畢業(yè)論文（設(shè)計）電力載波通信抄表集中器硬件設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要------------------------------------------------------------------------------1</p><p>　　1緒論----------------------------------------------------------

2、------------------1</p><p>　　1.1電力線載波通信的意義及發(fā)展?fàn)顩r----------------------------------------------1</p><p>　　1.2低壓電力線通信的特點--------------------------------------------------------1</p><p>

3、;　　1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和動態(tài)--------------------------------------------------------2</p><p>　　1.4設(shè)計電力載波抄表集中器的目的和意義------------------------------------------2</p><p>　　1.5課題的可行性分析---------------------------

4、---------------------------------2</p><p>　　1.6本文的主要任務(wù)--------------------------------------------------------------3</p><p>　　2電力載波通信技術(shù)----------------------------------------------------------

5、------3</p><p>　　2.1電力線載波通信中信號傳輸特征分析--------------------------------------------3</p><p>　　2.2常用低壓電力線載波通信技術(shù)--------------------------------------------------4</p><p>　　2.3擴頻通信技術(shù)----

6、------------------------------------------------------------4</p><p>　　2.3.1擴頻通信的工作原理-------------------------------------------------------4</p><p>　　2.3.2擴頻通信的特點-------------------------------

7、----------------------------4</p><p>　　2.4電力線載波通信的實現(xiàn)--------------------------------------------------------5</p><p>　　2.4.1國外的電力線載波專用mode芯片-------------------------------------------5</p>

8、<p>　　3電力載波抄表系統(tǒng)整體設(shè)計-------------------------------------------------------5</p><p>　　3.1自動抄表系統(tǒng)的組成---------------------------------------------------------6</p><p>　　4電力載波抄表集中器的硬件設(shè)計-------

9、--------------------------------------------6</p><p>　　4.1電力線載波遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)集中器的硬件設(shè)計-------------------------------------6</p><p>　　4.1.1集中器的功能及技術(shù)指標(biāo)--------------------------------------------------8&l

10、t;/p><p>　　4.1.2集中器的結(jié)構(gòu)框圖--------------------------------------------------------8</p><p>　　4.2集中器主控器的設(shè)計-----------------------------------------------------------8</p><p>　　4.2.1主控器的作用

11、------------------------------------------------------------9</p><p>　　4.2.2主控器的選型------------------------------------------------------------9</p><p>　　4.2.3單片機w77e58的簡單介紹----------------------

12、---------------------------10</p><p>　　4.3數(shù)椐存儲器的擴展-------------------------------------------------------------10</p><p>　　4.3.1數(shù)據(jù)存儲器ram的選擇----------------------------------------------------12&

13、lt;/p><p>　　4.3.2硬件電路設(shè)計------------------------------------------------------------12</p><p>　　4.3.3存儲器的掉電保護--------------------------------------------------------13</p><p>　　4.4時鐘模塊-

14、--------------------------------------------------------------------13</p><p>　　4.4.1設(shè)計思想----------------------------------------------------------------13</p><p>　　4.4.2時鐘模塊的選擇-----------------

15、-----------------------------------------14</p><p>　　4.4.3時鐘模塊與單片機的鏈接--------------------------------------------------14</p><p>　　4.5電力線載波通信電路的設(shè)計------------------------------------------------

16、-----15</p><p>　　4.5.1載波通信芯片sscp300的發(fā)送與接收原理------------------------------------16</p><p>　　4.5.2單片機與sscp300通信的控制工作過程--------------------------------------18</p><p>　　4.6主控器與mode通信接口

17、--------------------------------------------------------19</p><p>　　4.6.1mode的簡介---------------------------------------------------------------20</p><p>　　4.6.2主控器與modem通信接口電路-------------------

18、----------------------------21</p><p>　　4.7電源電路--------------------------------------------------------------------22</p><p>　　4.8本章小結(jié)------------------------------------------------------------

19、--------23</p><p>　　5結(jié)論--------------------------------------------------------------------------23</p><p>　　5.1總結(jié)------------------------------------------------------------------------23</p

20、><p>　　5.2結(jié)束語----------------------------------------------------------------------23</p><p>　　參考文獻(xiàn)------------------------------------------------------------------------24</p><p>　　電

21、力載波通信抄表集中器硬件設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國電力事業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的用電抄收管理方式己經(jīng)不能滿足市場需求。本文在大量收集查閱國內(nèi)外有關(guān)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)資料、深入用戶及用電管理部門廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了一種采用低壓電力線載波通信技術(shù)的遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即上位機管理系統(tǒng)、集中器和載波電表。重

22、點分析研究了集中器及其與各組成部分的通信。由于我國低壓電力線上存在的高削減、高噪聲、高變形，必須采用特殊的通信技術(shù)。</p><p>　　本文首先分析了高頻信號在電力線中的傳輸特性；重點討論了擴頻通信技術(shù)在電力線載波通信中的應(yīng)用；深入研究了以擴頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的、高性能的電力線載波專用MODEM芯片SSC P300的內(nèi)部工作原理。在此基礎(chǔ)上，采用SSC P300實現(xiàn)了遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中集中器與終端載波電表

23、之間可靠的數(shù)據(jù)傳輸。集中器是連接上位機與終端載波電表之間的樞紐，起著上傳下達(dá)的作用。根據(jù)中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的集中器的主要功能及性能指標(biāo)要求，本文重點研究設(shè)計了集中器的硬件系統(tǒng)。其中硬件系統(tǒng)主要包括主控制器、外部擴展數(shù)據(jù)存儲器、時鐘模塊、看門狗模塊、上位機通信接口電路以及電力線載波通信電路及其外圍電路等。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電力線載波，擴頻通信技術(shù)，集中器，抄表系統(tǒng)</p>&l

24、t;p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1電力線載波通信的意義及發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　當(dāng)今世界，作為輸送能源的電力線是一個近乎天然、入戶率絕對第一的物理網(wǎng)絡(luò)。而電力線現(xiàn)在的功能僅僅是傳送電能，如何利用網(wǎng)絡(luò)資源潛力，在不影響傳輸電能的基礎(chǔ)上實現(xiàn)窄帶通信或?qū)拵ㄐ牛怪蔀槔^電信、電話、無線通信和衛(wèi)星通信之后的又一通信網(wǎng)，是多年來國內(nèi)外

25、科技人員的又一目標(biāo)。要使電力網(wǎng)成為一個新的通信網(wǎng)，技術(shù)手段只有載波通信。電力線載波通信就是以電力網(wǎng)作為信道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交換。因為電源線路是每個家庭最為普通也是覆蓋最為寬廣的一種物理媒介，其覆蓋面超過有線電視網(wǎng)絡(luò)甚至電話線路，同時由于利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)字通信，可以大大減少通信網(wǎng)建設(shè)的費用，因而利用電源線路實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的技術(shù)有著可觀的經(jīng)濟效益和應(yīng)用前景。</p><p>　　電力線載波通信又分為35KV以

26、上的高壓載波通信、10KV配電網(wǎng)的載波通信和民用（400V以下）電力線載波通信。在技術(shù)上高壓載波通信主要為業(yè)內(nèi)業(yè)務(wù)通信，由于網(wǎng)絡(luò)專一性，其簡單的數(shù)據(jù)通信在國內(nèi)外基本成熟，進(jìn)入千家萬戶的民用電力網(wǎng)才是最大的通信物理網(wǎng)絡(luò)。但在該網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)通信一直是全世界科技工作者的研究課題。由于低壓電力線上實現(xiàn)通信又很多技術(shù)難點，如網(wǎng)絡(luò)不規(guī)范、節(jié)點多、隔離多、隨機干擾等。也可以說民用電力網(wǎng)對通信而言是一個不確定、無規(guī)則、網(wǎng)絡(luò)特性呈拓?fù)涮匦缘姆菢?biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)，是

27、通信網(wǎng)絡(luò)的一大挑戰(zhàn)課題。本文研究的對象正是低壓電力線通信。</p><p>　　1.2低壓電力線通信的特點</p><p>　　總的說來，低壓電力線信道的特點主要包括下面幾個方面的內(nèi)容：</p><p>　　(1) 噪聲和干擾大</p><p>　　低壓電力線網(wǎng)絡(luò)中，各式各樣的家用電器和辦公設(shè)備產(chǎn)生的噪聲和干擾嚴(yán)重污染著電力線通信環(huán)境。己有的

28、研究結(jié)果表明，噪聲的大量存在是實現(xiàn)數(shù)據(jù)在低壓電力線上優(yōu)質(zhì)傳輸?shù)闹饕系K之一?，F(xiàn)在把各種噪聲干擾主要來源歸納為4個方面：</p><p>　　(a) 可控硅器件和一些電源電路產(chǎn)生的60Hz的倍頻諧波(注:美國電力線頻率為60Hz)； </p><p>　　(b) 平滑頻譜噪聲，其頻譜平坦，可以看作有限帶寬的白噪聲，家電中的小電機是產(chǎn)生這類噪音的根源；</p><p>

29、　　(c) 單脈沖干擾，通常由開關(guān)切換、閃電、溫度調(diào)節(jié)器或電容充放電引起；</p><p>　　(d) 非同步周期噪聲，如電視的行掃描頻率對電網(wǎng)的干擾。</p><p><b>　　(2) 信號衰減大</b></p><p>　　信號在電力線上傳輸過程中的衰減是低壓載波通信遇到的另一難點。同時，由于低壓配電網(wǎng)直接面向用戶，負(fù)荷情況復(fù)雜，各節(jié)點阻

30、抗不匹配，所以信號會產(chǎn)生反射、諧振等現(xiàn)象，使得信號的衰減變得極其復(fù)雜。信號的衰減隨著傳輸距離的增加而增加，同時，信號的衰減與頻率、工頻電源的相位有關(guān)，一般來說，隨著頻率的增加，信號的衰減也將增加，而在某些特殊的頻段，由于反射、諧振及傳輸線效應(yīng)等的影響，衰減會出現(xiàn)突然劇增。在100-- 400kHz頻帶內(nèi)，信號的平均衰減為40dB，標(biāo)準(zhǔn)偏差為20dB。</p><p>　　(3) 隨機性和時變性</p>

31、<p>　　低壓電力線直接面向用戶的特點導(dǎo)致其干擾具有隨機性和時變性，這是低壓載波通信面臨的又一挑戰(zhàn)。由于用戶負(fù)荷的隨機接入和切除，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化以及不可抗拒的自然因素，如雷電等的影響，使得其干擾表現(xiàn)出很強的隨機性和時變性，從而難以找到一個準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來加以描述。</p><p>　　1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和動態(tài)</p><p>　　在國外，自動抄表系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展比較早，歐美

32、等國在上個世紀(jì)七、八十年代就開始試驗探索自動抄表技術(shù)，70年代美國引進(jìn)歐洲音頻電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)研制了負(fù)荷監(jiān)控及抄表系統(tǒng)，80年代，以色列研制成功低壓電力線載波集中抄表技術(shù)，九十年代初自動抄表技術(shù)逐漸成熟，在世界各地得到了迅猛的發(fā)展。近年來，美國、以色列、德國和英國的科技人員一直從事這方面的技術(shù)研究與開發(fā)。90年代初，自動抄表技術(shù)被引進(jìn)到中國，早期的AMR系統(tǒng)主要用于大電網(wǎng)的電能量考核結(jié)算。中國電力科學(xué)研究院自1997年開始研

33、究電力線載波通信PLC(Power Line Carrier)技術(shù)，主要考慮PLC技術(shù)用于低壓抄表系統(tǒng)，1998年開發(fā)出樣機，并通過了試驗室功能測試，1999年在現(xiàn)場進(jìn)行試運行，獲得了產(chǎn)品登記許可。1999年5月開始進(jìn)行PLC系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。主要對我國低壓配電網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性進(jìn)行了測試，并對測試結(jié)果進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理和分析，基本取得了我國低壓配電網(wǎng)傳輸特性和參數(shù)，為進(jìn)行深入研究和系統(tǒng)開發(fā)提供依據(jù)。采用低壓電力線載波則具有它的先天優(yōu)勢，只要

34、解決相關(guān)的技術(shù)性問題，它的成本將是最低的。它的研究成功不僅可以替代人工日常抄表</p><p>　　目前，國內(nèi)雖然出現(xiàn)了一些自動抄表系統(tǒng)，但是安裝量并不大，而且技術(shù)并不成熟，成功率低，所以自動抄表系統(tǒng)的研究還是有較大的發(fā)展空間。本課題就是在這種情況下，將現(xiàn)場總線技術(shù)、低壓電力線載波通訊技術(shù)和電話通訊技術(shù)結(jié)合起來，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中式抄表系統(tǒng)的自動化和智能化。</p><p>　　1.4設(shè)計電力

35、載波抄表集中器的目的和意義</p><p>　　自動抄表系統(tǒng)是指采用通訊和計算機網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)自動讀取和處理表計數(shù)據(jù)的一項新技術(shù)。發(fā)展自動抄表技術(shù)是提高物業(yè)管理水平的需要，也是網(wǎng)絡(luò)和計算機技術(shù)迅速發(fā)展的必然需要。采用自動抄表技術(shù)，不僅能節(jié)約人力資源，而且可提高抄表的準(zhǔn)確性，減少因估計或謄寫而造成賬單出錯，使相關(guān)管理部門能及時準(zhǔn)確獲得數(shù)據(jù)信息，由于用戶不再需要與抄表者預(yù)約上門抄表時間，還能迅速查詢賬單，故這種技術(shù)越來越

36、受到用戶的歡迎。隨著電價的改革，供電部門為迅速出賬，需要從用戶處盡快獲取更多的數(shù)據(jù)信息，如電能需量、分時電量和負(fù)荷曲線等，自動抄表為實現(xiàn)上述需求提供了切實可行的技術(shù)手段。</p><p>　　近10年來，美國、英國、德國、以色列、中國等國的科技人員一直從事這方面的技術(shù)研究與開發(fā)。到目前為止，國內(nèi)外己有一些企業(yè)開發(fā)出了用于電力線載波通信的產(chǎn)品:如開發(fā)的電力線載波抄表系統(tǒng)在技術(shù)上取得了可喜的進(jìn)步和成功，但尚未能符合用

37、戶使用要求，由于專用芯片的原因，抄表系統(tǒng)的抄到率最高僅能達(dá)到90%左右。盡管如此，目前我國在該方面的技術(shù)屬先進(jìn)行列。實踐證明用進(jìn)口通用通信芯片不可能實現(xiàn)我國民用電力網(wǎng)的可靠載波通信。但是隨著市場需求和技術(shù)的發(fā)展，將來的民用電力線載波通信必將成為一個很大的通信網(wǎng)。</p><p>　　1.5課題的可行性分析</p><p>　　本課題所設(shè)計的自動抄表系統(tǒng)主要的難點是解決低壓電力線載波通訊技術(shù)

38、和電話網(wǎng)通訊技術(shù)，隨著擴頻載波技術(shù)被應(yīng)用到在低壓電力線載波通訊中，在規(guī)定的通信距離中，其抄表的成功率高達(dá)100%，在我國已經(jīng)開發(fā)研制成功；而電話網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多年的發(fā)展，己經(jīng)被實踐所檢驗，基本上不存在任何問題。因此，本自動抄表系統(tǒng)在技術(shù)層面來講是可行的。在經(jīng)濟實用性方面，本課題設(shè)計的自動抄表系統(tǒng)有著絕對的優(yōu)勢，本系統(tǒng)在設(shè)計中所采用的通訊媒介是低壓電力線網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)，不需要另外再鋪設(shè)通訊設(shè)施，因此在經(jīng)濟實用性方面也是完全可行的。綜合以上

39、兩個方面，可見本課題所設(shè)計的自動抄表系統(tǒng)是完全切實可行的。</p><p>　　1.6本文的主要任務(wù)</p><p>　　本課題是在總結(jié)前人的自動抄表系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的實際情況，設(shè)計出一種經(jīng)濟實用的自動抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)底層通訊方式采用低壓電力線載波通信的方式，載波芯片使用Intel Lon公司的SSCP300擴頻載波芯片；上層通訊采用電話網(wǎng)絡(luò)</p><p>

40、　　圖1-1 載波接口電路</p><p>　　2 電力線載波通信技術(shù)</p><p>　　電力線載波通信是利用電力線作為傳輸通道的載波通信，是電力系統(tǒng)特有的一種通信方式。它根據(jù)頻率搬移、頻率分割原理，將原始信號對載波進(jìn)行調(diào)制，搬移到不同的線路傳輸頻帶，送到電力線上進(jìn)行傳輸。由于通信所使用的頻率一般在幾百KHZ以上，因此可以避開50HZ工頻電流的干擾。和其他通信方式相比，具有投資少、施工期

41、短、設(shè)備簡單、通信安全、實時性好、無中繼和通信距離長等一系列優(yōu)點。</p><p>　　從六七十年代以來，利用10kV以上中高壓電力線作為信號傳輸通道的電力線載波電話已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用，對高壓電力線進(jìn)行高頻信號傳輸?shù)难芯恳呀?jīng)非常深入和成熟。但在220V/380V低壓電力線上進(jìn)行信號傳輸，與高壓電力線載波通信有很大區(qū)別，突出表現(xiàn)在工作環(huán)境惡劣、線路阻抗大、信號衰減強、干擾大且時變大等特點。因此，在使用電力線作為信號傳

42、輸媒介之前，需要對它的信道特性進(jìn)行分析。</p><p>　　2.1電力線載波通信中信號傳輸特性分析</p><p>　　由于電力線并不是專為傳輸信號而設(shè)計的，所以有必要分析高頻信號在電力線中的傳輸特性。影響電力線載波傳輸質(zhì)量的主要因素有:電力網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性、衰減特性及噪聲的干擾。前兩者制約信號的傳輸距離，后者決定數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。</p><p>　　(1) 低壓電

43、力線上輸入阻抗及其變化</p><p>　　輸入阻抗是表征低壓電力線傳輸特性的重要參數(shù)，研究輸入阻抗對于提高發(fā)送機的效率，增加網(wǎng)絡(luò)的輸入功率有重大意義。理論和實驗表明低壓電力線上的輸入阻抗不僅與傳輸信號的頻率有關(guān)系，而且與低壓電力線上所連接的負(fù)載有關(guān)系。在理想情況下，當(dāng)沒有負(fù)載時，電力線相當(dāng)于一根均勻分布的傳輸線。由于分布電感和分布電容的影響，輸入阻抗會隨著頻率的增大而減小。當(dāng)電力線上有負(fù)載時，所有頻率的輸入阻抗

44、都會減小。但是，由于負(fù)載類型的不同，使不同頻率的阻抗變化也不同，所以實際情況非常復(fù)雜，甚至使輸入阻抗的變化不可預(yù)測。由于低壓電力線輸入阻抗的劇烈變化，使發(fā)送機功率放大器的輸出阻抗和接收機的輸入阻抗難以與之保持匹配，因而給電路設(shè)計帶來很大的困難。</p><p>　　(2) 低壓電力上高頻信號的衰減及其變化</p><p>　　高頻信號在低壓電力線上的衰減是低壓電力線載波通信遇到的又一個實際

45、困難。對高頻信號而言，低壓電力線是一根非均勻分布的傳輸線，各種不同性質(zhì)的負(fù)載在這根線的任意位置隨機地連接或斷開。因此，高頻信號在低壓電力線上的傳輸必然存在衰減。顯然，這種衰減與通信距離、信號頻率等都有密切關(guān)系。總的來說，信號傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，信號衰減就越厲害。但是，由于電力線是非均勻不平衡的傳輸線，接在上面的負(fù)載的阻抗也不匹配，所以信號會遇到反射、駐波等復(fù)雜現(xiàn)象。這些復(fù)雜現(xiàn)象的組合，使信號的衰減隨距離的變化關(guān)系變得非常復(fù)雜，有可能出現(xiàn)近距

46、離點的衰減比遠(yuǎn)距離點還大的現(xiàn)象。對于民用電網(wǎng)，其三相電源所接的負(fù)載大小和性質(zhì)都不相同，所以同樣強度的信號在三相電線上的衰減也不同。這種現(xiàn)象有時就表現(xiàn)為雖然接收端和發(fā)送端的位置不變，但接在不同的相上，通信的誤碼率不同。</p><p>　　(3) 低壓電力線傳輸干擾特性分析</p><p>　　在低壓電力線上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時的另一個需要認(rèn)真研究的重要問題是電力線上干擾的特殊性質(zhì)。電力線上的干擾

47、可分為:非人為干擾和人為干擾。非人為干擾指的是一些自然現(xiàn)象，如雷電在電力線上引起的干擾。人為干擾則是由連接在電力線上的用電設(shè)備產(chǎn)生的，并對數(shù)據(jù)通信有嚴(yán)重的影響。干擾可分為周期性的連續(xù)干擾、周期性的脈沖干擾、時不變的連續(xù)干擾和隨機產(chǎn)生的突發(fā)性干擾。通常情況下，前兩類干擾更為突出。</p><p>　　通過以上討論可以看到，低壓電力線上的信號衰減特性和干擾特性非常復(fù)雜，而且隨機性、時變性大，難以找到一個較為準(zhǔn)確的解析

48、式或數(shù)學(xué)模型加以描述，這也是為什么一直以來對低壓電力線高頻信號傳輸特性的分析多以定性分析和實驗數(shù)據(jù)測試分析為主的原因。即使有些學(xué)者提出了一些模型，但是這些模型也往往是附加了許多假設(shè)和限制，因而也是不精確的或適用面很窄。這種精確數(shù)學(xué)模型的缺乏，對低壓電力線載波通信設(shè)備的設(shè)計提出了很高的要求，即要求其有很好的自適應(yīng)能力。但同時，出于實用的角度，為了獲得合理的性價比，又要求其成本要限制在一定的范圍內(nèi)。這些對系統(tǒng)的設(shè)計而言是一個很大的挑戰(zhàn)。盡管

49、低壓電力線載波通信存在上述所說的這些困難，用低壓電力線作為通信信道仍然是可行的，只是需要采用一些特殊的技術(shù)手段。</p><p>　　2.2常用的低壓電力線載波通信技術(shù)</p><p>　　(1) 窄帶通信方式</p><p>　　窄帶通信方式價格低廉并且較易實現(xiàn)，所以在以往的應(yīng)用中比較常用。但窄帶技術(shù)的缺點是抗干擾能力較差，盡管窄帶通信中的接收器具有較窄的通帶，使

50、得僅有一小部分噪聲能進(jìn)入接收器，但由于此類接收裝置中的濾波器具有高品質(zhì)因數(shù)，瞬間的脈沖噪聲會使其發(fā)生自干擾，引起它對傳輸來的信號產(chǎn)生誤操作;而使用低品質(zhì)因數(shù)的濾波器又會使通帶帶寬加大，令更多的噪聲進(jìn)入接收器，所以窄帶通信對脈沖噪聲的抵抗性較差。</p><p>　　(2) 多載波調(diào)制方式</p><p>　　多載波調(diào)制是一種多載頻并傳體制，其基本原理是將輸入信息轉(zhuǎn)換成多路并行信號，對相互完

51、全正交的一組載波進(jìn)行調(diào)制。因此，多載波調(diào)制方式技術(shù)的實質(zhì)是將時分多路的數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)化成為頻分多路的數(shù)據(jù)傳輸。由于各載波之間的正交性，完全消除了彼此之間的串?dāng)_，同時利用相同的正交載波組在接收端恢復(fù)原始信號。</p><p>　　(3) 擴頻通信方式</p><p>　　實用擴頻技術(shù)在50年代中發(fā)展起來，起初擴頻技術(shù)只用于軍用通信、制導(dǎo)等軍事領(lǐng)域，由于它具有許多特點，使得其理論和實踐發(fā)展迅速。擴

52、頻通信技術(shù)在90年代才開始應(yīng)用到民用上，目前己經(jīng)在低壓電力線通信上得到廣泛應(yīng)用，并已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，成為電力線載波通信的熱點。擴頻通信方式是一種簡便、易實現(xiàn)、價格低廉的方式。本文的低壓電力線載波通信方式采用的就是擴頻通信技術(shù)。</p><p><b>　　2.3擴頻通信技術(shù)</b></p><p>　　擴頻通信是目前應(yīng)用廣泛的通信技術(shù)，它相對于窄帶通信系統(tǒng)來說有一

53、定的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在擴頻通信具有優(yōu)越的抗干擾性能，它能夠很好的克服電力線上的噪聲和干擾，擴頻通信用偽隨機碼把基帶信號(信息數(shù)據(jù)窄帶信號)的頻譜進(jìn)行擴展，形成相當(dāng)帶寬的低功率譜密度信號發(fā)射。接收端使用相關(guān)處理方法，把要接收的寬帶擴頻信號恢復(fù)成基帶信號。這些特征使擴頻通信信號不易受干擾，也不容易干擾他人。擴頻信號具有較寬的頻譜，因而分散了噪聲功率，使干擾程度減小，提高了通信的可靠性。</p><p>　　2.3.1擴

54、頻通信的工作原理</p><p>　　在發(fā)送端輸入的信息先經(jīng)信息調(diào)制形成數(shù)字信號，然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜。展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)送端相同的擴頻碼序列去相關(guān)解擴。再經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出。</p><p>　　2.3.2擴頻通信的特點</p><p&g

55、t;　　擴頻通信是一種新型的通信體制，是通信領(lǐng)域中一個重要的發(fā)展方向。與傳統(tǒng)的通信方式相比較，它具有如下的特點:</p><p>　　(1) 抗干擾能力強</p><p>　　擴頻系統(tǒng)的抗干擾能力是其它所有通信方式無法比擬的。特別是在干擾的環(huán)境下，采用擴頻通信技術(shù)是提高通信設(shè)備抗干擾能力最有效的措施。因此，抗干擾能力將是擴頻通信的最基本特點。</p><p>　　(

56、2) 具有選址能力</p><p>　　由于采用編碼信號形式，對一個或一組接收機分配規(guī)定的碼組作為地址，而對其它的接收機分配不同的碼組。這樣，用不同的編碼序列去調(diào)制發(fā)射機，就能實現(xiàn)選擇地址的目的。</p><p>　　(3) 抗多徑干擾能力強</p><p>　　擴展頻譜信號占據(jù)的頻帶很高，當(dāng)由于某種原因引起衰落時，只會使小部分頻譜衰落，而不會使整個信號產(chǎn)生嚴(yán)重畸變

57、。故具有抗頻率選擇性衰落的能力。此外，在存在多徑干擾的場合，由于偽隨機碼尖銳的相關(guān)特性使多徑射束完全獨立。只有當(dāng)多徑時延小于碼元寬度時，才發(fā)生輕度衰落。而當(dāng)碼元很窄，偽隨機碼長度很長時，多徑反射信號不會同時到達(dá)接收點。擴頻系統(tǒng)將多徑反射信號作為干擾噪聲處理。故具有很強的抗多徑干擾能力。此外，擴頻通信還具有信號功率譜密度低，有利于信號隱蔽，實現(xiàn)多擴頻系統(tǒng)具有一系列其它系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點，有效地解決了強干擾環(huán)境中的通信問題。</p&g

58、t;<p>　　2.4電力線載波通信的實現(xiàn)</p><p>　　目前，低壓電力線載波通信已經(jīng)朝著使用擴頻通信技術(shù)的方向發(fā)展。采用擴頻通信技術(shù)，能在很大程度上克服電力線上強衰減、強干擾的缺陷，大大提高通信系統(tǒng)的生存能力。鑒于電力線的惡劣的通道特性，必須采用專用的電力線載波專用MODEM芯片，這也成為電力載波抄表系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。因此電力線載波通信的關(guān)鍵就是選用一種功能強大的電力線載波專用MODEM芯片。

59、</p><p>　　2.4.1國外的電力線載波專用Modem芯片</p><p>　　國外在電力線載波通信技術(shù)方面發(fā)展較早，多家國外公司陸續(xù)推出了自己的電力線載波Modem芯片。下面簡單介紹幾種常見的Modem芯片：</p><p>　　(1) ST7536芯片　　ST7536是SGS-THOMSON公司專為電力線載波通訊而設(shè)計的Modem芯片。由于它是專用Mo

60、dem芯片，所以除有一般Modem芯片的信號調(diào)制解調(diào)功能外，還針對電力線應(yīng)用加入了許多特別的信號處理手段。目前，在國內(nèi)電力線載波抄表領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，只是各公司應(yīng)用水平不同。ST7536也是較早的電力線載波Modem芯片，調(diào)制解調(diào)技術(shù)是較落后的FSK方式，加上三字節(jié)容錯，它最高波特率只能達(dá)到400 bps。另外它無CSMA（網(wǎng)絡(luò)載波偵聽）功能，這些限制了它的應(yīng)用。它通訊距離不是很理想；需要作中繼器時，通訊速度太慢。</p>&

61、lt;p>　　(2) SSCP300芯片</p><p>　　SSCP300是INTELLON公司采用現(xiàn)代最新通訊技術(shù)設(shè)計的電力線載波Modem芯片,利用網(wǎng)絡(luò)接口控制器將擴頻通訊收發(fā)器和媒介存取接口高度集成化，是用于低廉的電能抄表系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口控制器，為一個高度集成化的電力線收發(fā)器和信道存取接口。它采用了擴頻（Chirp方式）調(diào)制解調(diào)技術(shù)、現(xiàn)代DSP技術(shù)、CSMA技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)的CEBUS協(xié)議，可以稱為智能M

62、ODEM芯片，體現(xiàn)了Modem芯片的發(fā)展趨勢。SSC P300提供了數(shù)據(jù)鏈接層的控制邏輯，符合EIA-600標(biāo)準(zhǔn)的通道訪問及通信服務(wù)提供與SPI兼容的主處理器接口。另外，P300應(yīng)用時，需要接到電力線上所需的外部電路是非常少。SCSP300與主處理器一起構(gòu)造的與CE Bus兼容的產(chǎn)品，在各種低廉的電力線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，充當(dāng)著基本的通訊單元。SSCP30O的特性如下:</p><p>　　(a) 有符合EIA-600標(biāo)

63、準(zhǔn)的物理層收發(fā)器</p><p>　　(b) 具有集成化的DLL處理器，滿足與EIA-600標(biāo)準(zhǔn)兼容的信道存取特征</p><p>　　(c) 提供針對電力線(LP)擴頻載波(SSC)的通訊技術(shù)</p><p>　　(d) 具有串行外圍接口(SPI)與主處理器的接口</p><p>　　(e) 可以在低壓下進(jìn)行操作</p>&l

64、t;p>　　(f) 需要最少的外部元件;可進(jìn)行即插即用</p><p>　　(g) 為20腳的S0IC封裝，大小約為1.3CM X 1.0CM</p><p>　　(3) PL3105芯片</p><p>　　PL3105芯片是北京福星曉程公司為智能儀表應(yīng)用設(shè)計的產(chǎn)品，它內(nèi)嵌直接序列擴頻單元。其擴頻通信單元是專門針對我國電力網(wǎng)絡(luò)惡劣的信道環(huán)境所研制開發(fā)的。由于

65、采用了直接序列擴頻、數(shù)字信號處理、直接數(shù)字頻率合成等新技術(shù)，所以在抗干擾、抗衰落性能以及國內(nèi)外同類產(chǎn)品性能價格比等方面有著更加出眾的表現(xiàn)。</p><p>　　(4) SCll28芯片</p><p>　　SCll28芯片是面向電力線載波通信市場而開發(fā)研制的專用擴頻調(diào)制解調(diào)器電路。由于采用了直接序列擴頻、數(shù)字信號處理、直接數(shù)字頻率合成等新技術(shù)，因此該電路應(yīng)用在電力線通信方面具有較強的抗干擾

66、及抗衰減性能。SC1128芯片內(nèi)部集成了擴頻/解擴、調(diào)制解調(diào)、D/A和A/D轉(zhuǎn)換、內(nèi)置電子表、輸出驅(qū)動、輸入信號放大、看門狗、工作電壓檢測以及與單片機(MUC)串口通信等功能。該芯片在小型多功能應(yīng)用系統(tǒng)中可以起到降低系統(tǒng)成本并提高系統(tǒng)功能的作用。</p><p>　　3 電力載波抄表系統(tǒng)總體設(shè)計</p><p>　　3.1自動抄表系統(tǒng)的組成</p><p>　　圖3

67、-1是基于電力線調(diào)制解調(diào)器的自動抄表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，系統(tǒng)以供電局的計算機抄表中心為主站，以電力變壓器10KV/380V供電的每個小區(qū)為相對獨立的子系統(tǒng)，在這些子系統(tǒng)中，集中器又相當(dāng)于主站，電能表以及數(shù)據(jù)采集器為從站。采集器的作用是采集多個用戶的電表數(shù)據(jù)，通過電力Modem的調(diào)制解調(diào)，并經(jīng)22OV低壓電力網(wǎng)用載波方式送到集中器，集中器再通過公用電話網(wǎng)或?qū)Ｓ猛ㄐ啪W(wǎng)(如光纖或無線電通信等)把數(shù)據(jù)傳送到供電局的計算機抄表中心。</p&g

68、t;<p>　　由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖可知，自動抄表系統(tǒng)是將電表數(shù)據(jù)從下而上逐級傳送完成，也可以根據(jù)實際情況的需要進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向傳輸，該系統(tǒng)可分為五個主要組成部分：</p><p>　　(1) 電能用戶表；</p><p>　　(2) 數(shù)據(jù)采集器；</p><p>　　(3) 電力線Modem；</p><p><b>　　(

69、4) 集中器；</b></p><p>　　(5) 計算機抄表中心。 </p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖[4]</p><p>　　抄表系統(tǒng)各組成部分的功能是:</p><p><b>　　(1) 電能用戶表</b></p><p>　　對于電磁式電能表，需在表內(nèi)加裝一只傳

70、感器或光電模塊，將電能表的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號輸出；對于電子式電能表，則可以直接利用表的電脈沖輸出。</p><p><b>　　(2) 數(shù)據(jù)采集器</b></p><p>　　數(shù)據(jù)采集器實際上是計一費終端和數(shù)據(jù)集中器中間的一個橋梁，它的主要功能在于同時采集多個用戶電能表的電量脈沖信息，并經(jīng)過處理和存儲，通過電力線Modem沿低壓電網(wǎng)送到集中器上。并且當(dāng)接收到上層的命令時

71、，數(shù)據(jù)采集器能夠向計費終端發(fā)出抄表或者斷電的命令。</p><p>　　(3) 電力線Modem</p><p>　　主要是對采集器送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，增強對低壓電網(wǎng)的抗干擾性和減低信道傳輸?shù)恼`碼率。</p><p><b>　　(4) 數(shù)據(jù)集中器</b></p><p>　　數(shù)據(jù)集中器是安裝在小區(qū)的配電站區(qū)的，它

72、的功能是向采集器發(fā)出命令，抄收計費終端的數(shù)據(jù)，然后再通過公用電話網(wǎng)絡(luò)傳送給遠(yuǎn)方的數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)集中器能夠接收的數(shù)據(jù)中心的命令，并把相關(guān)命令再轉(zhuǎn)發(fā)給轄區(qū)內(nèi)的指定的數(shù)據(jù)采集器。此外，數(shù)據(jù)集中器還可以定時抄收計費終端的數(shù)據(jù)，并把抄收到的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲器中。</p><p>　　(5) 計算機抄表中心</p><p>　　通過通信網(wǎng)對集中器送來的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和儲存、校對抄錄時間、設(shè)置用戶編

73、號和抄表時間、發(fā)布抄錄命令以及統(tǒng)計和計價、為收取電費、線損計算、負(fù)荷控制提供服務(wù)。</p><p>　　(6) 集中器與數(shù)據(jù)中心之間的通信</p><p>　　數(shù)據(jù)集中器與數(shù)據(jù)中心之間的通訊采用公用電話網(wǎng)絡(luò)作為通訊媒介，自動抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心與數(shù)據(jù)集中器之間的通訊主要是電話線Modem模塊之間的通訊，在電力線載波集中抄表器的設(shè)計中，我們利用單片機進(jìn)行兩地間的數(shù)據(jù)通信，通過單片機及對應(yīng)的控制

74、電路和FSK(移頻鍵控)調(diào)制解調(diào)器（MODEM）相結(jié)合，借助現(xiàn)有的公用電話交換網(wǎng)（PSTN進(jìn)行傳輸，來實現(xiàn)兩地之間的數(shù)據(jù)通信功能。</p><p>　　圖3-2 集中器與上位機的通信框圖【7】</p><p>　　發(fā)送端從PC的RS-232口出來，經(jīng)RS-232/TTL電平轉(zhuǎn)換芯片將RS-232電平轉(zhuǎn)換成TTL電平送到調(diào)制解調(diào)器，調(diào)制解調(diào)器將數(shù)據(jù)調(diào)制成音頻信號，通過電話通信網(wǎng)傳到對方的調(diào)

75、制解調(diào)器，對方的調(diào)制解調(diào)器將音頻信號解調(diào)成數(shù)據(jù)，再送到對方的單片機中，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。反之亦然</p><p>　　(7) 數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)集中器之間的通信</p><p>　　低壓電力線載波數(shù)據(jù)不能夠跨越變壓器，所以數(shù)據(jù)集中器基本上是被設(shè)置在住宅小區(qū)配電站以內(nèi)，數(shù)據(jù)采集器與集中器之間的通訊采用低壓電力線載波通信方式。</p><p>　　4 電力載波抄表集中器的硬件

76、設(shè)計</p><p>　　4.1電力線載波遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)集中器的硬件設(shè)計</p><p>　　集中器是集中下屬的數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)，并發(fā)給中心服務(wù)器，集中器有兩個通信對象，面對不同對象時，需要采取不同的通信方式，在于數(shù)據(jù)采集器通信時，使用電力線載波通信，并通過電話線與中心服務(wù)器實現(xiàn)通信。集中器的信息存儲和處理量較大，我們需采用處理速率較高的處理器并進(jìn)行存儲器的擴展。集中器是安裝在小區(qū)供電變壓器

77、低壓側(cè)，作為載波抄表系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是整個系統(tǒng)的核心，是連接機與用戶電表之間的樞紐。</p><p>　　4.1.1集中器的功能及技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　設(shè)計任何一個產(chǎn)品之前明確它的功能和技術(shù)指標(biāo)是非常必要的。集中器作為電力線載波抄表的一部分，起著上傳下達(dá)的作用。集中器的主要功能有：</p><p><b>　　(1) 抄收功能</b>&

78、lt;/p><p>　　根據(jù)設(shè)置的抄收方式采集抄收電表的數(shù)據(jù)。集中器可根據(jù)上位機下載的定時抄表，在每月一次按時啟動月凍結(jié)抄表；具有實時抄表和對某些特定表進(jìn)行抄表的功能。</p><p><b>　　(2) 設(shè)置功能</b></p><p>　　可通過上位機對集中器進(jìn)行設(shè)置，包括抄表時間設(shè)置、固定中繼設(shè)置等。</p><p>

79、<b>　　(3) 通信功能</b></p><p>　　集中器接收上位機下載數(shù)據(jù)，包括電表數(shù)量、表號、抄表參數(shù)以及中繼管理需要的信息，可根據(jù)設(shè)置抄收載波電表的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　(4) 數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)的存儲、凍結(jié)等。</p><p><

80、b>　　(5) 校時功能</b></p><p>　　集中器可通過上位機進(jìn)行系統(tǒng)校時，調(diào)整時間誤差。</p><p>　　4.1.2集中器的結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　集中器本身是由主控單元、數(shù)據(jù)庫存儲單元、時鐘單元、載波通信單元、數(shù)據(jù)傳送通信單元等部分組成。集中器既要做上位機的從機，又是載波電表的主機，其軟、硬件的設(shè)計要求從根本上保證系統(tǒng)可靠、

81、穩(wěn)定。</p><p>　　主控器是集中器的核心，數(shù)據(jù)的采集、處理與傳送都是在主控器的控制下進(jìn)行的，外部擴展數(shù)據(jù)存儲模塊和時鐘模塊。數(shù)據(jù)存儲器主要用于存儲參數(shù)、變量、集中器自身的參數(shù)、所負(fù)責(zé)電表的參數(shù)以及電表電量等；實時時鐘為集中器定時抄表提供時間標(biāo)準(zhǔn)；上行通道即集中器與上位機之間的通信線路，采用公用電話網(wǎng)絡(luò)作為通信介質(zhì)，上位機與集中器進(jìn)行通信時要設(shè)置集中器連線所連接的電話號碼；下行通道即集中器與載波電表之間的通

82、信，采用以SSC P300為核心的電力載波方式進(jìn)行抄表通信。集中器的組成結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-l 集中器組成結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　4.2集中器主控器的設(shè)計 </p><p>　　4.2.1 主控器的作用</p><p>　　集中器是通信的樞紐，它負(fù)責(zé)中心計算機和采集終端之間的聯(lián)系。一方面接收來自計算機的

83、各種操作命令并下傳采集終端；另一方面，將采集終端的各種信息回傳管理中心計算機，同時還存儲所轄表計的數(shù)據(jù)和有關(guān)參數(shù)，并具有定時和實時抄收采集終端(智能表)數(shù)據(jù)，實時監(jiān)視采集終端(智能表)的工作狀態(tài)等功能。集中器上行通信采取MODME通過電話線與中心基站聯(lián)系，或是通過串口直接與計算機聯(lián)系。所以選擇主控器時必須考慮它的處理速度、存儲空間和驅(qū)動能力。</p><p>　　主控器是集中器的核心部件，選擇時一般從以下幾個指標(biāo)

84、：價格、速度、位數(shù)、電壓、功耗、系統(tǒng)擴展與驅(qū)動能力等。另外，件開發(fā)的難易也會在很大程度上影響用戶的選擇。51系列單片機有極多的器件可供選擇，并且數(shù)量還在日益增多，價格便宜，技術(shù)成熟，擴展力強。因此，對于各種各樣的項目而言，51系列單片機是一種較好的選擇。</p><p>　　4.2.2 主控器的選型</p><p>　　在集中器的設(shè)計中，單片機既要與上位機通信，又要和電話網(wǎng)進(jìn)行通信，所以需

85、要兩個串口。本文采用W77E58作為主控制器，在它的控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送與接收。在它內(nèi)部20kB的程序存儲器，而且擴展能力強，完全能滿足系統(tǒng)的要求。W77E58是一個快速8051 兼容微控制器；它的內(nèi)核經(jīng)過重新設(shè)計，提高了時鐘速度和存儲器訪問周期速度。經(jīng)過這種改進(jìn)以后，在相同的時鐘頻率下，它的指令執(zhí)行速度比標(biāo)準(zhǔn)8051 要快許多。一般說，按照指令的類型，W77E58的指令執(zhí)行速度是標(biāo)準(zhǔn)8051的1.5-3倍。整體來看，W77E58的速度

86、比標(biāo)準(zhǔn)的8051快2.5倍。在相同的吞吐量及低頻時鐘情況下，電源消耗也降低。由于采用全靜態(tài)CMOS設(shè)計，W77E58能夠在低時鐘頻率下運行。W77E58內(nèi)含32KB Flash EPROM，工作電壓為4.5V-5.5V，具有 1KB片上外部數(shù)據(jù)存儲器，當(dāng)用戶應(yīng)用時使用片上SRAM代替外部SRAM，可節(jié)省更多I/O口。其主要性能參數(shù)：</p><p>　　(1) 8位CMOS微控制器 </p>

87、<p>　　(2)每4個時鐘周期為一個機器周期的高速結(jié)構(gòu)，最大外部時鐘頻率為40MHZ </p><p>　　(3)與標(biāo)準(zhǔn)80C52管腳兼容 </p><p>　　(4)指令與MCS-51兼容 </p><p>　　(5) 4個8位I/O口 </p><p>　　(6) 3個16位定時/計數(shù)器

88、</p><p>　　(7) 12個中斷源，2級中斷能力 </p><p>　　(8)片上振蕩器及時鐘電路 </p><p>　　(9)二個增強型全雙工串行口 </p><p>　　(10)32KB，F(xiàn)lash EPROM </p><p>　　(11)256字節(jié)片內(nèi)暫存RAM

89、</p><p>　　(12)片內(nèi)1KB外部數(shù)據(jù)存儲器（用MOVX指令訪問） </p><p>　　(13)可編程看門狗定時器，軟件復(fù)位，2個16位數(shù)據(jù)指針 </p><p>　　(14)對外部RAM及外設(shè)的訪問周期可以進(jìn)行軟件編程 </p><p>　　(15)封裝： DIP 40: W77E58-40 ，PLCC 44：

90、W77E58P-40 ， QFP 44： W77E58F-40</p><p>　　4.2.3 單片機W77E58的簡單介紹</p><p>　　W77E58與8052在管腳及指令集上兼容。它具有8052的資源如：4個雙向8位I/O口，3個16位定時器/計數(shù)器，全雙工串行和若干中斷源。W77E58中建有一個更加快速，性能更好的8位CPU，它的內(nèi)核經(jīng)過重新設(shè)計，提高了時鐘速度和存儲器訪問周期

91、速度。性能的提高不僅僅在于使用高頻的振蕩器，還在于W77E58將多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的8052指令的機器周期從12個時鐘減少至4個時鐘。這樣性能就提高了1.5-3倍。另外W77E58還可調(diào)整MOVX指令的周期，范圍為2個機器周期、9個機器周期。這種設(shè)計使得W77E58能夠更有效的訪問慢速或快速外部RAM及外設(shè)。W77E58內(nèi)含1KB用MOVX 指令訪問的數(shù)據(jù)存儲器，地址范圍為0000H-03FFH。它只能用MOVX指令來訪問，可由軟件來選擇是否使用

92、這個片上SRAM。</p><p>　　W77E58是與8052兼容的，因此具有8052的特性；相比8052它的速度提高，耗電量減少。他的指令集基本與8051相同；多了一條DEC DPTR (操作碼 A5H, DPTR減 1)指令。8051每12個時鐘周期為一個機器周期，而W77E58每4個時鐘周期為一個機器周期。這樣提高了W77E58的指令執(zhí)行速度。因此與8052相比即使在時鐘頻率相同的情況下W77E58也可以

93、以更高速度運行。由于采用全靜態(tài)CMOS設(shè)計，W77E58能夠在低時鐘頻率下運行，在相同指令吞吐量的情況下，電源消耗也降低。機器周期縮短至4個時鐘周期，是W77E58速度提高的主要原因。W77E58具有所有8052的特性，同時也具有一些新的外設(shè)及特性。</p><p><b>　　(1) I/O 口</b></p><p>　　W77E58有4個8位I/O口，及一個附加

94、的4位I/O口。當(dāng)處理器用MOVC或MOVX指令執(zhí)行外部程序、訪問外部設(shè)備/存儲器時，P0口可用作地址/數(shù)據(jù)總線。此時它內(nèi)部有強上拉或下拉功能，無須再使用外部上拉。P2口主要提供16位地址的高8位。當(dāng)用作地址線時它同樣具有強上拉或下拉功能。P1、P3口是I/O口同時具有不同的功能 。P4口（限PLCC/QFP封裝）是和P1、P3相同的通用I/O口。P4.0有CP/RL2 的復(fù)用功能是等待狀態(tài)中的控制信號。當(dāng)?shù)却隣顟B(tài)控制信號使能后，P4.

95、0是輸入口。</p><p><b>　　(2) 串行口</b></p><p>　　W77E58有2個增強型串行口，功能與標(biāo)準(zhǔn)8052串行口相似。W77E58的串行口能以不同的方式運行，以獲得時序相似。注意串行口0可以用定時器1或2做波特率發(fā)生器，但串行口1只能用定時器1做波特率發(fā)生器。串行口有自動地址識別和錯誤檢測的增強能。</p><p>

96、;<b>　　(3) 定時器</b></p><p>　　W77E58有3個16位定時器，其功能與8052體系中的定時器類似。當(dāng)作為定時器使用時，可將它們設(shè)置為每4個時鐘周期進(jìn)行一次計數(shù)，或者每12個時鐘周期進(jìn)行一次計數(shù)。這位用戶提供了模擬8052時鐘運行的一種方式。W77E58具有特殊的功能，看門狗定時器。該定時器可用作系統(tǒng)監(jiān)控器，或超長周期定時器。</p><p>

97、;<b>　　(4) 中斷</b></p><p>　　W77E58的中斷系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)8052之中斷系統(tǒng)有細(xì)微的差別。由于存在新增功能和外設(shè)，中斷源的數(shù)量和中斷向量都相應(yīng)得增加。W77E58提供12個中斷源2級中斷能力，包括6個外部中斷，定時器中斷及串行I/O口中斷。</p><p><b>　　(5) 電源管理</b></p>&l

98、t;p>　　類似于標(biāo)準(zhǔn)80C52，W77E58有空閑和掉電2種節(jié)電方式。另外W77E58還提供一個新的稱為經(jīng)濟模式的節(jié)電方式，它允許用戶將時鐘頻率進(jìn)行4、64或1024的分頻。在空閑模式下，CPU核心停止工作，而定時器、串行口、中斷時鐘繼續(xù)運行。在掉電模式下，所有時鐘停止工作，芯片運行完全停止，是最省電的運行模式。</p><p><b>　　(6) 程序存儲器</b></p&g

99、t;<p>　　W77E58提供32KB大小的程序存儲器，這些ROM區(qū)與8052的ROM區(qū)功能類似，所有指令都從這些區(qū)域中取出執(zhí)行。MOVC指令同樣也訪問這些區(qū)域，超過片上ROM最大地址范圍后，系統(tǒng)將訪問外部存儲器。</p><p><b>　　(7) 數(shù)據(jù)存儲器</b></p><p>　　W77E58最多可以訪問64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器。這個存儲器區(qū)

100、域用MOVX指令來訪問。不同于其他8051的衍生產(chǎn)品，W77E58還內(nèi)建一個1KB字節(jié)的MOVX SRAM數(shù)據(jù)存儲器。這1KB的數(shù)據(jù)存儲器的地址范圍為0000H-03FFH。對該數(shù)據(jù)存儲器的訪問是受軟件控制的。當(dāng)軟件允許訪問該區(qū)域時，訪問地址范圍為0000H-03FFH的MOVX指令將讀寫MOVX SRAM數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)容。當(dāng)?shù)刂贩秶^03FFH后，系統(tǒng)將自動訪問外部數(shù)據(jù)存儲器。當(dāng)軟件禁止訪問該區(qū)域時，該區(qū)域?qū)⒈挥成錇橥獠繑?shù)據(jù)存儲器。

101、任何訪問地址為0000H-FFFFH的MOVX指令都將訪問到外部數(shù)據(jù)存儲器。這是W77E58默認(rèn)的運行環(huán)境。另外W77E58還有標(biāo)準(zhǔn)的256字節(jié)暫存數(shù)據(jù)存儲器。這片區(qū)域可以間接或直接訪問。由于這片區(qū)域只有256字節(jié)，因此僅適用于數(shù)據(jù)量較小的場合。當(dāng)數(shù)據(jù)量較多時，可以考慮同時使用2個數(shù)據(jù)存儲器。片上MOVX SRAM，同外部RAM一樣只可由MOVX指令來訪問，但是片上MOVX SRAM擁有最快的訪問速度。</p><p

102、>　　(8) 看門狗定時器</p><p>　　看門狗定時器是一個自行運行定時器，用戶可通過編程將其設(shè)置為系統(tǒng)監(jiān)控器，時基發(fā)生器或事件定時器。該定時器基于一組分頻器，對系統(tǒng)時鐘頻率進(jìn)行分割。分頻器輸出可選，并決定溢出時間。溢出時，如果看門狗有效（且看門狗定時器復(fù)位打開），將引起系統(tǒng)復(fù)位?？撮T狗溢出中斷以及看門狗復(fù)位功能可由軟件設(shè)置，將2者的功能合并或分離（即看門狗定時器溢出并使系統(tǒng)復(fù)位以及看門狗定時器僅溢出

103、，而不會引發(fā)系統(tǒng)復(fù)位）。</p><p>　　看門狗定時器主要用作一個系統(tǒng)監(jiān)控器，在實時控制的應(yīng)用中尤為重要。如果出現(xiàn)電源脈沖干擾或電磁干擾，處理器將會運行不確定的代碼。如果不及時檢查，整個系統(tǒng)可能會崩潰。用戶可以在軟件中使用看門狗定時器來防止程序運行的錯誤；用戶在軟件中適當(dāng)?shù)牡胤桨才趴撮T狗定時器復(fù)位程序，每當(dāng)運行到看門狗定時器復(fù)位程序時就將看門狗定時器復(fù)位防止看門狗定時器復(fù)位的產(chǎn)生。如果系統(tǒng)受到干擾，程序運行發(fā)

104、生異常，系統(tǒng)就可能不會運行看門狗定時器的復(fù)位代碼，此時系統(tǒng)就會被看門狗定時器復(fù)位。對于不同的時鐘速率，看門狗定時器將會產(chǎn)生不同的溢出時間。當(dāng)使能看門狗定時器復(fù)位后，這個復(fù)位會在其溢出并經(jīng)過512個時鐘周期后結(jié)束。</p><p>　　4.3數(shù)據(jù)存儲器的擴展</p><p>　　W77E58片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器為1KB的SRAM。集中器要管理電表，對其進(jìn)行數(shù)據(jù)集、處理、存儲，僅片內(nèi)1KB數(shù)據(jù)存儲器

105、是不夠的，需要擴展外部數(shù)據(jù)存儲器。SRAM 的典型芯片有2KB 的6116、8KB 的6264 以及32KB的62256,其中6264 芯片應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　4.3.1數(shù)據(jù)存儲器RAM的選擇</p><p>　　本文采用6264作為擴展的數(shù)據(jù)存儲器。6264是28腳雙列直插式8KB ×8位靜態(tài)隨機讀取RAM，它具有容量大、功耗低、價格便宜、集成度高、速度快、設(shè)計

106、和使用方便等特點。在系統(tǒng)中加入掉電保護電路，保護數(shù)據(jù)有很高的可靠性，可以和EEPROM相媲美。</p><p>　　6264的技術(shù)特性：</p><p>　　(a) 使用單一的+5V電源供電；</p><p>　　(b) 最大存取時間為200ns；</p><p>　　(c) 額定功耗200mW；</p><p>