基于低功耗单片机的智能综合仪表设计

3.3 实时时钟设计

智能综合仪表具有实时时钟功能，实时时钟芯片采用PhilipsPCF8563，具有极高的精确度。采用I2C总线接口，数度可达400KHZ。具有年份和闰年跟踪。具有可编程警告器，低电压监测器。计数器的计数范围从秒到年，另外计数器/定时器可以用于精确地触发定时应用。内部带上电复位电路。带操作时钟的待机电流很低，在VDD=3.0V和Tamb=25下典型的功耗只有250nA。图3是PCF8563应用电路图。

图3 PCF8563应用电路图

3.4 按键接口与外部存储器设计

仪表面板上一共有8个按键，分别是上、下、左、右、SET、ENTER和两个特殊功能键。上、下、左、右四个键分别用来在画面中向四个方向移动光标，上和下还具有数字的滚动功能，SET键用来激活画面中相应的选项，ENTER键用来确认。特殊功能键1用来切换组态画面和系统运行显示画面。特殊功能键2暂时保留。在设计中采用与液晶屏共用数据端口，通过74HC245来隔离。因为74HC245具有三态输出功能，所以按键和液晶屏不会互相干扰。

仪表提供记录功能，可以对每个通道的采样数据每隔一定时间间隔(可设定)进行记录。外部存储数据的芯片使用户JMEL公司的串行FLASH AT25F2048。它由3.3V供电。该芯片相对于NANDFLASH而言具有接口简单的特点，采用三线制的SPI接口，可以很方便地和 MSP430F149连接。并且在容量满足要求的情况下，成本要大大低于NANDFLASH。它相对于E2PROM又具有容量大、接口简单的特点。 AT25F2048容量为256K，一共分为四个段，每段64K字节。每页256字节。它提供硬件写保护和软件写保护，支持页写和字节写模式，可擦除 10000次，符合本智能综合仪表的使用年限。

3.5 RS485通信

RS485总线作为一种多点差分数据传输的电气规范，已经成为应用最广泛的标准通信接口之一。RS485允许在一对双绞线上进行多点双向通信，它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。RS485协议的技术指标:传输速率最大为10Mbit/s;最大距离为 1200m;最高为32个节点:单组双绞线电缆上的双向主从通信;并行连接的节点、多工通信。

图4 RS485通信接口

RS485数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，一般情况下，发送驱动器A, B之间的正电平在+2V~+6V，负电平在-2V~-6V。另有一个信号地C，在RS-485中还有一"使能"端。"使能"端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当"使能"端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，它是有别于逻辑"1"与"0"的第三态。接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。系统中RS485的驱动芯片采用SP485，电路连接图如图4所示。

4 仪表的系统软件主要架构设计

系统软件主要由系统初始化模块、数据采样模块、数字滤波模块、数据处理模块、数字PID控制模块、液晶驱动模块、系统运行显示模块、系统组态显示模块、按键处理模块、FLASH驱动模块、数据追忆模块、实时时钟模块、通信模块组成。系统软件结构图5。对于各模块详细设计，由于篇幅原因这里不再详细叙述。

图5 系统软件结构图

本文作者创新点:

本文设计的智能综合仪表从功能上来说具有以下几个特点: 1、仪表具有多样化的功能，它集记录仪表、数显仪表、积算仪表、调节仪表的多种功能于一身；2、仪表具有高模拟量输入输出精度，应用范围广；3、仪表具有很好的实时性，能满足用户对实时性的需求；4、仪表具有标准化的总线接口。