè)計，達到如下功能或性能：（1）能耗抄?。簲?shù)據(jù)采集器正確采集電量信息，存儲在采集器中；自動定時地對df電表進行抄表，將抄得的數(shù)據(jù)存儲在集中器中；能通過紅外抄表器抄取集中器中的能耗數(shù)據(jù)；集中器自動定時地對采集器進行抄表，將抄表的數(shù)據(jù)存儲在集中器中；上位機可以遠程獲取用戶的各類能耗信息。（2）參數(shù)設(shè)置：上位機可對集中器、采集器的參數(shù)進行設(shè)定，可對用戶的電量進行設(shè)置，并可以根據(jù)電表信息對采集器進行設(shè)定。2.完成各部件和上

18、位微機的軟件設(shè)計：（1）對采集器和集中器中各硬件進行程設(shè)計，包括系統(tǒng)主流程及各子程序的編寫；各個硬件的驅(qū)動及初始化。（2）上位機的軟件設(shè)計：采用客戶機/服務(wù)器的客戶服務(wù)形式對上位機進行軟件編程。1.5本章總結(jié)本章提出了本文的設(shè)計課題，介紹了與課題相關(guān)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，明確了總線制抄表系統(tǒng)的設(shè)計思想，并且提出了設(shè)計所要解決的主要問題和相應(yīng)的初步設(shè)想。31學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計第2章 抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1系統(tǒng)組成自動抄表系統(tǒng)是一個完整的通訊檢測控制體系，最上層是計算機管理層。這層由各種工作站、庫服務(wù)器等計算機設(shè)備組成，其中配備管理軟件，實現(xiàn)如讀取數(shù)據(jù)、統(tǒng)計用電情況等功能

19、。每個臺區(qū)里要有一個中間的轉(zhuǎn)發(fā)層，這里稱之為“集中器”。集中器每個臺區(qū)至少配備一臺，負責(zé)向上與管理層和向下與采集層的通信聯(lián)結(jié)，主要起通訊和暫存數(shù)據(jù)的作用。向下的通訊使用總線技術(shù)；向上的通訊除了使用總線技術(shù)外，還有一些如紅外、無線等輔助性的通信手段。最底層是電表層，由各種電度表組成，主要完成能耗計量。實際的系統(tǒng)中，處于對成本的考慮和實際使用情況，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還有一些其他的變化。目前的城市民居樓宇中，有很多為了便于人工抄表和安裝維修，電度表采取了集中安裝的方法，把一個單元的十幾戶的用戶表安裝于同一個大表箱中。所以針對這種情況，產(chǎn)生了若不種衍生方案，這些方案都是只在最下層作了擴展。3452.2通信標準的

20、選擇本系統(tǒng)的一個重要的問題就是通信問題。要根據(jù)系統(tǒng)的通信距離來選擇合適的通信標準。如果通信距離要求太高的話，可以采用電話線公網(wǎng)或者無線gps等方式來進行通信。在通信方式中，大多數(shù)采用串行通信方式。這里先對常見的串行總線標準作一個比較。常用的總線標準有rs-232、rs-422和rs-485等等6，rs-232是異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的一種標準總線，其單向數(shù)據(jù)傳輸最大速率為了20kbps，最大傳送距離為15m，顯然這種總線標準是無法滿足本系統(tǒng)的技術(shù)要求的，且其數(shù)據(jù)傳輸速率較慢，易產(chǎn)生干擾。rs-422傳輸距離較遠，最短為12m，數(shù)據(jù)傳輸最大速率為10mbps；當速率為1mbps時，傳輸距離可達

21、120m；當速率為100kbps時，傳輸距離可達1200m；rs-422抗干擾能力強，傳輸速率快，且為全雙工的。我們知道，rs-232和rs-422有一個顯著特點，即rs-232接口與rs-422接口通常吸用于點對點通信系統(tǒng)中，若系統(tǒng)中需要相互通信的節(jié)點數(shù)超過兩個時，他們都無法直接滿足要求。因此，eia制定了新的接口標準rs-485，它能支持一點對多點的通信，rs-485電氣標準與rs-422完全一樣，只是rs-485工作于半雙工方式。rs-485標準總線是一種平衡傳輸方式的串行口接口標準，它允許在電路中有多個發(fā)送器，且允許一個發(fā)送器驅(qū)動多個負載設(shè)備，負載設(shè)備可以是被動發(fā)送器、接收器或收發(fā)器的

22、組合單元。rs-485的共線電路結(jié)構(gòu)是一對平衡傳輸?shù)膬啥硕寂渲媒K端電阻，其發(fā)送器、接收器、組合收發(fā)器可以掛在平衡傳輸線上任何位置，在數(shù)據(jù)傳輸中實現(xiàn)多個驅(qū)動器與接收器通用同一傳輸線的多點應(yīng)用。rs-485通信接口的信號傳輸是用兩根線之間的電壓差來表示邏輯“1”或“0”的，因為發(fā)送端僅需兩根傳送線，而接收端也只需要兩根傳送線，這樣，rs-485接收端與發(fā)送端公需兩根線就能完成信號傳輸。rs-485標準總線的特點是：抗干擾能力強、傳輸速率高、傳輸距離遠，在采用雙絞線，不用modem的情況下，在100kbps的傳輸速率時可傳送1200m，若速率為960kbps時，可以傳送1500m，甚至更遠。由于rs

23、-485具有上述優(yōu)點，能夠支持一點對多點的通信，便于組網(wǎng)通信距離也能滿足本系統(tǒng)的設(shè)計要求；且電表聯(lián)網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)對實時性要求不高，能耗的抄取也是不經(jīng)常發(fā)生的，一般情況下僅需要每月抄一次。所以本系統(tǒng)選擇了半雙工的rs-485的通信標準。2.3系統(tǒng)總體方案確定在我們確定了通信標準之后，就可以對整個系統(tǒng)進行設(shè)計了。既要充分考慮rs-485通信標準中對傳輸距離和波特率的限制，又要兼顧到系統(tǒng)的帶載能力，來確保系統(tǒng)運行的可靠性，在基表與上層管理微機之間，采用了采集器、集中器兩級結(jié)構(gòu)形式，系統(tǒng)的總體分布結(jié)構(gòu)如下圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 上位微機與集中器之間可通過rs-485總線進行數(shù)據(jù)傳輸，采集

24、器通過屏蔽雙絞線采集用戶各種遠傳能耗基表的信息，并進行換算和存儲；采集器對電量的采集可以直接通過df型電能表上的rs-485接口接受用戶的電量信息，也可以通過采集器上的紅外接口，利用專用紅外抄表器對采集器進行各種能耗信息的讀取等整個系統(tǒng)采用如此結(jié)構(gòu)主要有以下幾方面考慮：首先，成熟的技術(shù)保證了系統(tǒng)的順利實現(xiàn)。一方面，隨著目前遠傳基表市場的日趨成熟和科學(xué)技術(shù)的不斷完善進步，國內(nèi)市場已出現(xiàn)許多能夠生產(chǎn)符合國家計量標準的遠傳基表專業(yè)廠家。另一方面，傳輸網(wǎng)絡(luò)目前一般采用rs-485或lonworks技術(shù)來構(gòu)建傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺，其技術(shù)本身也是完全成熟的，只要能正確的組網(wǎng)、進行相應(yīng)的軟件開發(fā)并制定出完善的通信協(xié)

25、議就能確保系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠。其次，系統(tǒng)采用了rs-485通信標準。由于rs-485接口可以在一個通道上進行半雙工通信，所以，只需兩根經(jīng)便可實現(xiàn)雙向通信，極大的方便了構(gòu)成一點對多點或多點之間的相互通信。因此可以用組建rs-485網(wǎng)的方式將系統(tǒng)中的采集器、集中器和上位微機等構(gòu)成有機統(tǒng)一的兩級分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一方面，這便于系統(tǒng)的綜合布線和擴充，也便于迅速發(fā)現(xiàn)和排除故障，同時，兩級分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也更有利于用戶能耗數(shù)據(jù)的可靠存儲，大大提高系統(tǒng)的帶載能力；另一方面，兩級分布式測控系統(tǒng)還便于系統(tǒng)的靈活運用和組合，更能滿足小區(qū)建設(shè)規(guī)模大中小的變化要求。且兩級分布式測控系統(tǒng)擴大了系統(tǒng)的應(yīng)用能力同時也增加了

26、管理者的管理能力，對系統(tǒng)推廣和應(yīng)用而言更趨于合理7。此外，上位微機的應(yīng)用可以更有效地對用戶各種能耗數(shù)據(jù)進行存儲、處理和分析，可以實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查詢、數(shù)據(jù)通訊、賬單票據(jù)打印、報表生成以及便于系統(tǒng)維護等等功能；還可以方便地對數(shù)據(jù)采集器、集中器進行參數(shù)設(shè)置、運行狀況監(jiān)控等，保證系統(tǒng)正常運行。2.4本章小結(jié)本章闡述了電表遠傳抄表系統(tǒng)的功能目標和設(shè)計原則，提出遠傳抄表系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖，并分別闡述了遠傳基表、采集器、集中器在系統(tǒng)中的位置、功能以及設(shè)計構(gòu)想。在分析各種通信方式后明確了使用rs-485通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計方向。第3章 抄表系統(tǒng)的模塊功能設(shè)計3.1抄表系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)在了解國內(nèi)外現(xiàn)有的產(chǎn)品特

27、點的基礎(chǔ)上，為了使抄表器的功能更加完善，設(shè)計的抄表器具有計數(shù)、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理、電量及其狀態(tài)的顯示、與控制中心通訊等基本功能。整體結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。圖3.1抄表系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)的整體工作流程如下：1.脈沖采集計數(shù)模塊根據(jù)脈沖計算出電表的數(shù)據(jù)，存儲于內(nèi)部的ram中。2.at89c51根據(jù)時鐘模塊的時間設(shè)定，定時向脈沖計數(shù)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸命令，收集其電表中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)設(shè)定好的程序，存儲于外部的ram中，等待上位機的查詢，并把沒有反應(yīng)過來的終端的號碼記錄下來，上傳給上位機。3.上位機操作中，有定時抄送和隨時抄送兩種模式；定時抄送，即上位機根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的時間，查詢各脈沖采集計數(shù)模塊中的數(shù)據(jù)

28、；隨時抄送，指在某種特殊情況下，需要單獨的對某一用戶進行復(fù)查等。在兩種模式下，對沒有反應(yīng)的終端做備份，并警告等。3.2抄表系統(tǒng)的各功能模塊設(shè)計這是整個抄表部分的核心部分，由圖3.1可知，主要由cpu（mcu）、時鐘模塊、電能采集和計數(shù)模塊、顯示模塊、串口擴展模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、監(jiān)控模塊等組成。每一個部分的正確選擇與設(shè)計、及電路的連接對該系統(tǒng)的硬件電路而言是十分重要的。3.2.1 cpu的選型1.cpu是整個系統(tǒng)的核心部件，它直接影響系統(tǒng)的性能。本系統(tǒng)中選用的是at89c51單片機8，現(xiàn)對其功能引腳，電路特征作一個詳細的介紹。與mcs-51系列的單片機相容； 片內(nèi)集成4kr flash存儲器，可

29、反復(fù)編程/擦除1000次； 全靜態(tài)設(shè)計，時鐘頻率范圍為024mhz； 32條可編程的i/o口線； 128×8字節(jié)的內(nèi)部的ram；芯片有2個十六位計數(shù)器（計時器）； 共有5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級； 可編程串口通道； 具有4種工作模式的全雙工串行口； 低功耗的待機工作模式和掉電工作模式； 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；at89c51是一種性價比高，功能先進的8位微處理器，在許多的嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是內(nèi)部4k字節(jié)的eprom為使用者提供了很大的方便，當應(yīng)用程序較小時，不用為cpu添加外擴的rom。空閑工作模式和掉電保護模式可以保證cpu工作在低功耗的狀態(tài)下，內(nèi)部的ram的數(shù)據(jù)不會

30、丟失。1.at89c51芯片主要引腳介紹910圖3.2 at89c51外形引腳（1）vcc：at89c51電源正極輸入，接v電壓；（2）gnd：電源接地端；（3）xtal1：接外部晶振的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大鏡輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩時，該引腳應(yīng)接地；（4）xtali2：接外部晶振的一個引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反向放大器輸出端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器輸入端。當采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入；（5）rst：at89c51的復(fù)位信號輸入引腳，高電位工作，當要對芯片復(fù)位時，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機器周期以上的時間，at89c51便

31、能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)部均被設(shè)為已知狀態(tài)；（6）ale/prog:ale是英文“address latch enable”的縮寫，表示地址鎖存允許信號。當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地址字節(jié)。在flash編程器件，此引腳用于輸入編程脈沖。在低電平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/16.因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0.此時，ale只有在執(zhí)行movx、movc指令時才起作用。另外，該引腳

32、被略微拉高。如果處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。（7）ea/vpp.：該引腳為低電平時，則讀取外部的程序代碼（存于外部eprom）來執(zhí)行程序，在8051中，ea引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲空間。如果是使用at89c51的其他內(nèi)部有程序空間的單片機時，此引腳接成高電平使程序運行時訪問內(nèi)部程序存儲器，當程序指針pc值超過片內(nèi)程序存儲地址時，將自動轉(zhuǎn)向內(nèi)部程序存儲器繼續(xù)運行。此外，在程序代碼燒錄至89c51內(nèi)部eprom、89c51內(nèi)部flash時，可以利用此引腳來輸入提供編程電壓（at89c51為12v）；（8）psen：此為“program store enable”的縮寫。

33、訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。在訪問外部程序存儲器讀取指令碼時，每個機器周期產(chǎn)生二次psen信號，在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令時，不產(chǎn)生psen信號，在訪問外部數(shù)據(jù)時，亦不產(chǎn)生psen信號；（9）p0、p1、p2、p3口 p0口（p0.0p0.7）是一個8位漏極開路雙向i/o端口，當訪問外部數(shù)據(jù)時，它是地址總線（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴展而單片機應(yīng)用時，則作為一般的雙向i/o口用。p0口每一個引腳可以帶8個ttl門電流； p1口（p1.0p1.7）是具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口（準雙向并行i/o口），其輸出可以帶4個ttl門電流。僅供用戶作為輸入輸出用的端口； p2口（p2.

34、0p2.7）是具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口（準雙向并行i/o口），當訪問外部程序控制器時，它是高8位地址。外部不擴展而單片機應(yīng)用時，則作為一般的雙向i/o口用。每一個引腳可以推動8個ttl門電流； p3口（p3.0p3.7）是具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口（準雙向并行i/o口），它還提供特殊功能，包括串行通信、外部終端控制、計時計數(shù)控制及外部隨機存儲器內(nèi)容的讀取或定入控制等功能，其特殊功能引腳分配如下： p3.0 rxd串行通信輸入 p3.1 txd串行通信輸出 p3.2 into外部中斷0輸入，低電平有效； p3.3 into外部中斷1輸入，低電平有效； p3.4 t0計數(shù)器0外部事件

35、計數(shù)輸入端； p3.5 t1計數(shù)器1外部事件計數(shù)輸入端； p3.6 wr外部隨機存儲器的寫選通，低電平有效； p3.7 rd外部隨機存儲器的讀選通，低電平有效；3.2.2 外圍存儲及其監(jiān)控電路模塊x5045是一種性能較高的可編程看門狗芯片，屬于片外看門狗芯片，不但有看門狗電路，而且還有存儲器，掉電后數(shù)據(jù)不丟失，可以直接進行復(fù)位。它集中了三種功能：看門狗定時器、電壓監(jiān)控、和eprom組合在單個封裝內(nèi)。x5045具有簡單的三線總線工作的串行外設(shè)接口（spi）和軟件協(xié)議11。 其電路結(jié)構(gòu)圖如圖3.3所示，八引腳封裝。圖3.3 x5045芯片引腳該芯片內(nèi)控串行eeprom是具有xicor公司的塊鎖保護

36、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。1.特性可選時間的看門狗定時器；vcc的降壓檢測和復(fù)位檢測；五種標準的開始復(fù)位電壓；使用特定的編程順序即可對低壓電壓檢測和復(fù)位開始電壓進行編程；復(fù)位電壓可以低至vcc=1v；省電特性：在看門狗打開時，電流小于50ua；在看門狗關(guān)閉時，電流小于10ua；在讀操作時候，電流小于2ma；具有數(shù)據(jù)的塊保護功能，可以保護1/4,1/2全部的eeprom，當然也可以設(shè)置不保護狀態(tài)；用指令允許寫操作寫保護引腳；時鐘可達3.3ms；短的編程時間，16字節(jié)的頁寫模式，寫

37、時器件內(nèi)部自動完成，典型的器件寫周期5ms.圖3.4 x5045內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖2.功能及其引腳描述本器件將四種功能融為一體，上電復(fù)位控制，看門狗定時器，降壓管理以及具有模塊功能的串行eeprom，有助于簡化系統(tǒng)的設(shè)計，減少印制板的占用面積，提高可靠性。（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?？撮T狗輸入，在看門狗定時器超時并產(chǎn)生復(fù)位之前，一個加載wdi引腳上的由高到低的電平的

38、變換將復(fù)位看門狗定時器。（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。（3）wp：寫保護，當wp引腳是低電平時，向x5045中的寫操作被禁止，但是其它的功能正常，當引腳是高電平時，所有操作正常，包括寫操作，如果在cs是低的時候，wp變?yōu)榈碗娖剑瑒t會中斷向x5045中寫的操作，但是，如果此時內(nèi)部易失性周期已經(jīng)初始化了，wp變?yōu)榈碗娖讲黄鹱饔?。?）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脈沖的上升沿時進行數(shù)據(jù)的輸入，并且高位wsb在前。（5）sck：串行時鐘，串行時鐘的上升沿時通過si引腳

39、進行數(shù)據(jù)的輸入，下降沿通過so引腳進行數(shù)據(jù)輸出。（6）reset：復(fù)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，同時它也受到看門狗定時器控制，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(fù)位信號，cs引腳上的一個下降沿將會復(fù)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。3.x5045的電路連接如圖3.5中的看門狗對系統(tǒng)提供保護功能，當系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時間時，電路中的看門狗將通過reset信號向cpu作出反應(yīng)。它提供了三個

40、時間值供選擇，它的具有的電壓監(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內(nèi)時，系統(tǒng)將自動復(fù)位，x5045存儲器與cpu可能通過串行通信方式接口，共有5k字位，來存儲抄表數(shù)據(jù)。圖3.5 x5045的電路連接如何保證wdt正常運行也是一個關(guān)鍵問題，要針對wdt失效的原因，采取多種措施，防止失效，從而進步提高系統(tǒng)的可靠性： （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，他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(wù)進行分流，合理的配置cpu的操作任務(wù)，能在上位機運行的功能，一般應(yīng)放在上位機運行，因為上位機的運行環(huán)境良好，便

41、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，可以從過備份ram中恢復(fù)這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而也使得系統(tǒng)恢復(fù)。對沒有用到的eprom和ram區(qū)，一律寫在ffh或者ooh，當cpu由于干擾“跑飛”到這些不用區(qū)域中時，不會產(chǎn)生誤操作。 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。3.2.3數(shù)據(jù)傳輸模塊通常情況下，集中器都是安裝在小區(qū)某樓總出口處，對于城鄉(xiāng)用戶來說，集中器一般都會選擇較為集中的地方，這個相對來說就是比較復(fù)雜13，因為這樣它的傳輸距離更大，往往達到千米以上，為此，我們選擇了rs

42、-485的數(shù)據(jù)通信標準。標準通信接口電路的主要性能參數(shù)見表3.1表3.1 標準通信接口電路的主要性能參數(shù)rs-232rs-423ars-422ars-485操作方式單端單端差分差分最大線纜距離15m600m1200m1200m最大數(shù)據(jù)速率（bps)12m300k10m10m120m10k1m1m1200m3k100k100k可連接臺數(shù)1臺驅(qū)動器1臺接收器1臺驅(qū)動器10臺驅(qū)動器1臺驅(qū)動器10臺接收器1臺驅(qū)動器32臺接收器1.rs-485標準接口rs-485為半雙工，在某一時刻，一個發(fā)送另一個接收，用于多站互連時，可以節(jié)省信號線，便于數(shù)據(jù)的傳輸。rs-485是一種多發(fā)送器的電路標準，它擴展了rs-

43、422的性能，允許雙導(dǎo)線上1個發(fā)送器驅(qū)動32個負載設(shè)備，同時rs-485允許公用電話線網(wǎng)絡(luò)通信電路結(jié)構(gòu)在平衡連接兩端有終端電阻，在平衡電纜上掛發(fā)送器、接收器或者收發(fā)器。所以這里，我們考慮采用rs-485串行標準來完成采集模塊到上位機的數(shù)據(jù)傳輸問題。rs-485是一種電氣標準，與ttl標準完全不同，單片機與rs-485之間必須進行轉(zhuǎn)換，可以采用分立元件或集成電路專用芯片完成，本設(shè)計采用max485芯片。2.max485芯片max485芯片是maxim公司生產(chǎn)的差分平衡性收發(fā)器芯片，集成片包含一個驅(qū)動器和一個收發(fā)器，適用于rs-485通信標準。結(jié)構(gòu)引腳見圖3.6性能及特點：單+5v電源供電；低功耗

44、，工作電流12050ua，靜態(tài)電流只有300ua；驅(qū)動器有過載保護功能；通信傳輸線上可掛32個收發(fā)器；共模輸入電壓范圍-7v+12v；8引腳封裝，適用于半雙工通信；圖3.6 max485引腳引腳描述：ro：接收器輸出端，若a端高于b端200mv以上，r0為高，否則r0為低。re：接收器輸出使能端，若de為高，驅(qū)動輸出a和b有效，器件作線驅(qū)動器用（發(fā)送）；若de為低，它們呈高阻態(tài)，這時re為低，器件作線接收器使用（接收）。di：驅(qū)動器輸入，di為低將迫使輸出為低，若di為高將迫使輸出為高。b：反相接收器輸入與反相驅(qū)動器輸出。a：同相接收器輸入與同相驅(qū)動器輸出。gnd：接地vcc：電源正極3.2.

45、4時鐘模塊時間信息對于自動抄表系統(tǒng)而言是不可或缺的。但將其放于何處則是一個值得爭議的問題，其中的兩個障礙是無法回避的：一個是成本，一個是維護。所以在電表安裝時鐘和在集中器上安裝時鐘，我們選擇了后者。將時鐘放在集中器上既可以滿足系統(tǒng)對時間信息的基本要求，也不會給系統(tǒng)增加過多的負擔，當需要進行底度凍結(jié)時，集中器會發(fā)出廣播命令，連發(fā)數(shù)次后，再依次向各電表發(fā)送命令，這樣，所有電表收到命令的時間最長也可以控制在幾分鐘之內(nèi)，可以滿足電力部門的要求，當平時運行抄送命令時，集中器會每抄送一塊電表就加上當時的時間信息。將時鐘放于集中器上還有利于上位機對時鐘進行精確定時。1.芯片選擇本系統(tǒng)電路中的時鐘芯片選用的是

46、dallas公司的ds1302。ds1302是美國dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實時時鐘芯片，它可以對年、月、周、日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償功能，時鐘還可以通過am/pm來決定采用什么時制。ds1302與單片機之間能簡單的采用同步串行的方式進行通信，僅僅需要三個口線：rst、i/o、sclk串行時鐘。2.ds1302芯片功能介紹實時時鐘具有計算2100年之前的年、月、周、日、時、分、秒的能力，同時還有閏年的調(diào)整能力；31×8位暫存數(shù)據(jù)儲存ram；串行i/o方式使得管腳數(shù)量最少；寬范圍工作電壓：2.0v5.5v；工作電流：2.0v時，小于300ua；讀

47、寫時鐘或ram數(shù)據(jù)時，有兩種傳輸方式：單字節(jié)傳送或者多字節(jié)傳送；8腳dip封裝或可先8腳soic封裝；簡單的3線接口，與ttl兼容（vcc=5v）；可選擇的工作溫度范圍較廣：-40+85攝氏度；3.ds1302引腳及其電路連接ds1302引腳及其電路連接圖分別見圖3.8及圖3.9x1、x2接標準的32.768khz的晶振引腳；gnd：接地端；sclk：串行時鐘，rst復(fù)位引腳，i/o數(shù)據(jù)輸入輸出引腳；vcc1、vcc2：電源供電管引腳；圖3.7 ds1302引腳圖圖3.8 ds1302電路連接圖3.2.5串口的擴展在采集模塊和網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備之間有一個中間設(shè)備，讓它具有承上啟下的功能，一是接受采集

48、模塊的數(shù)據(jù)，另外把從采集模塊中的數(shù)據(jù)接收后發(fā)送上傳到網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，從而讓網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備自動完成數(shù)據(jù)的上網(wǎng)發(fā)送。采集模塊的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送都是通過串口來實現(xiàn)的，而at89c51只有一個串口，為了不至于使接收和發(fā)送沖突，必須進行數(shù)據(jù)的走向選擇，也叫做串口擴展。sp2338串口擴展芯片能將普通的51系列單片機的一個串口擴展為三個獨立的全雙工串口，并且三個串口的波特率達到了9600bps.sp2338采用通用的1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個停止位。同時，該芯片在與單片機相連時接口也非常簡單。sp2338共有四個串口，一個母串口，三個子串口，他們都是全雙工的串行通信口，允許同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。母串口與需要擴展

49、的51單片機的串口相連，子串口與其他串口設(shè)備相連，這樣就實現(xiàn) 只有一個串口的單片機可與三個串口設(shè)備相連。sp2338有兩根發(fā)送地址線，兩根接收地址線，用以選擇發(fā)送串口和接收串口。其電路圖連接如圖3.9所示：圖3.9 串口擴展圖分別控制了兩個輸入輸出引腳，形成了兩個完整的回路，一個完整數(shù)據(jù)向max485和網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送，另外一個連接max485網(wǎng)絡(luò)和mcu內(nèi)核，完成采集模塊數(shù)據(jù)的上傳和pc機命令的下傳。1.當單片機要向串行設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，其工作過程是：(1)先向sp2338的串口地址線adri0、adri1送地址信號（adri0、adri1=00子串口0，adri0、adri1=01子串

50、口1，adri0、adri1=10子串口2）；再向與自己相連的線串口的通信線上送數(shù)據(jù)；（2）sp2338的母串口收到單片機串口送來的數(shù)據(jù)后就根據(jù)adri0和adri1的狀態(tài)，把數(shù)據(jù)送往相應(yīng)的子串口；（3）該子串口再把數(shù)據(jù)送往相連的串口設(shè)備。2當串口設(shè)備向單片機發(fā)送數(shù)據(jù)時，其工作過程是：（1）sp2338的某個子串口從串口設(shè)備接收到數(shù)據(jù)時，送給母串口；（2）sp2338的母串口把該數(shù)據(jù)再送給單片機串口，同時在adro0和adro1線上送出子串口的地址；（3）單片機根據(jù)sp2338接收地址線adro0、adro1上的信號判定由哪個設(shè)備發(fā)出的；3.2.6電能的采集和計數(shù)模塊1.功率計量部分實現(xiàn)對電流

51、和電壓信號的采樣，產(chǎn)生功率脈沖功能。其核心是ad7755芯片，該芯片是專門用于功率測試和電能測量的專用集成電路，是目前電子式電度表的核心芯片之一。功率計量部分包括ad7755、分流器、分壓電流、基本電壓源、保護電路圖、光耦合器輸出電路。圖3.10 ad7755的內(nèi)部框圖2.ad7755的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.11所示，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）、相伴校正電路、可選的高通濾波（hpf）、數(shù)字乘法器、低通濾波（lpf）、數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換器（d/f）、電壓監(jiān)視器及2.5v的內(nèi)部電壓基準源。通過分流器、分壓電路分別對電流和電壓信號進行采樣；電流通

52、道和電壓通道的信號經(jīng)放大器放大后，通過ad7755內(nèi)部a/d轉(zhuǎn)換器為兩路數(shù)字信號，然后經(jīng)乘法、低通濾波、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。3.ad7755是cf引腳可以提供脈沖常數(shù)為1600imp/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的終端輸出引腳，由mcu控制計量功率脈沖。ad7755產(chǎn)生的輸出頻率與兩個電壓信號乘積的平均值成正比。ad7755通過計算通道1和通道2兩個輸出電壓的乘積，然后對乘積進行低通濾波，獲取有功功率信息。再將這個有功功率進一步的轉(zhuǎn)換為頻率，以低電平有效的方式從f1

53、和f2輸出。這個頻率是對有功功率信號經(jīng)過相當長的時間累積產(chǎn)生的，因此這個輸出頻率與平均有功功率成正比，有功功率放大器平均過程中隱含在數(shù)字-頻率轉(zhuǎn)換中完成的，加在ad7755上的輸出電壓值為u1和u2。 f1和f2輸出的脈沖頻率f和輸出電壓信號的有效值u1和u2有一定的數(shù)量關(guān)系。 f=（8.06×u1×u2×g×f）/uref式中；f為引腳f1和f2輸出的頻率（hz）； u1為差動輸入電壓的有效值（v）； u2為差動輸出電壓的有產(chǎn)值（v）； g為1、2、8、16取決于pga的增益，由g0和g1的邏輯輸入決定； uref為基準電壓（2.5v±0.8

54、%）（v）； f1-4由主時鐘clkin分頻獲得，分頻系數(shù)由s0和s1決定電路連接圖如圖3.11所示圖3.11 ad7755電路連接圖3.2.7顯示電路1.ps7219是一種新型的串行接口的8位數(shù)字靜態(tài)顯示芯片。它是由武漢力源公司推出的24腳雙列直插式芯片，采用流行的同步串行外設(shè)接口(spi)，可與任何一種單片機方便接口，可同時驅(qū)動8位led(或64只獨立led)，本設(shè)計中，只要求顯示不同用戶的戶號以及用電量，戶號用2位整數(shù)表示，而電量用6位數(shù)表示，其中5位整數(shù)，1位小數(shù)，因此需要8個led數(shù)碼顯示管119。ps7219內(nèi)部具有1sx8ram功能控制寄存器，可方便選址，對每位數(shù)字可單獨控制、刷

55、新，不需重寫整個顯示器。顯示數(shù)字亮度可由數(shù)字進行控制，每位具有閃爍使能控制位。當引腳con(13腳)置高電平，可禁止所有顯示，達到降低功耗的效果，但同時并不影響對控制寄存器的修改。ps7219還有一個掉電模式、一個允許用戶從1位數(shù)顯示到8位數(shù)顯示選擇的掃描界限寄存器和一個強迫所有l(wèi)ed接通的測試模式。另外，ps7219a型內(nèi)置一個可靠的監(jiān)控電路，可為外部提供一個脈寬140ms，觸發(fā)門限典型值為4.63v的高電平復(fù)位信號。2. 主要的功能引腳說明ret：復(fù)位引腳；load：裝載數(shù)據(jù)輸入，當load位高電平，串行輸入數(shù)據(jù)的最后16位被鎖定；din：串行數(shù)據(jù)輸入，在clk的下降沿，數(shù)據(jù)被加載到內(nèi)部1

56、6位移位寄存器；ckl：時鐘輸入，最高頻率為500khz。在clk的下降沿，數(shù)據(jù)被移入到內(nèi)部移位寄存器，在時鐘下降沿，數(shù)據(jù)從dout輸出；digi-8：8位數(shù)字驅(qū)動線它從顯示器吸入電流；gnd:接地：con：顯示控制器，低電平選通，高電平顯示無效：dout：串行數(shù)據(jù)輸出，輸入到din的數(shù)據(jù)在16.5個時鐘周期后dout有效；dsp,g-a:七驅(qū)動器和小數(shù)點線，它供給顯示器電流；v+：電源電壓；圖3.12 ps7219引腳圖3.電路連接這里89c51的pi.6作為串行數(shù)據(jù)的輸出，連接到ps7219的d創(chuàng)腳，pi.7和pl.5通過程序分別模擬ps7219的時鐘脈沖clk及其數(shù)據(jù)加載load信號。ps7219的sasg、sdp端連接到各led數(shù)碼管對應(yīng)的a一f及dp端，dig0dig8分別接8位led數(shù)碼管共陰極，以實現(xiàn)位選，如圖3.13所示。圖3.13 顯示電路連接圖4. 工作原理din是串行數(shù)據(jù)的輸入端，在clk上升沿，一位數(shù)據(jù)被加載到內(nèi)部16位寄存器中，ckl的最高時鐘頻率可達500khz，在輸入時鐘信號的每上上升沿均有一位數(shù)據(jù)由din移入到內(nèi)部寄存器中l(wèi)o