電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電氣配電箱的無線溫度傳感器設(shè)計(jì)摘要隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的大幅度提高，用電設(shè)備不斷增多以及用電負(fù)荷的不斷加大，隨之因電氣原因?qū)е碌幕馂?zāi)事故也在逐年攀升。由于電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)監(jiān)控電氣線路的故障和異常狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)的隱患，及時(shí)報(bào)警、提醒有關(guān)人員去消除這些隱患，避免電氣火災(zāi)的發(fā)生，因此它的出現(xiàn)引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。關(guān)鍵詞：ZigBee；電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；單片機(jī)

目錄1引言 引言隨著社會(huì)的進(jìn)步，建筑智能化、電氣化的發(fā)展，建筑物內(nèi)部各種電氣線路越來越多。每年由電氣事故引發(fā)的火災(zāi)數(shù)量不斷增加。據(jù)我們?cè)诿磕陣蚁谰忠约笆　⑹械南拦芾聿块T對(duì)火災(zāi)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，電氣火災(zāi)占火災(zāi)總的36.1%，且有逐年上升的趨勢(shì)，這就要求我們查原因、找根源，再采用行之有效的科學(xué)方法來減輕這些災(zāi)害。在這種情況下，電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)監(jiān)控電氣線路的故障和異常狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)的隱患，及時(shí)報(bào)警、提醒有關(guān)人員去檢查隱患所在并及時(shí)消除隱患，因此它能夠很大程度上減少由電氣事故引發(fā)的火災(zāi)。近年來，隨著無線通信、集成電路、傳感器以及微機(jī)電系統(tǒng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，使得低成本、低功耗、多功能的微型無線傳感器的大量生產(chǎn)成為可能，這些微型傳感器具有無線通信、數(shù)據(jù)采集和處理、協(xié)同合作等功能，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由眾多無線傳感器節(jié)點(diǎn)組織起來的?？梢匀缦露x無線傳感器網(wǎng)絡(luò)：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一組無線傳感器以自組織方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀測(cè)者。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的突飛猛進(jìn)，一定程度上加快了電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無線通信的發(fā)展步伐。ZigBee技術(shù)誕生后，為研發(fā)新的電氣火災(zāi)監(jiān)控的無線信息傳輸提出了新的研究思路。ZigBee技術(shù)的一些特點(diǎn)，能夠滿足電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信方面的要求。本文通過設(shè)計(jì)、研制、實(shí)驗(yàn)，成功將ZigBee技術(shù)應(yīng)用到電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，克服了布線受限的難題。與有線系統(tǒng)相比，無線系統(tǒng)能夠隨時(shí)隨地構(gòu)建移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，方便流動(dòng)接入，可把實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)至上位機(jī)監(jiān)控中心，極大地提高了監(jiān)控效益。2ZigBee無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用有線傳輸與無線傳輸相結(jié)合，將ZigBee信方式；無線網(wǎng)絡(luò)加入到RS-485總線上。在布線受限的地方采用ZigBee無線通在無線信號(hào)屏蔽區(qū)域采用有線通信方式，二者相互彌補(bǔ)缺陷。圖2-1電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信框架圖在電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，上位機(jī)系統(tǒng)通過不斷地輪詢來獲取控制器設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，上位機(jī)系統(tǒng)也可以對(duì)單個(gè)監(jiān)控器設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置、讀取。整個(gè)系統(tǒng)采用主一從式通信機(jī)制，每次通信都由上位機(jī)系統(tǒng)發(fā)起，相應(yīng)的監(jiān)控器設(shè)備接收到信息并做出回應(yīng)。本設(shè)計(jì)中，將ZigBee主站連接到RS-485總線上，它與上位機(jī)服務(wù)器直接相連，而其它ZigBee從站通過串口線與電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控器設(shè)備相連。一部分監(jiān)控器設(shè)備直接連到RS-485總線上，另一部分連接到ZigBee從站上。整個(gè)系統(tǒng)的工作過程如下：上位機(jī)系統(tǒng)將信息發(fā)到RS-485總線上，連接到RS-485總線上的監(jiān)控器設(shè)備和ZigBee主站都會(huì)接受到上位機(jī)發(fā)出的信息。各個(gè)連接到RS-485總線上的監(jiān)控器設(shè)備接收到信息馬上做出處理。而ZigBee主站接收到這個(gè)信息后，會(huì)將信息通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)中的相應(yīng)的ZigBee從站，ZigBee從站接受到數(shù)據(jù)后，會(huì)將其發(fā)給與之相連的監(jiān)控器設(shè)備。信息的回送過程也是相似的，連接到RS-485總線的監(jiān)控器設(shè)備會(huì)將回送信息直接發(fā)到RS-485總線上，信息直達(dá)上位機(jī)系統(tǒng)。與ZigBee從站相連的監(jiān)控器設(shè)備會(huì)先通過串口將信息發(fā)給ZigBee從站，ZigBee從站接受到信息后，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)給ZigBee主站，然后由ZigBee主站將信息發(fā)到RS-485總線上，之后傳給上位機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)工作流程如圖2-1。2.2硬件電路設(shè)計(jì)1、ZigBee芯片選擇由于JENNIC公司的JN5121、JN5139系列芯片是內(nèi)置ZigBee協(xié)議棧，提供了完整的API接口函數(shù)，開發(fā)起來比較方便。但是考慮到JN5121不能在大功率模式下工作，也就意味著它的傳輸距離受到了限制，所以最終決定選用JN5139作為本課題的ZigBee無線收發(fā)數(shù)據(jù)芯片。JN5139最小系統(tǒng)如圖2-2所示。其中AVCC是3.3V直流供電電壓。3.3V直流電壓可通過電壓轉(zhuǎn)換芯片SPX1117由直流5V直接轉(zhuǎn)換而來。本設(shè)計(jì)中，JN5139使用內(nèi)部自帶晶振。JP1，JP2是下載程序按鍵，在下載程序時(shí)，二者需要配合使用，同時(shí)JP2作為芯片復(fù)位使用。考慮到電容充電需要一段時(shí)間，JPI、JP2在按下時(shí)，需要停留一段時(shí)間，否則不能達(dá)到預(yù)期的目的。2、串口通信電路設(shè)計(jì)JN5139無線模塊與控制器設(shè)備以及上位機(jī)服務(wù)器之間是通過串口進(jìn)行通信的?？紤]到整個(gè)電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過RS-485總線傳輸數(shù)據(jù)，以及JN5139主站模塊需要設(shè)置存儲(chǔ)無線通道號(hào)、JN5139從站模塊需要對(duì)其連接的控制器地址進(jìn)行設(shè)置修改。本設(shè)計(jì)把JN5139的兩個(gè)DART口擴(kuò)展為RS485接口和RS232接口，來完成以上的需求。硬件電路如圖3-3和圖3-4。圖2-2JN5139最小系統(tǒng)圖2-3RS485電路如圖2-4中RS232接口電路用于設(shè)置修改ZigBee從站所連接的監(jiān)控器地址以及ZigBee主站的無線通道號(hào)。RS485接口電路用于ZigBee從站來和它所連接的監(jiān)控器進(jìn)行通信，以及ZigBee主站來和上位機(jī)服務(wù)器進(jìn)行通信。圖2-4RS232電路2.3網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理ZigBee協(xié)議為不同廠商的設(shè)備之間能夠互相兼容和連通，定義了設(shè)備用于自我描述的一種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，便于ZigBee兼容設(shè)備之間進(jìn)行互相的識(shí)別和訪問。簡單描述符（SimpleDescirptor）用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的Endpoint進(jìn)行描述，通常一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備有多個(gè)Endpoint，每個(gè)Endpoint都需要定義自己的簡單描述符，它描述了Endpoint所定義的ProfileID、設(shè)備標(biāo)識(shí)和版本，以及發(fā)送和接收的cluster。如果一個(gè)Endpoint上沒有正確定義的簡單描述符，它就不能正確地接收其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收的方式有KVP和MSG兩種幀格式，ZigBee節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)的流程如圖2-5所示。ZigBee節(jié)點(diǎn)在接收數(shù)據(jù)之前必須正確定義簡單描述符，用于定義簡單描述符的函數(shù)如下：uint8lafmeAddSimpleDesc（uint8u8EndPoint，//EndPoint序號(hào)(范圍0x01到OxFF）uintl6u16ProfileID，//所使用的ProfileID（范圍0到OxFFFF）uintl6u16DevicelD，//設(shè)備ID（范圍0到OxFFFF）uint8uBDeviceVersion,//設(shè)備版本（范圍0到OxFFFF）uint8*pau80utC1usterList)//輸出duster數(shù)組應(yīng)用程序利用回調(diào)機(jī)制接收協(xié)議棧的各種事件通知并執(zhí)行相應(yīng)操作程序，本設(shè)計(jì)中采用KVP格式進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。KVP格式接收數(shù)據(jù)的JZA_bAfKvpObject回調(diào)函數(shù)如下：PUBLICbool,tJZAesbAfKvpObject（APS_Addrmode-aeAddrMode,//地址模式uintl6u16AddrSrc，//源地址uint8u8SrcEP，//源端點(diǎn)uint8u8LQT，//接收數(shù)據(jù)質(zhì)量指數(shù)uint8uB8DstEP，//目標(biāo)端點(diǎn)uint8u8ClusterId,//接收Clusterlduint8*pu8ClusterIDRsp,//指向回應(yīng)Clusterld指針AF_Transactions*puTransactionInd,//指向接收數(shù)據(jù)區(qū)指針AF_Transactions*puTransactionRsp）//指向接收回應(yīng)區(qū)指針ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和路由器節(jié)點(diǎn)利用這個(gè)函數(shù)來接受ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，接收到數(shù)據(jù)后再將數(shù)據(jù)發(fā)到相應(yīng)的串口線上。與ZigBee數(shù)據(jù)接收函數(shù)配套使用的是數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)。不論是ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)還是ZigBee路由器節(jié)點(diǎn)，它們向網(wǎng)絡(luò)層發(fā)出數(shù)據(jù)發(fā)送請(qǐng)求的函數(shù)都是一樣的，函數(shù)格式如下：afdeDataRequest（APS一ddrmodeaeAddrMode//地址模式uintl6u16AddrDst，//目的地地址uint8u8DstEP，//目標(biāo)端點(diǎn)uint8u8SrcEP，//源端點(diǎn)uintl6u16Profileld，//設(shè)備IDuint8u8Clusterld,//發(fā)送ClusterldAPSJxOptions_au8txOptions，//發(fā)送選項(xiàng)NWKDiscoverRouteaeDiscoverRoute，//路由方式uint8u8RadiusCounter）//傳輸深度ZigBee節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)流程如圖2-5所示。在本設(shè)計(jì)中，ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，并不是簡單的串口接收到數(shù)據(jù)后立即發(fā)給ZigBee網(wǎng)絡(luò)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)接收到數(shù)據(jù)后立即發(fā)給串口的模式。上述模式只伸用于廣播方式，且不論是協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)還是路由器節(jié)點(diǎn)，工作量都非常大。為了保證無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、完整性。在本設(shè)計(jì)中，采用接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、打包，以及與應(yīng)答方式相結(jié)合。以下以數(shù)據(jù)由上位機(jī)服務(wù)器傳到監(jiān)控器設(shè)備為例說明。上位機(jī)服務(wù)器將數(shù)據(jù)發(fā)到RS-485總線上，ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將這些數(shù)據(jù)一一存到緩沖xi,內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)格式、校驗(yàn)等做出判斷。若這組數(shù)據(jù)符合相應(yīng)的規(guī)則要求，便從中提取監(jiān)控器地址，根據(jù)監(jiān)控器地址把這組數(shù)據(jù)發(fā)給相應(yīng)的ZigBee路由器節(jié)點(diǎn)。路由器節(jié)點(diǎn)在收到這組數(shù)據(jù)后，先將其存到緩沖區(qū)內(nèi)，也對(duì)數(shù)據(jù)格式、校驗(yàn)等做出判斷.。若這組數(shù)據(jù)符合相應(yīng)的規(guī)則要求，則將回送信息發(fā)給ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，并將這組數(shù)據(jù)發(fā)給與之相連的所有監(jiān)控器設(shè)備。這樣就相當(dāng)于做了雙層判斷，來確保無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和完整性。第一層判斷是由ZigBee協(xié)議棧自行產(chǎn)生的發(fā)生數(shù)據(jù)成功事件，第二層是軟件中的規(guī)定的回送接收到數(shù)據(jù)的信息。在這兩層判斷中，都設(shè)置了相應(yīng)的時(shí)間，即在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，若是數(shù)據(jù)沒有被正確、完整地發(fā)送和接受，則將重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)，并在軟件中設(shè)定了發(fā)送次數(shù)。圖2-5ZigBee數(shù)據(jù)發(fā)送流程3電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1剩余電流的采集剩余電流是指流過電氣線路三相電流瞬時(shí)值的矢量和（用有效值表示），也稱漏電流，可用零序電流互感器對(duì)其進(jìn)行采集測(cè)量。零序電流互感器探測(cè)剩余電流的基本原理是基于基爾霍夫電流定律即流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和等于零。本設(shè)計(jì)中使用的探測(cè)器設(shè)備，直接采用市場上常見的開合式或閉合式電流互感器。電流互感器將剩余電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。由于從電流互感器中出來的是交流信號(hào)，且波形不平滑，在進(jìn)入MCU的AD之前必須通過精密整流電路進(jìn)行整流，交流信號(hào)經(jīng)整流后可在MCU的AD引腳處加電容來對(duì)其濾波。精密整流電路如圖3-1所示。圖3-1精密整流電路從零序電流互感器中得出的電壓值與實(shí)際的電氣線路的剩余電流值的關(guān)系近似成線性關(guān)系，因此從ECU的AD讀出的零序電流互感器的電壓值乘以某一固定的系數(shù)就可得到實(shí)際的電氣線路的剩余電流值。當(dāng)然這個(gè)系數(shù)隨著零序電流互感器的不同而不同，因此在測(cè)量之前應(yīng)該先確定這個(gè)值，并把它存到相關(guān)的存儲(chǔ)器中，這樣在MCU每次啟動(dòng)時(shí)，都能根據(jù)這個(gè)值來計(jì)算實(shí)際的剩余電流值。3.2溫度的測(cè)量溫度探測(cè)器的選用方案很多，大體上分為熱電偶和熱電阻兩種基本方式。若是選用熱電偶方式，需配上一個(gè)集成模塊如MAX6675等，這對(duì)于減小產(chǎn)品成本不利?？紤]到諸多因素，本設(shè)計(jì)中，采用鉑電阻來對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器，由于其測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等，被廣泛用于中溫（-200℃--650℃）范圍的溫度測(cè)量中。PT100的溫度——電阻關(guān)系曲線如圖3-2。圖3-2PT100的溫度—電阻關(guān)系曲線在上圖中可以看到PT100的電阻值與溫度近似為線性關(guān)系。鉑電阻的阻值和溫度之間的這種非嚴(yán)格意義上的線性特性將會(huì)給溫度的測(cè)量帶來一定的誤差。早期通常采用硬件電路來減小這種誤差。但硬件法不但增加了電路的復(fù)雜性，而且由于包括傳感器在內(nèi)的各種硬件本身的缺陷和弱點(diǎn)，所以往往難以達(dá)到較高的指標(biāo)要求。因此，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上引入與檢測(cè)技術(shù)直接相關(guān)的數(shù)據(jù)處理算法，即軟件算法來實(shí)現(xiàn)線性化處理的要求，可以有效地提高系統(tǒng)的精度，降低成本。測(cè)溫系統(tǒng)電路如圖3-3，該電路采用不平衡電橋測(cè)量鉑電阻隨溫度變化的電壓信號(hào)，經(jīng)過放大、A/D轉(zhuǎn)換后，送到單片機(jī)中進(jìn)行處理。其中RT代表PT100。圖3-3溫度測(cè)量電路將圖3-3電路中的各參數(shù)確定之后，接著做一張溫度值、PT100電阻值、U5值、AD轉(zhuǎn)換值的表。最終將溫度和AD轉(zhuǎn)換值關(guān)系表存儲(chǔ)到MCU中，在程序中讀取AD轉(zhuǎn)換值后，通過查此表即可得出實(shí)際的溫度值。具體流程如圖3-4。圖3-4測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.3顯示電路設(shè)計(jì)在電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，需要通過顯示設(shè)備來進(jìn)行監(jiān)控器設(shè)備狀態(tài)信息的瀏覽、參數(shù)的設(shè)置和讀取。除此之外，當(dāng)有報(bào)警、故障信號(hào)來到時(shí)，需要彈出顯示界面來顯示這些信息。本設(shè)計(jì)中采用LCD液晶屏加按鍵的方法實(shí)現(xiàn)。硬件電路如圖3-5。圖3-5中的LCD采用12232F,12232E是一種內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字庫和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及128*32{全點(diǎn)陣液晶顯示器組成?？赏瓿蓤D形的顯示，也可以顯示7.5*2個(gè)漢字。與外部CPU接口采用并行或是串行方式控制。在本設(shè)計(jì)中，12232E與單片機(jī)采用串行通信，即只需一根時(shí)鐘線和一根數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。圖中的R72，R73是為了對(duì)比度的調(diào)整。12232E的串口讀寫時(shí)序圖3-6和圖3-7。圖3-5顯示電路圖3-612232E串口讀時(shí)序圖3-712232E串口寫時(shí)序LCD作為顯示器件，可以配合按鍵來進(jìn)行相應(yīng)的操作，來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)信息的顯示，這里設(shè)計(jì)了2個(gè)按鍵，一個(gè)是確認(rèn)鍵，一個(gè)是選擇鍵。電路如圖3-8。圖3-8按鍵電路圖3-8中的C22、C26是為了消抖動(dòng)。當(dāng)沒有按鍵按下時(shí)，單片機(jī)的SELECT和SURE管腳是高電平，當(dāng)SECECT鍵按下時(shí)，單片機(jī)的SELECT管腳是低電平。相應(yīng)地，當(dāng)ISURE鍵按下時(shí)，單片機(jī)SURE管腳是低電平。這樣通過判斷單片機(jī)的SELECT和SURE管腳，就可以得知是否有按鍵按下，若有按鍵按下，則根據(jù)相應(yīng)的編程設(shè)計(jì)，LCD顯示相應(yīng)的內(nèi)容，并且可以設(shè)置監(jiān)控器中的一些參數(shù)，例如剩余電流報(bào)警值、溫度報(bào)警值等等。3.4信息存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì)在電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，發(fā)生故障報(bào)警信息后，要及時(shí)地把它們存到存儲(chǔ)芯片中，便于上位機(jī)系統(tǒng)查詢報(bào)警故障信息。一些參數(shù)的設(shè)置也需要保存起來，例如剩余電流報(bào)警值等，當(dāng)MCU啟動(dòng)時(shí)，從存儲(chǔ)芯片中讀取剩余電流報(bào)警值，將它放到一個(gè)數(shù)組中，當(dāng)檢測(cè)到實(shí)際剩余電流值超過這個(gè)報(bào)警值后，MCU會(huì)通過相應(yīng)的IO口控制報(bào)警故障燈亮或是報(bào)警故障蜂鳴器響等等。在本設(shè)計(jì)中，采用24LC256作為存儲(chǔ)芯片，用來存儲(chǔ)一些必要的信息。電路設(shè)計(jì)如圖3-9。圖3-9中用兩片24LC256組合起來使用這提供了更加大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。其中A0、A1作為片選，E2CLK作為數(shù)據(jù)線，E2DATA作為時(shí)鐘線與MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。本設(shè)計(jì)中MCU與24LC256通過工2C進(jìn)行通信。I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在MCU與被控I2C之間、I2C與I2C之間進(jìn)行雙向傳送，最高傳送速率100kbps。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機(jī)一樣只有撥通各自的號(hào)碼才能工作，所以每個(gè)電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，I2C總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能。MCU發(fā)出的控制信號(hào)分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調(diào)整的類別（如對(duì)比度、亮度等）及需要調(diào)整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨(dú)立，互不相關(guān)。圖3-9數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路4上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)4.1Qt界面的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，上位機(jī)程序采用最新版的Qt4.5進(jìn)行編寫。相對(duì)于以前的版本，Qt4不僅添加了許多新控件，而且對(duì)于以前的一些控件的屬性也做了相應(yīng)的修改。這對(duì)畫面的設(shè)計(jì)提供了便利性。程序的入口采用了簡單的用戶名和密碼登陸的方式，效果圖如圖4-1。圖4-1普通用戶登錄界面系統(tǒng)基本功能包含在菜單欄里，如圖4-2所示。圖4-2上位機(jī)軟件菜單欄Qt通過“動(dòng)作”的概念簡化了有關(guān)菜單和工具欄的編程。一個(gè)動(dòng)作（action）就是一個(gè)可以添加到任意數(shù)量的菜單和工具欄[[39]。上圖中的“啟動(dòng)”、“停止”等，都可以看做是一個(gè)個(gè)動(dòng)作。動(dòng)作發(fā)出之后，Qt是如何工作的呢?其實(shí)Qt是使用信號(hào)和槽機(jī)制進(jìn)行對(duì)象間的通訊。信號(hào)/槽機(jī)制是Qt的一個(gè)中心特征，也是Qt與其它工具包最不相同的地方。當(dāng)一個(gè)特定事件發(fā)生的時(shí)候，一個(gè)信號(hào)被發(fā)射。Qt的窗口部件有很多預(yù)定義的信號(hào)，但是程序員總是可以通過繼承來加入自己的信號(hào)。槽就是一個(gè)可以被調(diào)用處理特定信號(hào)的函數(shù)。Qt的窗口部件有很多預(yù)定義的槽，但是通常的習(xí)慣是加入自己的槽，這樣就可以處理自己所感興趣的信號(hào)?！皢?dòng)”、“停止”按鈕作用是啟動(dòng)和停止系統(tǒng)的運(yùn)行，在本程序中，實(shí)際也是對(duì)串口的啟動(dòng)與停止，電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的上位機(jī)軟件與監(jiān)控器之間的通信是通過串口進(jìn)行的。所以在之前所做的準(zhǔn)備是，保證PC機(jī)有閑置的串口供電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所使用。還需要對(duì)串口進(jìn)行一系列的設(shè)置，點(diǎn)擊“服務(wù)”，下拉菜單中有“串口設(shè)置”這一項(xiàng)，選中后將彈出如圖4-3對(duì)話框。圖4-3串口設(shè)置上圖中主要對(duì)串口號(hào)、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、檢驗(yàn)位等設(shè)置，所設(shè)置的內(nèi)容要與監(jiān)控器設(shè)備所用串口的設(shè)置相同，否則無法進(jìn)行通信。為了能夠使設(shè)置后的參數(shù)自動(dòng)保存，這里建立了一個(gè)serial.ini的初始化文件。保存參數(shù)的主要函數(shù)如下：QSettings*settings=newQSettings（"serial.ini"，QSettings:：IniFormat）；settings->beginWriteArray（"comsettings"）；settings->setValue（"M_Port"，Portcombox->currentText(）)；settings->setValue（"M_BaudRate"，BaudRatecombox->currentText(）)；settings->setValue（"M_F1owControl"，F(xiàn)1owControlcombox->currentText(）)；settings->setValue（"M_Parity"，Paritycombox->currentText(）)；settings->setValue（"M_DataBits"，DataBitscombox->currentText(）)；settings->setValue（"M_StopBits"，StopBitscombox->currentText(）)；if（DTRcheckbox->isChecked(）)settings->setValue（"M_DTR"，"M_TRUE"）；elsesettings->setValue（"MesDTR"，"M_FALSE"）；if（RTScheckbox->isChecked(）)settings->setValue（"M_RTS"，"M_TRUE"）；elsesettings->setValue（"M_RTS"，"M_FALSE"）；settings->endArray（）；“設(shè)置讀取”、“監(jiān)控系統(tǒng)”按鈕，主要是連接上監(jiān)控器設(shè)備后與之通信，并將相應(yīng)的內(nèi)容顯示到界面上?！霸O(shè)置讀取”是對(duì)單個(gè)設(shè)備的一些參數(shù)進(jìn)行的操作，例如時(shí)鐘、剩余電流、溫度參數(shù)的設(shè)置與讀取?！氨O(jiān)控系統(tǒng)”主要是用于以輪詢的方式讀取探測(cè)器和監(jiān)控器的當(dāng)前信息的顯示?！疤砑釉O(shè)備”、“刪除設(shè)備”用于監(jiān)控器設(shè)備信息的添加和刪除，添加設(shè)備的界面如圖4-5。圖4-4參數(shù)設(shè)置讀取界面圖4-5添加新設(shè)備“管理員登錄”針對(duì)一些主要參數(shù)的設(shè)置和讀取需要一定的權(quán)限，只有管理員登錄后，才能對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和讀取，其界面與初次進(jìn)入系統(tǒng)相似，只是名稱和密碼不同。當(dāng)對(duì)監(jiān)控器設(shè)備的一些主要參數(shù)設(shè)置和讀取后，也可注銷管理員登錄，防止其他人員在不知情的情況下，對(duì)其操作，引起不必要的麻煩?！巴顺觥卑粹o用于退出系統(tǒng)，這里的設(shè)定是，只有在停止系統(tǒng)，即關(guān)閉串口后方可退出。在此套用了Qt的重新實(shí)現(xiàn)事件處理器。一般情況下，在使用Qt進(jìn)行編程開發(fā)時(shí)，基本不需要考慮事件，因?yàn)樵诎l(fā)生某些主要的事情時(shí)，Qt窗口部件都會(huì)發(fā)射信號(hào)。但是當(dāng)我們需要編寫自己的自定義窗口部件，或是當(dāng)我們希望改變已經(jīng)存在的Qt窗口部件的行為時(shí)，事件就變得非常重要了。4.2數(shù)據(jù)庫的管理