基于AT89C51單片機的多功能電表設計

1、畢業(yè)設計（論文）報告題 目：基于at89c51單片機的多功能電表設計 系 別 專 業(yè) 班 級 學生姓名 學 號 指導教師 2013年 4 月無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）基于單片機的多功能電表設計摘 要隨著物質(zhì)生活的富裕，很多人搬入城市，電量成為大家生活的1部分。我們以fm3307/8單片機為核心，對8戶居民的用電量進行測量，讓大家了解什么如何利用單片機來測量電量。8路脈沖輸出電能計量芯片ad7755能夠把居民的用電量轉(zhuǎn)換為一定數(shù)量的脈沖。74hc164串入并出8位移位寄存器和led顯示器能夠?qū)崟r循環(huán)顯示8戶居民的用電量。at24c16通過i2c總線和單片機連接，單片機將居民的用電量實時寫入

2、at24c16當斷電時at24c16仍能保存數(shù)據(jù)，再次上電后單片機將其保存的數(shù)據(jù)讀出從而實現(xiàn)掉電保護。電能表通過rs-485總線與抄表集中器相連，接收抄表集中器下達的抄表，或預付費、清零等命令。抄表集中器內(nèi)有gprs通信模塊，mc5，通過gprs通信網(wǎng)與中心計算機聯(lián)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳或命令的下達。工作時，電壓經(jīng)電阻的分壓、電流經(jīng)電流互感器在取樣電阻上取樣后，送入專用電能芯片進行處理，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號送到cpu進行計算。由于采用了專用的電能處理芯片，使得電壓電流采樣分辨率大為提高，且有足夠的時間來更加精確的測量電能，從而使電能表的計量準確度有了顯著改善。cpu用于分時計費和處理各種輸入輸出數(shù)據(jù)，

3、通過串行接口將專用電能芯片的數(shù)據(jù)讀出，并根據(jù)預先設定的時段完成分時有功電能計量和最大需量計量功能，根據(jù)需要顯示各項數(shù)據(jù)、通過紅外或rs485接口進行通訊傳輸，并完成運行參數(shù)的監(jiān)測，記錄存儲各種數(shù)據(jù)。讓計算機根據(jù)電費不同價格的時間分割點，實現(xiàn)電能表的復費率功能。計算機將用戶提前購買的電量寫入電能表中，當電量減到0時，控制口p4，動作切斷供電。關鍵詞：功率測量、at89c51單片機、ade7755、led顯示electricity automatic controllerabstract：along with the material life of the rich, many people m

4、ove into the city, as the 1 part of your life. we use fm3307/8 microcontroller as the core of the 8 households electricity consumption measurement, let everyone know what how to use single chip microcomputer to measure the amount of power. 8 pulse output electric energy metering chip ad7755 to the r

5、esidents of the electricity into a certain number of pulses. 74hc164 series input and output 8 bit shift register and led monitor can display real-time circulation of 8 households of electricity. at24c16 through the i2c bus and the singlechip is connected with the mcu will residents consumption real

6、-time write at24c16 when power at24c16 can still save the data once again after power on the mcu will save the data read in order to achieve power-down protection. electric energy meter through the rs-485 bus and the concentrator is connected to receive the meter reading concentrator reading or prep

7、aid, reset command. meter reading concentrator has gprs communication module mc55 to realize data ， the upload or command through gprs communication network and center computer connection issued.when working, voltage through the resistor divider, a current through the current transformer in the samp

8、ling resistance after sampling, into the special power chip for processing, and converted into digital signal is sent to the cpu calculation. due to the adoption of a special power chip, the voltage and current sampling resolution is improved greatly, and have enough time to more accurate measuremen

9、t of electric energy metering, so that the electric power meter accuracy has been significantly improved. cpu is used for time-sharing charging and processing a variety of input and output data, the special power chip via the serial interface to read data, and according to the preset time complete t

10、he time-sharing active electric energy metering and demand maximum measurement function, according to the need to display the data communication transmission, infrared or rs485 interface, monitoring and operation parameters store all kinds of data, records. let the computer according to the differen

11、t price of electricity time division point of the realization of multi-rate function table. computer users will advance purchase power into electric energy meter when in power to 0 of the control port，p4 action to cut off power supply.key words: power measurement、at89c51 mcu、ade7755、led display目錄前言1

12、第一章 論述21.1課題的背景及應用范圍21.2課題的目的2第二章 脈沖輸出的電能計量集成電路32.1 論述32.2工作原理42.3 ade7755單相表計量芯片 4 第三章 多功能電表的核心74hc164與led數(shù)碼顯示 83.1. 八位串入、并出移位寄存器74hc16483.2 led數(shù)碼管9第四章 at24c16和單片機連接的中轉(zhuǎn)站i2c總線104.1 i2c總線介紹104.2 i2c總線的系統(tǒng)結(jié)構與接口104.3 i2c總線的信號與數(shù)據(jù)傳輸11第五章 串行e2prom芯片at24cxx135.1 at24cxx系列的基本功能135.2 at24cxx的工作原理14第六章 電能表與抄表集

13、中器的紐帶rs-485總線176.1 rs-485簡介176.2 rs-485電平與ttl電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路19第七章 抄表集中器的核心gprs通訊技術介紹207.1 gprs工作原理207.2 gprs模塊主要性能簡介21謝辭23參考文獻24iv前言電能表，是用來測量電能的儀表，又稱電度表，火表，千瓦小時表，指測量各種電學量的儀表。電能可以轉(zhuǎn)換成各種能量。如：通過電爐轉(zhuǎn)換成熱能，通過電機轉(zhuǎn)換成機械能，通過電燈轉(zhuǎn)換成光能等。在這些轉(zhuǎn)換中所消耗的電能為有功電能。而記錄這種電能的電表為有功電能表。伴隨著我國工業(yè)化進程的前進步伐，工業(yè)及居民用電急劇增加，龐大的供電網(wǎng)絡給用電管理單位帶來了巨大挑戰(zhàn)，也給

14、居民、工廠帶來了諸多不便。于是我們便出現(xiàn)了1種新型的電表，多功能電表。所謂多功能電能表是指除計量有功（無功）外還具有分時、測量需量等兩種以上的功能，并能顯示，存儲和輸出數(shù)據(jù)的電能表本課題研究的功能電能表能夠讓居民可以方便的完成電量繳費，用戶對用電量更加清晰明了。第一章 本課題的研究背景1.1課題的背景及應用范圍作為測量電能的專用儀表電能表,自誕生至今已有100多年的歷史。電能表又俗稱電度表或千瓦時表。電能表在電能管理儀器儀表中占有很大比例,它的性能直接影響著電能管理的效率和科學化水平。100多年來隨著電力系統(tǒng)及其相關產(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)構和性能也經(jīng)歷了不斷更新、優(yōu)化的

15、發(fā)展過程。 伴隨著我國工業(yè)化進程的前進步伐，工業(yè)及居民用電急劇增加，龐大的供電網(wǎng)絡給用電管理單位帶來了巨大挑戰(zhàn)，也給居民、工廠帶來了諸多不便。為此我國在“十二五規(guī)劃”中提出建設“智能電網(wǎng)”的解決方案，實現(xiàn)電網(wǎng)、計算機網(wǎng)、電信網(wǎng)三網(wǎng)融合。傳統(tǒng)的機械式電能表及電子式電能表無論是在計量精度還是在信息傳遞方面都難以滿足“智能電網(wǎng)”的需求，在這種情況下多功能電能表應運而生。多功能電能表是指具有多功能、智能化等功能的新式電表，是智能電網(wǎng)的基本設備之一。多功能電能表能夠更精確、更快速的完成對電能的計量任務，而且電表可以通過加密防止用戶竊電，安全性更高。本課題研究的功能電能表能夠讓居民可以方便的完成電量繳費，

16、用戶對用電量更加清晰明了。1.2課題的目的 本課題的目的就是設計一個限電自動控制器，使其在允許用電功率范圍內(nèi)能正常用電，超過限定功率即自動停電且發(fā)出報警聲，并能通過數(shù)碼管顯示當前電流，電壓，功率值。解決在生活中因違章使用大功率電器，使電路超負荷供電，從而造成電路老化引起火災事故。真正確保公寓、學校、宿舍、網(wǎng)吧等用電量相對大的場所的用電安全。第二章 脈沖輸出的電能計量集成電路2.1 論述ad7755是一種高準確度電能測量集成電路，其技術指標超過了iec1306規(guī)定的準確度要求。有關iec1306電能表參考設計方案介紹，請參見adi公司應用筆記an559。ad7755只在adc和基準源中使用模擬電

17、路，所有其它信號處理都使用數(shù)字電路，這使ad7755在惡劣的環(huán)境條件下仍能保持極高的準確度和長期穩(wěn)定性。ad7755的引腳f1和f2以較低頻率形式輸出有功功率平均值，能直接驅(qū)動機電式計度器或與微控制器接口。引腳cf以較高頻率形式輸出有功功率瞬時值，用于校驗或與微控制器接口。ad7755內(nèi)部包含一個對avdd電源引腳的監(jiān)控電路，在avdd上升到4v之前ad7755一直保持在復位狀態(tài)。當avdd降到4v一下ad7755也被復位，此時f1，f2和cf都沒有輸出。內(nèi)部相位匹配電路使電壓和電流通道的相位始終是匹配的，無論通道1內(nèi)的高通濾波器hpl，是接通的還是斷開的。內(nèi)部的空載閾值特性保證ad7755在

18、空載時沒有潛動。2.2工作原理兩個adc對來自電流和電壓傳感器的電壓信號進行數(shù)字化，這兩個adc都是16位二階模數(shù)轉(zhuǎn)換器，過采樣速率達900khz。ad7755的模擬輸入結(jié)構具有寬動態(tài)范圍，大大簡化了傳感器接口可以與傳感器直接連接。電流通道中的pga進一步簡化了傳感器接口。電流通道中的hpf濾掉電流信號中的直流分量從而消除了由于電壓或電流失調(diào)所造成的有功功率計算上的誤差。2.3ade7755單相表計量芯片2.3.1 ade7755單相表計量芯片概述ade7755是一款適用于單相配電系統(tǒng)的高精度電能計量ic。它可提供基于輸電線電壓和電流計算的瞬時有功功率和平均有功功率。該器件規(guī)范超過iec610

19、36標準規(guī)定的精度要求。ade7755中使用的唯一模擬電路是adc和參考電壓電路。所有其它信號處理（例如乘法和濾波）都是在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)的。這種信號處理方法可在隨環(huán)境條件和時間變化的很大范圍內(nèi)提供優(yōu)異的穩(wěn)定性和精度。電流通道提供高增益模式,可直接連接低阻值分流電阻器而不損失動態(tài)范圍。兩通道之間的增益校準在器件外部進行調(diào)整。ade7755采用ssop封裝。在各種負載條件下提供低頻（f1/f2）和高頻（cf）同步輸出。ade7755是一種高準確度電能測量集成電路,其技術指標超過iec1036 規(guī)定的準確度要求。ade7755只在 adc 和基準源中使用模擬電路,所有其它信號處（如相乘和濾波）都使用數(shù)字

20、電路, 這使ade7755 在惡劣的環(huán)境條件下仍能保持極高的準確度和長期穩(wěn)定性。ade7755 引腳 f1 和 f2 以較低頻率形式輸出有功功率平均值,能直接驅(qū)動機電式計度器或與微控制器（mcu）接口。引腳cf 以較高頻率形式輸出有功功率瞬時值,用于校驗或與mcu 接口。ade7755內(nèi)部包含一個對 avdd 電源引腳的監(jiān)控電路。在 avdd 上升到 4v 之 前,ade7755一直保持在復位狀態(tài)。當avdd 降到 4v 以下,ade7755也被復位,此時 f1,f2 和 cf 都沒有輸出。內(nèi)部相位匹配電路使電壓和電流通道的相位始終是匹配的,無論通道1 內(nèi)的高通濾波器（hpl）是接通的還是斷開

21、的。內(nèi)部的空載閾值特性保證 ade7755在空載時沒有潛動。 額2.3.2 ade7755單相表計量原理框圖圖2-12.3.3ad7755面臨的問題及注意事項1，在某些特殊場合的使用過程中,有時會出現(xiàn)ad7755的cf和f1/f2兩個輸出有不同步現(xiàn)象,這是由于在負載電流小于國際標準iec1036和國家標gbn7215規(guī)定的啟動電流時(ad7755的啟動電流要小于標準規(guī)定的啟動電流),ad7755的cf端的工作方式和f1/f2端的工作不完全相同,f1/f2端可能會處于工作和不工作之間,導致兩端口輸出不完全一致,按標準規(guī)定,負載電流小于啟動電流,電能表可以不作計量,因此雖然不同步但輸出結(jié)果都符合國

22、家標準。2，為了使電源的紋波和噪聲減小到最低程度,dvdd(數(shù)字電源引腳)、avdd(模擬電源引腳)refin/out(基準電壓輸入輸出引腳)都應使用10f電容并聯(lián)100nf瓷介電容進行去耦。3，cf的輸出即使在穩(wěn)定負載條件下仍然隨時間變化,這種變化是由于瞬時有功功率信號中的cos2t引起的.cf以高頻輸出時,對瞬時有功功率進行累加完成頻率轉(zhuǎn)換的過程,累加時間較短,減弱了對cos2t的平均作用,部分瞬時功率信號成分通過了數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換器,解決辦法是cf的輸出頻還應該用頻率計數(shù)器進一步平均,消除紋波。cf用于帶微處理器的計量場合,也應平均后再計算功率。4，ad7755是對esd(靜電放電)敏感的器

23、件,在人體和測試設備上的靜電荷很容易累計高達4000v,并在沒有察覺的情況下被放電,雖然有esd保護電路,但高能量的放電仍能造成器件的永久性損壞,因此應該采取靜電放電預防措。2.3.4 數(shù)據(jù)處理部分此部分由8253、單片機和lcd顯示電路組成.芯片8253內(nèi)部有3個獨立16位計數(shù)器,計數(shù)頻率達2mhz,而ad7755在輸入滿度交流信號的情況下,cf的最高輸出頻率為5.57khz,完全可滿足ad7755的計數(shù)要求,可通過單片機的控制實現(xiàn)多路測量.內(nèi)部定時器設定積分時間內(nèi)對cf輸出的脈沖計數(shù),平均功率正比于平均頻率:平均功率=脈沖個數(shù)/積分時間.一個周期內(nèi)消耗的電能為:電能=平均功率積分時間=脈沖

24、個數(shù).本文重點分析三相交流電的測量.2三相交流電有三相三線制和三相四線制,三相三線制一般ia+ib+ic=0,其三相有功功率為p=uania+ubnib+ucnic=uania+ubnib-ucn(ia+ib)=uacia+ubcib (4)三相四線制其三相有功功率之和為p=uania+ubnib+ucnic (5)由式(4),式(5)可知,三相三線制功率輸入信號為線電壓和相電流,三相四線制為相電壓和相電流,我們可在測量原理圖的基礎上用圖4對三相有功功率進行測三線四線制時,直接取3個相電壓和3個相電流分送3個ad7755,ad7755輸出脈沖送8253,由它的3個獨立計數(shù)器計量功率脈沖.三相三

25、線制只需接2個ad7755,另一個ad7755沒有脈沖輸出,對應計數(shù)器值為零。圖2-2：三相有功功率測量原理示意圖2.3.5 ad7755有關電路核心芯片，分流器，分壓電路，基本電壓源，保護電路，光電耦合器輸出電路。圖2-3：原理示意圖第三章 多功能電表核心74hc164與led數(shù)碼顯示74hc164是高速硅門 cmos 器件，與低功耗肖特基型 ttl (lsttl) 器件的引腳兼容。74hc164是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個輸入端，a或b，之一串行輸入，任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的

26、輸入端接高電平，一定不要懸空。時鐘 (clk) 每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 q0，q0 是兩個數(shù)據(jù)輸入端，a和b，的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。主復位 ( mr_) 輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。 3.1 特性 門控串行數(shù)據(jù)輸入，異步中央復位，符合 jedec 標準 no. 7a，靜電放電 (esd) 保護, hbm eia/jesd22-a114-b 超過 2000 v,mm eia/jesd22-a115-a 超過 200 v 。多種封裝形式，額定從 -40 c 至 +85 c 和 -40 c

27、至+12 5 c 。3.1.3中央處理器（cpu）。是單片機的核心單元，通常由算術邏輯運算部件alu和控制部件構成。cpu就象人的大腦一樣，決定了單片機的運算能力和處理速度。并行輸入/輸出（i/o）口:通常為獨立的雙向口，任何口既可以用作輸入方式，又可以作輸出方式，通過軟件編程來設定?，F(xiàn)代的單片機的i/o口也有不同的功能 ，有的內(nèi)部具有上拉或下拉電阻，有的是漏極開路輸出，有的能提供足夠的電流可以直接驅(qū)動外部設備。i/o是單片機的重要資源，也是衡量單片機功能的重要指針之一。串口輸入/輸出口:用于單片機和串行設備或其它單片機的通信。串行通信有同步和異步之分，這可以用硬件或通用串行收發(fā)器件來實現(xiàn)。不

28、同的單片機可能提供不同標準的串行通信接口，如uart、spi、micro wire等。3.2 led數(shù)碼管led數(shù)碼管（led segment displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等.，led數(shù)碼管根據(jù)led的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解led的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路

29、，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。第四章at24c16和單片機連接的中轉(zhuǎn)站i2c總線4.1 i2c總線介紹i2c 總線支持任何ic生產(chǎn)過程(nmos cmos、雙極性）。兩線串行數(shù)據(jù)（sda）和串行時鐘 （scl）線在連接到總線的器件間傳遞信息。每個器件都有一個唯一的地址識別（無論是微控制器mcu、lcd驅(qū)動器、存儲器或鍵盤接口），而且都可以作為一個發(fā)送器或接收器（由器件的功能決定）。很明顯，lcd 驅(qū)動器只是一個接收器，而存儲器則既可以接收又可以發(fā)送

30、數(shù)據(jù)。除了發(fā)送器和接收器外器件在執(zhí)行數(shù) 據(jù)傳輸時也可以被看作是主機或從機（見表1）。主機是初始化總線的數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸?shù)臅r鐘信號的器件。此時，任何被尋址的器件都被認為是從機。4.2 i2c總線的系統(tǒng)結(jié)構與接口在數(shù)據(jù)的傳輸過程中，必須確定數(shù)據(jù)傳送的其實和結(jié)束。在i2c總線技術規(guī)范中，有嚴格的時序表示起始信號和結(jié)束信號，或起始信號和停止信號。在傳輸數(shù)據(jù)開始前，主控器件應發(fā)送起始位，通知從器件做好接收準備，在傳輸數(shù)據(jù)結(jié)束時，主控器件應發(fā)送停止位，通知從器件停止接收。起始位時序，當scl位為高位時，sda線由高到低的轉(zhuǎn)換。啟動信號是一種電平跳變時序信號，而不是一個電平信號。啟動信號是由主控器主動

31、建立的，在建立該信號之前i2c總線必須處于空閑狀態(tài)，總線在起始條件后被認為處于忙的狀態(tài)如圖所示。圖4-1：起始信號停止位時序，當scl位為高位時，sda線由低到高的轉(zhuǎn)換。停止信號也是一種電平跳變時序信號，而不是一個電平信號，停止信號也是由主控器主動建立的建立該信號之后，i2c總線將返回空閑狀態(tài)，在停止條件的某段時間后，總線被認為再次處于空閑狀態(tài)，并等待下一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始。如果產(chǎn)生重復起始條件而不產(chǎn)生停止條件，總線就會一直處于忙的狀態(tài)。如圖所示：圖4-2：停止信號連接到i2c總線上的器件，若具有i2c總線的硬件接口，則很容易檢測到起始和終止信號。對于不具備i2c總線硬件接口的有些單片機來說為了

32、檢測起始和終止信號，必須保證在每個時鐘周期內(nèi)對數(shù)據(jù)線sda采樣兩次。4.3 i2c總線的信號與數(shù)據(jù)傳輸與起始信號和結(jié)束信號不同，i2c總線在傳輸數(shù)據(jù)過程中，對傳輸?shù)拿恳晃籹da信號線上的數(shù)據(jù)在時鐘信號scl處于高電平時期必須保持穩(wěn)定，sda的高低電平狀態(tài)即此時傳送的數(shù)據(jù)位，只有在scl信號線處于低電平時，sda信號線上的電平狀態(tài)才能改變，如圖4-3：圖4-3 ；sda和scl的時序關系第五章 串行e2prom芯片at24cxx5.1 at24cxx系列的基本功能 at24cxx的主要特點 at24c01/02/04/08/16/32/64是 采 用cmos工 藝 制 成 的128/256/51

33、2/1k/2k/4k/8k，8的串行e2prom，典型的寫周期為幾個ms有字節(jié)寫和頁寫兩種寫入方式，頁寄存器大小分為8/8/8/16/16/32/32，擦除/寫入的壽命一般達10萬次以上。數(shù)據(jù)保存壽命達100年以上。電源等級根據(jù)用戶需要有1.8、2.5、2.7、5.0v等四種，低功耗工作電流1ma，備用狀態(tài)不到10ua，較常見的有8腳dip封裝、8腳soic封裝。at24cxx的引腳說明 at24cxx的典型封裝引腳如圖5.1所示。 圖 5-1 ：at24cxx的典型封裝 scl，串行時鐘輸入端。在上升沿時寫入e2prom數(shù)據(jù)，在下降沿時 輸出e2prom數(shù)據(jù)。 sda，串行數(shù)據(jù)輸入|輸出端。

34、 wp，寫保護引腳。wp=0時，芯片正常寫入操作。wp=1時，只能讀存儲器。 a0a1a2，地址輸入引腳。 vcc，電源端。 gnd，接地端。 5.2 at24cxx的工作原理 器件地址，對于掛接在i2c總線上的多個i2c器件，cpu訪問其中的某個器件時，首先是匹配器件地址，在器件地址中還包含了訪問該器件的讀寫方向。 at24cxx的器件地址的數(shù)據(jù)格式如表5.1所示 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0分別對應 1 0 1 0 a2 a1 a0 r/w 表5.1 at24cxx的器件地址的數(shù)據(jù)格式，對于at24c01/02/04/08/16/32/64系列芯片，存儲器單元數(shù)量分別為1

35、28/256/512/1k/2k/4k/8k個字節(jié)，其地址范圍的上限分別為 7fh,ffh,1ffh,3ffh,7ffh,fffh,1fffh,存儲單元的地址尋址范圍為a0a6、a7、a8、a9、a10、a11、a12。 在訪問i2c器件時，緊跟在器件地址后要訪問存儲器單元地址，對于at24c01/02，單個字節(jié)的存儲器地址已經(jīng)足夠表示想要訪問的任何一個存儲器空間。此時器件地址中的a2、a1、a0的值必須與引腳上的a2、a1、a0邏輯完全一致，才能稱為其間匹配。因此2根i2c總線上最多可以掛接8個at24c01/02器件。在訪問某個器件時，cpu發(fā)出的器件地址中a2、a1、a0值與該器件引腳a

36、2、a1、a0電平相一致，才能訪問到該器件。對于at24c04，由于存儲器單元尋址時存在高位地址a8位，此時a8將借用器件地址的a0位，由于a0位懸空處理，因此，2根i2c總線上最多可以掛接4個at24c04。相同的原理對于at24c08，存儲器單元存儲器單元高位地址a8、a9將分別借用器件地址大的a0、a1位，對于at24c16，存儲器單元高地址a8、a9、a10將分別將用器件地址的a0a1、a2位。顯然2跟i2c總線上最多可以掛接2個at24c08或1個at24c16。對于容量更大的at24c32/64，顯然再借用a2、a1、a0是不夠的因此緊跟在器件地址后的存儲器單元地址采用2個字節(jié)，高

37、位地址在前低位地址在后訪問某個器件地址時cpu發(fā)出的2、1、0值必須與該器件上的2、1、0邏輯相匹配。接口工作時序 有關at24c的啟動條件、停止條件、應答信號、非應答信號、數(shù)據(jù)的傳輸、數(shù)據(jù)的接收等時序由于at24c是標準的器件詳見部分。 at24c的寫包括字節(jié)寫和頁寫，其頁寫的機制存在頁內(nèi)地址自動增量、頁面回卷等現(xiàn)象但各個at24c器件的頁寄存器大小有所不同。 字節(jié)寫 字節(jié)寫的過程包括啟動條件、寫入器件地址、存儲器單元地址、寫入數(shù)據(jù)以及停止條件。由于存儲器容量大的器件at24c32、at24c64的存儲器單元地址為2個字節(jié)因此字節(jié)寫的格式根據(jù)不同的器件會有所不同，字節(jié)寫的幀格式如圖所示。在發(fā)

38、出停止條件后，對于這類非易失性的存儲器，都要經(jīng)歷一個寫周期后才能再次對該芯片進行操作。圖5-2：at24c01/02/04/08/16：頁寫 頁寫操作能對存儲器地址連續(xù)的單元進行小批量的數(shù)據(jù)存儲。這里同樣存在單字節(jié)和雙字節(jié)存儲器單元地址的問題。 at24的讀寫操作包括當前地址讀、指定地址讀和系列讀三種情況。對于讀操作不存在寫周期需延時等待的問題,即在發(fā)生一次讀操作后可以馬上再進行讀寫操作。當前地址讀當前地址讀是指讀出上次操作讀或?qū)懙淖詈蟊辉L問單元的下一個地址的數(shù)據(jù)只要器件沒有斷電上次操作的那個單元地址將一直被保存著因此不再需要提供下一個單元的地址。其操作格式只需提供讀命令后數(shù)據(jù)即被讀出。 指定

39、地址讀,指定地址讀是指讀出指定單元的數(shù)據(jù)。該操作首先要通過1個寫入讀出數(shù)據(jù)的地址操作,習慣上稱為偽啟動,在得到操作的當前地址后,再進行與當前地址讀一樣的操作。因此指定當前地址讀的數(shù)據(jù)幀格式中出現(xiàn)2次啟動信號 系列讀 系列讀是指在當前地址讀或指定地址讀的基礎上,如果主動器件不斷提供同步脈沖scl信號,而且不發(fā)出非應答信號,下一個地址單元的數(shù)據(jù)將通過sda線被串行送出,直至主動器件發(fā)出非應答信號為止。 無論是當前地址讀還是指定地址讀后的系列讀,都不存在連續(xù)讀數(shù)的個數(shù)受頁寄存器大小的限制即不存在頁內(nèi)回卷的問題。當讀出的數(shù)據(jù)單元到達最大一個單元時,下一個被讀出的單元地址將為最小的地址單元,如讀到at2

40、4c04的最大地址單元為1ffh時下一個讀數(shù)單元為000h。第六章 電能表與抄表集中器的紐帶rs-485總線6.1 rs-485簡介 rs-485是1983年電子工業(yè)協(xié)會(eia)為了擴展rs-422的應用范圍在其基礎上制定的標準，rs-485 接口在總線上是容許連接多達32 個收發(fā)器，可以擴展到128或256個。rs-485最大傳輸速率為10mbps，最大傳輸距離為1219米。因為rs485接口組成的半雙工網(wǎng)絡,一般只需二根連線,所以rs485接口均采用屏蔽平衡雙絞線傳輸。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在l00kbps速率下才能使用規(guī)定最長的電纜長度,只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳

41、輸。因此,rs-485更適合短距離的數(shù)據(jù)傳輸。在實際應用中,rs-485總線的傳輸速率常選擇在9600bps及以下。rs-485是一個電氣接口規(guī)范,它規(guī)定了平衡驅(qū)動器和接收器的電器特性而沒有規(guī)定插件傳輸電纜和通信協(xié)議。rs-485接口采用差分方式傳輸信號,并不需要相對某個參考點來檢測信號系統(tǒng),只需檢測兩線之間的電位差即可。但必須注意,收發(fā)器只有在共模電壓不超過一定范圍:-712v,的條件下才能正常工作。當共模電壓超出此范圍時,就會影響通信的可靠性甚至損壞接口。邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(26)v表示,邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(26)v表示。 6.2、rs-485電平與ttl電平轉(zhuǎn)換驅(qū)

42、動電路,rs-485的驅(qū)動接口部分通常由maxim公司生產(chǎn)的差分平分器首發(fā)芯片max481/483/485/487/489等,每種型號的芯片內(nèi)部均集成了一個驅(qū)動器和一個接收器。max481/483/485/487為8引腳封裝,其引腳分布與典型工作電路如圖所示,引腳功能說明如下。ro接收器輸出端。若a比b大200mv,ro為,反之為低電平。re接收器輸出使能端。re為低時,ro有效,為高時,ro呈高阻狀態(tài)。de,驅(qū)動器輸出使能端。若de：1驅(qū)動器輸出a和b有效,若de：0則它們呈高阻態(tài)。若驅(qū)動器輸出有效,器件作為線驅(qū)動器用,反之作為線接收器用。di驅(qū)動器輸入端。當di：0有a：0，b：1。當di

43、：1，則a：1，b：0。 gnd接地。a同相接收器輸入和同相驅(qū)動器輸出。b反相接收器輸入和反相驅(qū)動器輸出。 vcc,電源端,一般接+5v。圖6-1： max485圖6-2： max485的收發(fā)功能6.2、rs-485電平與ttl電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路 rs-485的驅(qū)動接口部分通常由maxim公司生產(chǎn)的差分平分器首發(fā)芯片max481/483/485/487/489等,每種型號的芯片內(nèi)部均集成了一個驅(qū)動器和一個接收器。max481/483/485/487為8引腳封裝,其引腳分布與典型工作電路如圖所示引腳功能說明如下。ro，接收器輸出端。若a比b大200mv,ro為高,反之為低電平。 re接收器輸出使能

44、端。re為低時，ro有效，為高時，ro呈高阻狀態(tài)。de驅(qū)動器輸出使能端。若de：1，驅(qū)動器輸出a和b有效，若de： 0，則它們呈高阻態(tài)。若驅(qū)動器輸出有效,器件作為線驅(qū)動器用,反之作為線接收器用。di驅(qū)動器輸入端。當di：0，有a：0，b：1，當di：1則a：1，b：0。gnd，接地。a同相接收器輸入和同相驅(qū)動器輸出。 b,反相接收器輸入和反相驅(qū)動器輸出。vcc電源端,一般接+5v。第七章 抄表集中器的核心gprs通訊技術介紹7.1 gprs工作原理通信是自動抄表技術中的關鍵,也占據(jù)了投資的大部分。數(shù)據(jù)通信的設計要綜合考慮地理環(huán)境、用戶用能行為、技術水平、管理體制和投資成本等因素。在國外己有許多

45、發(fā)展成熟的自動抄表系統(tǒng),他們采用的信息傳輸方式有:電視電纜、電力線載波、無線電波和公用電話網(wǎng)等。gprs(general packet radio service)是通用分組無線業(yè)務的簡稱,構建在gsm網(wǎng)絡基礎之上,對原有的gsm網(wǎng)絡子系統(tǒng)和無線系統(tǒng)的設備及功能進行了升級和增強,被稱為2.5g系統(tǒng)。gprs采用了與gsm同樣的無線調(diào)制標準、同樣的帶寬、同樣的跳頻規(guī)則和同樣的tdma幀結(jié)構 因此現(xiàn)有的gsm網(wǎng)絡可以很容易地提供gprs業(yè)務。它支持tcp/ip協(xié)議,是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng),無需經(jīng)過pstn等網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)接,就可直接將數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式與internet互傳。因此gprs業(yè)務在無線上網(wǎng)、環(huán)境

46、監(jiān)測、交通監(jiān)控、移動辦公等行業(yè)中具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。7.2 ，gprs的網(wǎng)絡結(jié)構，如圖7.1所示gprs網(wǎng)絡是對gsm的平滑升級,通過在gsm系統(tǒng)的無線側(cè)新增pcupacket control unit)作為分組接入和控制單元，在網(wǎng)絡側(cè)新增sgsn(serving gprs support node)和ggsn(gateway gprs support node)實施用戶管理和分組支撐，將電路交換系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)合二為一,從而實現(xiàn)系統(tǒng)資源的有效利用，拓展系統(tǒng)功能。 gsn是gprs網(wǎng)絡中最重要的網(wǎng)絡節(jié)點。gsn具有移動路由管理功能，它可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡,并可以連到gprs寄存器

47、。gsn可以完成移動臺和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換。gsn可以是一種類似于路由器的獨立又備,也可以與gsm中的msc集成在一起。gprs服務支持節(jié)點sgsn(serving gprs support node)。的主要功能是對移動終端進行鑒權和移動性管理,建立移動終端到ggsn的傳輸通道，接收從bss傳送來的移動終端分組數(shù)據(jù),通過gprs骨干網(wǎng)傳送給ggsn。圖7-1：gprs網(wǎng)絡sgsn還可以集成計費網(wǎng)關、邊緣網(wǎng)關(負責實現(xiàn)gprs網(wǎng)絡之間的互連)和防火墻的功能。gprs網(wǎng)關支持節(jié)點ggsn(gateway gprs support node) 。ggsn主要是起網(wǎng)關作用,它可以和

48、多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡連接,如isdn、pspdn和lan等。有的文獻中,把ggsn稱為gprs路由器,負責存儲己經(jīng)激活的gprs用戶的路由信息。ggsn可以把gsm網(wǎng)中的gprs分組數(shù)據(jù)包進行協(xié)議轉(zhuǎn)換,從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠端的tcpip或x.25網(wǎng)絡。ggsn是連接gprs網(wǎng)絡與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的節(jié)點。ggsn接收移動終端發(fā)送來的數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)發(fā)至相應的外部網(wǎng)絡,或接收來自外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)通過隧道(tunnel技術,傳送給相應的sgsn。另外ggsn還可具有地址分配、計費、防火墻功能。sgsn和ggsn兩節(jié)點可分可合,即它們的功能既可以由一個物理節(jié)點全部實現(xiàn),也可以由不同的物理節(jié)點來實現(xiàn)。每

49、個ggsn和sgsn都至少擁有一個網(wǎng)內(nèi)固定ip地址,它們都應有ip路由功能,并能與ip路由器互連。gprs骨干網(wǎng)絡是ip的網(wǎng)絡,提供gprs內(nèi)部和gprs之間的通信。對外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡來說,gprs系統(tǒng)中的ggsn就是一個路由器,實現(xiàn)gprs骨干網(wǎng)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(x.25網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)或atm網(wǎng))之間的路由尋址功能。因為采用相同的協(xié)議,gprs可以看作是internet的子網(wǎng)，能夠使用gprs的移動終端可以視為移動主機。每一個gprs終端都有一個自己的ip地址,并可以依據(jù)此尋址。pcu(分組控制單元)與bsc(base station controller)協(xié)同作用,提供無線數(shù)據(jù)的處理功能,如邏輯鏈

50、路與物理鏈路的映射,數(shù)據(jù)包的拆封和確認,無線數(shù)據(jù)信道的分配等。pcu可作為模塊單元插入bsc,或者作為獨立于bsc的單元存在。7.2 gprs模塊主要性能和用途簡介gprs模塊區(qū)別于傳統(tǒng)的純短信模塊，兩者都是gsm模塊，但是短信模塊只能收發(fā)短信和語音通訊，而gprs模塊還具有gprs數(shù)據(jù)傳輸功能。以西門子模塊為例，早期的兩個型號tc35i和mc39i，就是分別為短信模塊和gprs模塊。目前，市面上的gsm模塊普遍都具有gprs數(shù)據(jù)傳輸功能，而且大部分都內(nèi)置了tcp/ip通信協(xié)議，例如華為em3101、benq m23，西門子也有mc55/mc52產(chǎn)品實現(xiàn)了內(nèi)置協(xié)議棧。目前，gprs模塊廣泛應用

51、于電力、車載、監(jiān)控、移動終端等領域，將傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式改變成為無線數(shù)據(jù)傳輸方式。尤其是在偏遠的地區(qū)和移動的環(huán)境，使用gprs模塊為做無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵钠骷慕K端產(chǎn)品被廣泛使用。 謝辭在畢業(yè)設計期間，無論是確定工作方案、收集資料還是撰寫論文，我都得到了秦逸平老師的全力幫助和耐心指導。秦老師學識淵博、治學嚴謹、平易近人，是我們學習和生活的榜樣，在此我特向秦老師表示最崇高的敬意和由衷的感謝。 大專幾年的生活轉(zhuǎn)眼就要結(jié)束了，這幾年是我人生中最重要的學習時間。在大專的校園里，我不僅學到了豐富的專業(yè)知識，也學到了終身受用的學習知識和積極的生活態(tài)度，通過對課程的學習和與相關專業(yè)老師的溝通，使我深感機會

52、難得，獲益非淺。母校嚴謹?shù)膶W風和老師的廣博豐富的知識令我敬佩。各位老師的悉心授課使我對電子專業(yè)有了更多、更豐富的認識，為今后的學習和工作打下了堅實的基礎。 此時此刻，我要感謝電子系的全體老師幾年來對我的指導和幫助，他們廣博精湛的學識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度使我得到的不僅是知識，還有他們對知識孜孜不倦的追求精神及做人的品質(zhì)，這將使我終身受益，尤其是對秦老師表示由衷的感謝。秦老師在百忙之中對我的設計給予了細心的指導和耐心的指導，他在學術上精益求精、一絲不茍的精神和工作上嚴謹求實的作風，以及忘我的學習態(tài)度給我留下了深刻的印象。 另外在設計過程中還得到了設計小組成員的大力幫助，在此表示感謝，我將在以后的工作中

53、不斷努力學習，在不久的將來成為一名優(yōu)秀的技術人才。最后再次感謝母校和各位老師對我三年的培養(yǎng)和幫助。參考文獻1閹石.數(shù)字電子技術基礎m.北京：高等教育出版社，20042謝嘉奎.電子線路線性部分（第四版）m.北京：高等教育出版社，20043劉樂善、劉學清.微型計算機接口技術及應用m.武漢：華中科技大學出版社，20054何立民.單片機高級教程-應用與設計m.北京：北京航空航天大學出版社，20005沙占友、孟志永、王彥.單片機外圍電路設計m.北京：電子工業(yè)出版社, 20066馬忠梅等.單片機的c語言應用程序設計m.北京：北京航空航天大學出版社，1997g an employment tribunal

54、claimemployment tribunals sort out disagreements between employers and employees.you may need to make a claim to an employment tribunal if: you dont agree with the disciplinary action your employer has taken against you your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly.

55、for more information about dismissal and unfair dismissal, seedismissal.you can make a claim to an employment tribunal, even if you haventappealedagainst the disciplinary action your employer has taken against you. however, if you win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to yo

56、u as a result of your failure to appeal.remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you are complaining about happened. if your application is received after this time limit, the tribunal will not usually accept it.if you are worried about how the time limits apply to you, take advice from one of the organisations listed underfurther help.employment tribunals are less formal than some other cou