基于单片机的电表抄表系统毕业设计.doc

1、东北林业大学毕业设计 摘 要 自动抄表是指采用通信和计算机网络等技术自动读取和处理表计数据。发展电能自动抄表技术是提高用电管理水平的需要，也是网络和单片机技术迅速发展的必然。采用自动抄表技术，不仅能节约人力资源，更重要的是可提高抄表的准确性，减少因估计或誊写而造成账单出错，使供用电管理部门能及时准确获得数据信息。本例中介绍的抄表方案可方便移植到煤气表、水表等各种智能抄表系统。本例抄表系统主要由主站端数据采集计算机、客户端基于单片机的抄表模块、计量电表三部分组成。客户终端单片机模块和数据采集计算机通过RS-485串行通信口连接，实现数据传输。本例中被测量的电表为威胜3型电表。本例主要介绍客户端基

2、于单片机的电表抄表终端的设计和实现方案在设计本例抄表系统时，以上功能均需要满足，其中主要部分是供电方式设计、数据掉电保护。功能设计、终端抄表模块与数据采集计算机通信协议设计、实时时钟功能设计。其中终端单片机抄表模块主要功能如下：采用三相四线（3220/380V）供电方式，在三相交流电压断一相或二相的条件下，交流电源能维持终端正常工作，并且系统具有备用电池供电功能;具有实时测量用户用电电量功能;具有掉电数据保护功能，能保存用户用电电量信息。支持DL/T645电表通信规约。终端和数据采集计算机通过RS-485通信，终端和主站通信具备数据完整性认证机制以保。终端具有实时时钟功能，并且有对时功能。关键

3、词： 单片机；抄表系统；串行通信； Based on SCM meter meter-reading systemAbstractAutomatic Meter Reading, AMR Meter (where) refers to the communication and computer network technology such as Automatic Meter Reading and processing data. Energy automatic meter reading technology development is to improve the managem

4、ent level of electricity, network and the technology rapid development. Adopting automatic meter reading techniques, can not only save manpower resources, more important is to improve the accuracy of the meter, and transcribed estimated or electricity bill, make mistakes in a timely and accurate man

5、agement department can obtain information. In this example the meter reading scheme can be introduced to gas meter, convenient wait for all sorts of intelligent long-distance meter reading system. The meter reading system mainly consists of the host computer and data acquisition based on SCM client

6、module, measuring meter meter three components. Client terminal single-chip computer and data acquisition module by RS - 485 serial communication, data transmission. In this example the meter is measured in type - 3 meters.This major is introduced based on SCM client terminal of the meter meter in d

7、esign and implementation scheme design of the meter reading system, above all, to meet function main part of power supply is designed, and data protection. Functional design, terminal meter data acquisition module and computer communication protocol design, functional design of real-time clock.One t

8、erminal chip meter main function modules are as follows:adopts three-phase four-wire (3x220/380V power supply, in three-phase) ac voltage phase or break a two-phase conditions, the ac power can maintain the normal work and terminal system has a backup battery power function.with real-time measuring

9、electric power users.has the power to save data protection function, electricity power userssupport DL/T - buttons meter communication protocols.terminal and data collecting computer through the rs-five 485 communication, terminal and host communication with data integrity in the authentication mech

10、anism.terminal with real-time clock function, and a readier function.Keywords: SCM, The computer, Serial communication, C language,2目 录摘要Abstract1 绪论11.1 本课题的研究背景11.2 电表抄表系统的国内外研究动态11.3 电表抄表系统的目的及意义32 系统的总体设计32.1 系统的组成42.2电表抄表系统的功能说明及论文要求42.3电表抄表的关键问题53系统的电路设计63.1 单片机简介63.2技术方面具体体现63.3 RS-232和RS-485

11、穿行通信设计143.3.1串行通信的作用143.3.2技术方案153.4 通信协议设计153.4.1通信协议的作用153.4.2 技术方案163.5 抄表系统电路图194 软件的实现204.1串行通信的基础知识204.1.1串行通信的数据传输204.1.2串行通信的数据转换204.1.3串行通信协议224.2 RS-232和RS-485串行通信设计234.3系统通讯方式实现264.4掉电数据保护的软件实现274.5数传终端的软件实现274.5.1AT指令的调试264.5.2程序的设计275结论32参考文献附录致谢2233基于单片机的电表抄表系统1 绪论1.1 本课题的研究背景目前，我国城乡居民

12、用户抄电表、水表和煤气表的方式基本上都是人工抄表，即由抄表人员每月逐户查抄水表、电表、煤气表。这种落后的方式，消耗大量的人力、物力，而且采集数据的时间跨度大、采集数据的准确度低。因此，国家有关部门规定以后将逐步以计算机为基础的自动抄表系统取代传统的人工抄表。目前的电表抄表收费方式基本上还是落后的手工操作。这种传统方式，耗费大量的人力物力，工作量大，效率低，无法避免手工抄写和计算带来差错，从而差错率和人为误差高。是对数据的处理分析也滞后，不能及时发现问题、解决问题。经济的高速发展和管理现代化水平，使抄表收费在管理上迫切需要一种先进的自动化的方式来替代落后的手工操作，减少人为因素造成的各种错误。解

13、决这一瓶颈的根本途径是采用先进的抄表技术和抄表手段，即实现远程集中自动抄表。1远程抄表系统是小区、公寓智能化管理的重要手段。在过去，抄表采用传统的手工方式，费工费时，效率低。随着信息技术的迅猛发展，软件开发平台的功能日益强大，许多领域开始广泛使用开发逐步完善的智能化信息系统。由于其系统利用了计算机信息管理的优势方便、快捷、准确，日益受到人们的青睐。远程抄表技术为“一户一表”政策的实施提供了有力的支持。减少运营成本：节省大量的纸张、餐旅费、出车费及车辆损耗远程抄表技术能够使电力营销部门及时获知用户电表异常，及时为用户排忧解难。远程抄表技术将节约大量的人力。那些从抄抄写写解放出来的人员可以集中更多

14、的精力与时间为用户服务，改善服务质量，提高电力行业的社会形象。控制电费电价。应用远程抄表系统，避免抄、核、收等环节的人为因素。对于杜绝人情电、关系电、权利电，减轻用户负担意义重大。远程抄表过程可避免许多人为和自然因素，彻底根治抄表不到位的现象。远程抄表能够根治抄错、避免漏抄、达到同步抄表、缩短抄表周期。远程抄表系统的稽查功能能够综合分析各种特征，发现异常用电嫌疑户，并提供连续跟踪可疑户的功能，为防盗电、防电表故障提供了有力支持。盗电、电表异常、线路损耗是电量损失的主要原因。远程抄表系统能够有效地抑制盗电和表异常现象。无线远程抄表数据对电调部门的实时分析各线路负荷具有很重要的意义。电能表远程抄表

15、系统就是利用这种新型的智能化信息管理方式，设计为小区、公寓的智能化管理系统的子系统。但是由于各个厂家生产的电能表的差异性，所以该系统不可能支持目前市场上的所有电能表，目前只支持太原市特普高电子科技有限公司生产的“多用户多功能电能表”21.2电表抄表系统的国内外研究动态由于电能计量和管理的需要以及电子技术的发展，使电子式电度表在20世纪70年代就已出现。随着数字电子技术的飞速进步，电子式电度表的功能逐渐增多并日臻完善。电子式电度表一般由电能测量机构和数据处理机构两部分组成，根据电能测量机构的不同，又分为机电脉冲式电度表和全电子式电度表两大类。机电脉冲式电度表沿用感应系电度表的测量机构，其数据处理

16、机构则由电子电路和计算机控制系统实现，因而，机电脉冲式电度表是一种电子线路与机电转换单元相结合的半电子式电度表全电子式电度表是由又被称为“静止式电度表”或“固态电度表”。近年来，各种新型电子式电度表不断推出，型号各异乘法器完成对电功率的测量。由于它没有传统电度表上的旋转机构，因而功能众多，但其基本原理相需量计量和预付费等；保护功能，包括过电流、过电压保护与防窃电等；通信功能，可以是红外通同，主要功能可归为三个方面：计量、计费功能，包括分时计量、最大需量计量和预付费等；保护功能，包括过电流、过电压保护与防窃电等；通信功能，可以是红外通信、无线电通信或载波通信等。常见的自动抄表通信方式：（1）按信

17、道介质分，常见的自动抄表通信有载波通信，电话线通信和无线三种方式。a 、光纤通信具有频带宽、传输速率高、传输距离远和抗干扰能力强等特点，非常适合上层通信网的要求。随着光纤技术的发展和广泛应用，自动抄表系统中将更多地使用光纤。b、由于电话在城镇的迅速普及，利用现有电话网进行数据通信是一个经济有效的方案。利用电话网通信，只需在数据集中器和工作主站处加装调制解调器即可，其传输速率可达56Kbps。但电话线通信的线路接通时间较长，一般要几秒到十几秒。而且，我国的部分乡村、小城镇还没普及电话c、 对于分布分散的集中器，利用无线方式进行数据通信是一种较好的选择。目前我国已有车载无线通信自动抄表系统投入运行

18、。但无线通信方式需要慎重选择频点，并需申请频点使用权。3（2）若按连接方式分，则自动抄表系统的通信方式主要有星型和总线型连接方式。a、星型连接通信是以工作主站为中心，以星型发散的形式分别通过通信信道与分散于各地的集中器连接，形成1对N的连接形式。这种方式下信道通信数据量大，要求有一定的传输速率和频宽。b 、总线型通信以一条串行总线连接各分散的采集器或电度表，实行各节点的互连。这种方式下信道上节点多，传输速率也不会很高，一般用于底层的电能数据的采集。常见的有RS-485总线网和低压电力线载波通信网。由于电力线完全由电力部门控制，如果用电力线实施载波通信，不需要再投资铺设通信线路，不仅可大大节约资

19、金投入，且还具有维护量小的特点；而且，用低压电力线作通信信道可以实现灵活的“即插即用”。尤其是近年来扩频通信技术的成功应用，使得低压电力线载波通信越来越多地用于自动抄表系统。利用低压电力线作为自动抄表系统的底层数据通道，具有成本低、方便准确的特点通信方式的选择是设计自动抄表系统的首要任务，它直接关系到系统的性能。具体确定通信方式时需要综合考虑系统面对的对象、用户的分布、用户的数量、地理条件、期望达到的目标、系统的扩展升级以及与其他网络的兼容等。目前许多国家和地区都广泛应用自动抄表系统代替人工抄表系统主要集中在煤气表，电量表和流量表的自动抄表，特别是煤气抄表已经有几十年的发展历史。抄表技术的快速

20、发展得益于80年代计算机技术，超大规模集成电路和通讯技术高速发展，使得抄表系统在向着智能化，低功耗，低成本和通信标注化设计的过程迈出了坚实的一步达到了可以大规模推广的使用性阶段。我国国内所采集的抄表方式大致可分为三种：一是传统的人工抄表方式，抄表人需到用户读取数据，返回总局后将数据重新输入电脑进行处理；二是预付费方式，抄表人无需到用户处，用户通过银行划拨收费活到仪表管理部门购买磁卡，ic卡等，按购买额提供用量，完成收费工作；三是远程抄表方式，监控中心通过远程通信系统自动获取远程仪表数据的方式。当前在我国国内大量使用的是预付费方式。部分地区已经开始了远程抄表的试点，远程抄表优势更大，在将来会得到

21、更广泛的应用，技术上也发展飞速，现在介绍的就是一种远程抄表系统的设计与实现。1.3 电表抄表系统的目的及意义水、电和燃气是生活中必不可少的，它们的发展一直倍受人们的关注。在人们关注的同时，三表抄送系统产生了，并且，随着科技的不断发展，三表抄送系统也越来越智能化。 同时，随着人们的生活水平不断提高，老百姓对生活环境提出了更高的要求。在政府政策的鼓舞下，家居智能化得到了高速的发展。随着科技的发展，小区住宅除了满足人们最基本的居住要求，还要将方便、省时的物业管理带给住户。实现住宅的三表（水、电、煤气）自动抄表、自动计费，已成为新型智能小区的必备条件。 作为智能化产业链中的一环智能抄表系统也同时得到了

22、蓬勃发展。从沿海的经济发达地区深圳、广州、上海到政治文化中心北京，以及中国西部城市成都、重庆、贵州、昆明等地均不同程度地建设了智能化示范小区。这些智能化住宅小区的建设，提高了住户的生活质量，扩大了住户的居住空间，为当地智能化建设起到了示范作用。 让我们回头看看，几年前甚至是在现在，很多落后的地区对三表抄送这一块还是用最原始的方法，“亲自登门拜访”这就是传统的抄表方式。传统的三表需要抄表人员定期挨家挨户抄取数据，结算出费用后，再到各家索取，误差大、统计工作量大，人为的错误给物业管理和用户带来极大不便。现在有许多地区改为插卡式买电装置，这虽然减少了人为因素，但是买电时要到银行，费时费力，且水、电、

23、气表分别交费，也有许多不便之处。小区智能抄表系统节省时间、人力、物力、提高工作效率，降低物业成本，准确及时地将住户所使用的三表数据显示出来，为实现小区科学、系统的物业管理提供了有效的解决方法。 小区智能抄表系统的出现，方便了住户，可设置多级加密功能，定义访问权限，更可增加系统的保密性。防泄漏报警可以使住户放心，不必因家中只有老人、孩子而担心煤气的泄漏与触电现象的发生。一方面杜绝了抄表扰民的问题；另一方面可以简化管理手段，减轻制物业管理负担。因此三表出户系统是新一代的具有城市性自动化计量收费管理系统，是提高住宅发展的必然，合乎人们高品质生活的追求，符合国家小康型住宅产业的精神。2 系统的总体设计

24、2.1 系统硬件的组成基于单片机的电表抄表模块设计在设计时需要解决下面五方面的问题：一是供电方式的硬件电路设计；二是掉电数据保护功能的设计；三是RS-232、RS-485串行通信设计；四是通信协议设计；五是实时时钟功能设计。本例中，和这五个方面相关的关键技术包括。（1）供电方式设计如何在三相四线（3220/380V）供电方式，三相交流电压断一相或者二相的条件下，能够提供给单片机稳定的+5V电源。如何设计备用电池供电。本例中将给出可行的硬件电路设计并作详细的说明，这是本系统能够正常运行的关键。4（2）掉电数据保护功能设计系统扩展E2PROM芯片AT24C04的硬件接口电路和单片机口模拟IIC总线

25、读写AT24C04的驱动程序，以实现掉电数据保护功能。（3）RS-232、RS-485串行通信设计系统使用具有两个串口的单片机w77e58，串口1为RS-232接口实现与电表的通信，串口2为RS-485接口实现与数据采集计算机的通信。本例中将详细介绍串口通信的硬件电路设计和软件编程要点。（4）通信协议设计介绍本例中使用的通信协议格式及检验数据传输正确性的CRC（循环冗余校验）算法。（5）实时时钟功能主要介绍实时时钟芯片DS12887和单片机的硬件连接和软件驱动编程. 2.2系统软件组成该系统使用Visual C+6.0为开发工具。Visual C+是Microsoft公司开发的面向对象的可视化

26、软件开发系统，它基于Windows95/98/NT/2000/XP，采用高度结构化的C+语言，具有结构清晰、高效优化等特点。Visual C+6.0软件包包含了许多单独的组件，如编辑器、编译器、链接器、生成实用程序、调试器以及各种各样为开发Microsoft Windows下的C/C+程序而设计的工具。更令我们兴奋的是，它还包含有一个名为Developer Studio的开发环境， Developer Studio的特点是：把所有的Visual C+工具结合在一起，集成为一个整体，通过一个由窗口、对话框、菜单、工具栏、快捷键及宏组成的和谐系统，你可以观察和控制整个开发进程。集成开发环境就像一间

27、带有监视器、刻度盘和操纵杆（它使个人能操作工厂中的许多机器）的控制室。该环境几乎就是Visual C+中所能“看见”的所有东西。所有其他事情都在其管理下在幕后运行。在Visual C+6.0中包含的Win32软件开发工具包(SoftwareDevelopmentKit，即通常所说的SDK)中的结构、功能，它为编程者提供了一个应用程序框架，这个应用程序框架为编程者完成了很多Windows编程中的例行性工作，如管理窗口、菜单和对话框，执行基本的输入和输出、使用集合类来保存数据对象等等，并且，MFC使得在程序中使用很多过去很专业、很复杂的编程课题，如ActiveX、OLE、本地数据库和开放式(Ope

28、n Da-tabase Conn-ectivity，简写为ODBC)、Windows套接字和Internet应用程序设计等，以及其他的应用程序界面特性，如属性页(也叫标签对话框)、打印和打印预览、浮动的和可定制的工具条变得更加的容易。2.2 电表抄表系统的功能说明及论文要求随着人们生活水平的提高，科学技术的发展，现代城市居民住区只能化楼宇管理系统成为了一个热门的话题在目前的技术下，可以相对较好地实现只能化楼宇管理系统的要求，无人抄表系统需要具备以下功能。电力线通信的独特之处在于它可适应任何新的基础设施。（1）实时查询。用户可实时查询起冷热水表、电表和煤气表的读数，应交纳各项费用金额和上次统计数

29、据以及各种条目的事实查询、打印。（2） 历史查询。可提供每户各种不同条目下历史数据的查询和打印，包括自动收费信息、人事信息的查询和打印。（3） 自动收费。包括各项财务参数，收费方式，收费周期等的设置，水。电，燃气量统计，按厂商设置周期自动统计客户不同表使用量，并按起设置的财务参数，收费方式及不同表的读数，自动计算客户应交纳的费用，实现收费单的打印。（4） 人事管理。实现居民区住户信息的增、减几浏览。在为试点居民小区远程抄表系统做的总体技术方案设计时，本文遵循三条基本原则：（1）在试点小区的配电变压器和小区住户之间不铺设任何专用有线信道，数据的上行或下行传送必须使用现成的低压电力线作为数据媒介。

30、（2）只在配电变压器和住户地点对应安装数据的收发装置，建立起各用户电能表终端与配变集中器的直接数据链路，中间不安装任何硬件上的中继或第二级集中转发装置。（3）用户电能表终端除了记录电量外，它还应该执行就地保护和远方监控功能。本系统的任务在于实现低压用户电量数据的远程传输和抄算，对低压电力用户的负荷和用电进行远程监测。2.3搞好自抄系统设计的关键问题由于现代电子技术、通信技术的飞速发展和电力市场营销管理的不断需求，电能表自动抄表系统的技术研究、产品开发、系统设计和试点运行工作日益引起电力营销管理部门、电能表制造企业及相关行业的关注和投人，因此，虽然我国对自动抄表的研究起步较晚，但发展较快。目前，

31、车载无线电抄表、电力线载波抄表、近地集中抄表和远程控制抄表等各种形式的自动抄表系统已分别在我国各地有试点运行。 配电网自抄系统设计,必须解决好下列三个关键问题:传输通道及链路的选定;信号、数据的处理和检测;自抄系统管理网络的建立。第一，传输通道及链路的选定：传输通道及链路的选择直接关系到信号、数据传输的可靠性和工程实施的可行性。通过对国内外有关文献资料比较分析和试用效果的验证,加之对我国配电网现状、特性的研究分析之后,我们认为,采用配电线作为变电所与其用户之间的数据传输通道、光缆作为供电公司计算机与变电所计算机联网的链路,这是一种既经济又实用的最佳选择。第二，信号、数据的处理和检测:大家知道,

32、任何一种传输通道及链路都不可避免的存在着不同程度的干扰。能否依据所选定的传输通道及链路的特征,对其信号、数据采取相应的包装方式和检测方法,将会直接影响到自抄系统的成败。根据我们对国内外有关电力线载波通讯技术进展的研究和试点运行效果的综合分析,可以说,我国在理论和实践上,已经研制成能够适应我国配电网特点的电力载波微弱信号的包装方式和检测方法,并取得比较令人满意的效果。第三，自抄系统管理网络的建立:自抄系统管理网络的建立是实现自抄系统的前提,选定一种符合实际、简便可靠的管理网络是自抄系统正常工作运行的保障。依据我国电力市场营销管理特点和所采用的配电线传输信道及光缆链路,我们拟定出了配电网自抄系统管

33、理网络框图。实现自动抄表，能提高住宅档次和物业管理水平。5 物业管理公司或专业公司可节省大量的人力、物力、财力，提高工作效率、提高抄表的准确性，同时系统施工方便、操作简单，由于电表自动抄表系统具有良好的经济效益和社会效益，因此它具有广阔的发展前景。3 系统的电路设计3.1 单片机简介由于本模块的使用现场环境相对特殊，故对于电源的设计充分考虑到了系统供电的稳定性和可靠性。本模块采用三相工业用电作为电源输入，首先通过防雷抗干扰电路，接着通过220-9V/18V变压器降压，再接着通过桥式整流电路得到18V左右直流电压，再通过一系列隔离滤波进入直流转换稳压器件LM2575得到系统的5V工作电压。另外，

34、考虑到现场存在停电的可能性，我们还专门设计了系统的备用电源。备用电源采用比较廉价的锂离子电池，当系统正常供电时，锂离子电池处于充电状态，对于充电的管理我们选用了比较常用的电源充电管理芯片MAX713管理备用电池的充电。当现场停电时，自动转为备用电池给系统供电。677E58与标准8051相兼容的全新核心的微处理器。由于去掉了多余的存储器周期和运算周期，它在相同周期里执行8051的指令比最初的8051快得多。典型的指令周期77E58比8051快1.5到3倍。电源消耗也做了改进采用静态COMS设计。可以工作于较低的时钟频率下。32K的EEPROM程序段和1K的外部SRAM可以省去外部的扩展存储器。并

35、可以为使用者保留更多的引脚。32K Rom,4.5-5.5V,1KRam,4个振荡为1 个机器周期,40MHZ,1个扩展4BITI/O（44脚）,12个中断源,2个增强型串口,256字节RAM,1K SRAM （用MOVX存取）000H -3ffH,内置看门狗,双16位数据指针DPH1 DPL1,软件可编程存取RAM周期等.W77e58单片机的特点：(1)8位处理器(2)最高40M时钟，4机器周期的指令执行速度(3)与标准8051兼容的管脚。(4)与8051兼容的指令(5)4个8位I/O口(6)扩展的4位I/O和等待信号线（44脚的PLCC或QFP封装提供）。(7)三个16位计数/时器(8)1

36、2级中断(9)片上时钟源(10)两个增强的双工窜口(11)1K的片上外部存储器(12)可编程看门狗(13)两个全速16位数据指针DPTR(14)外部数据访问周期可编程(15)封装73.2. 技术方案及具体实现 以下介绍配电变压器集中器和用户电能表终端分别与配电变压器、用户一一对应并就地分布式安装。用电管理信息只能在系统的上下级之间传输。由于使用了分布式安装结构，在系统建设上与集中抄表箱用电系统相比，无须庞大繁琐的缆线工程，施工难度将会大幅下降。系统的扩展将随用户或配变数量的递增而模数化扩展，就象增加一个用户增加一块电能表那样简单。因此，系统扩展极具伸缩性，不会象集中式系统那样新建时资源闲置，用

37、户发展时容量又不够。应该说，这个系统比较符合营业用电管理系统发展的主流方向。其中用电管理主机到配电变压器集中器的信息传输媒介采用扩频无线信道或公共电话网（第一级信道），配电变压器集中器到用户电能表终端的信息传输媒介利用低压电力线载波信道（第二级信道）。显然，整个系统与配电变压器下面的电压电力网一样呈树形分布结构，可随用户发展和负荷增长任意扩展。系统在正常运行时采用三相四线外部工业电源供电方式，三相交流电压断一相或者二相的条件下，能够提供给单片机稳定的+5V电源。我们使用三相桥式整流电路来给系统提供+5V电压，具体实现电路如图3-1所示。图3-1 三相桥式整流电路图系统在由外部电源正常供电的同时

38、给备用锂电池充电，充电电路设计如图3-2所示。 图 3-2备用电池 充电电 路 备用电池充电电路功能主要由MAX713完。MAX713系列是MAXIM公司生产的快速充电管理芯片，它可通过简单的管脚电压配置进行编程，实现对充电电池支数和最大充电时间的控制。芯片封装如图3-3所示。 MAX713的引脚功能描述如下： 图3-3MAXIM封装图（1）VLIMIT：设置单节电池的最大电压，电池组（BATT+BATT）的最大电压Em不能超过VLIMIT（电池数量n），且VLIMIT不能超过2.5V，当VLINIT接V+时，Em=1.65n（V），通常将VLIMIT与VREF连接（2）BATT+：电池组正极

39、。（3）PGM0：可编程引脚。（4）PGM1：可编程引脚。通过对PGM0和PGM1脚电压的设定可设置充电电池的数量，从116。（5）THI：温度比较器的上限电压。当TEMP电压大上升到THI时，快速充电结束。（6）TLO：温度比较器的下限电压。充电初始，当TEMP电压低于TLO时快速充电被禁止，直到TEMP电压高于TLO。（7）TEMP：温度传感器输入。（8）FASTCHG：快速充电状态输出。（9）PGM2：可编程引脚。通过对PGM2和PGM3脚电压的设定可设置快速充电的最大允许时间，从33min264min。（10）PGM3：可编程引脚。除设定最大允许时间外，还可设定快速充电和涓流充电的速率

40、。（11）CC：恒流补偿输入。（12）BATT：电池组负极。（13）GND：系统地。 （14）DRV：驱动外围“PNP”。（15）V+：分路调节器。V+对BATT电压为+5V，为芯片提供分路电流（520mA）。 （16）REF：参考电压输出2V。在应用中MAX713提供可编程引脚PGM0和PGM1，通过对两者采取不同的电压连接方式即可设置充电电池数量。而实际充电电池的数量也必须与由PGM0和PGM1编程确定的数量一致，否则利用电压梯度检测充电功能将可能失去意义。通过对PGM2和PGM3引脚的编程电压设置可设定电池的充电速率和充电时间。从表1中可以看出，对于MAX713来说，最大允许快速充电时间

41、为264分钟，因此其最小充电速率将不能低于C/4。8 而涓流充电电流ITRICKLET一般为C/16。此外，鉴于电池本身的固有特性（将电能转化为化学能存储），充电时间效率通常在80%左右，即当以C/2速率充电时，理论上充满电所需时间为2小时，而实际时间通常为2小时30分钟左右。电池数量的设定如表3-1所示电池数量PGM1连接方式PAM2连接方式1V+V+23OpenV+REFV+4BATT-V+5V+Open67OpenOpenREFOpen8BATT-Open9V+REF10OpenREF11REFREF12BATT-REF13V+REF141516OpenREFBATT- REFBATT-

42、BATT-表3-1 MAX713引脚功能电压梯度充电原理图如图3-4所示。图3-4 利用电压斜率充电图3-4反映了利用电压梯度控制快速充电的全过程。在时间段1内，MAX713从电池吸收很小的电流（5mA左右），当接通充电电源后，开始对电池以C/16的速率进行涓流充电，电池电压开始上升（时间段2）。当单节电池电压上升到0.4V以后，快速充电正式开始（时间段3），电池电压和电池温度持续上升，充电电流保持在设定值不变。当电池电量达到额定值后，电池组电压开始下降，即负值时系统从快速充电转到涓流充电（时间段4），此时电池电压继续下降到一定值后保持不变，电池温度也随之降低。当充电电源从电路中移开后负载和M

43、AX713从电池吸收电流（时间段5）。当系统失去外部三相四线电压以后自动切换为由备用电池供电，电路设计如图3-5所示。 图3-5系统电源供电方式切换电路 当系统由三相四线工业用电供电时，触点开关K1吸和到左边，此时由外部三相电压通过桥式整流以后得到的18V电压经过LM2575降压以后提供给系统5V电压VCC。同时给备用电池充电当外部三相四线电压掉电后，触点开关K1吸和到右边，备用电池接入供电回路，给系统提供工作5V电压VCC。9 3.3 掉电数据保护功能的实现 1. 掉电数据保护功能的作用 单片机控制系统中，通常一些重要的数据需要具有在系统掉电以后不丢失，当系统再次上电以后能够正确读取的功能。

44、本例中我们需要实现一些通信数据的掉电保护功能，实现掉电数据保护功能的方法有很多，常用的有系统扩展易失性存储器外加电池的方法和系统扩展非易失性存储器的方法。其中系统扩展非易失性存储器的方法中常使用EEPROM和FLASH作为存储介质，由于本例中需要实现掉电数据保护功能的数据不多，所以使用具有支持IIC总线数据传送协议的串行CMOS EEPROM AT24C04作为系统的掉电数据保护介质。掉电数据保护及其软件的任务主要包括以下几个方面：（1）IIC总线的原理及用单片机普通I/O口模拟IIC总线的方法。（2）AT24C04芯片的读写驱动程序的编写。 102. 技术方案 选择具有IIC总线的芯片AT2

45、4C04作为掉电数据保护模块，但是一般单片机没有IIC总线接口，所以我们要用单片机的I/O口模拟IIC总线的时序来实现芯片的读写功能，图3-6所示是AT24C04的管脚图。图3-6AT24C04的管脚图（1） IIC总线简介IIC（Inter-Integrated Circuit）总线是由PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。IIC 总线最主要的优点是简单性和有效性。由于接口直接接在组件之上，因此IIC总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互连成本。IIC总线的另一个优点是，它支持多主控，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总

46、线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。在任何时间点上只能有一个主控。112）IIC总线工作原理IIC总线是由数据线SDA 和时钟SCL 构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU 与被控有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有惟一的地址，在信息的传输过程中，IIC总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。CPU 发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的模块，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别及需要调整的量。这样，各控制模块虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。IIC总线在传送数据过程中

47、共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。结束信号：SCL为低电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。应答信号：接收数据的IC 在接收到8bit 数据后，向发送数据的IC 发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU 向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，则判断为受控单元出现故障。由于选用的单片机没有IIC总线控制器，所以就要用单片机的I/O口模拟IIC总线的时序来实现AT24C04的数据读写功能。下面介绍IIC总线读写数据的时序，这也是后面编写读写驱动程序的基础。3）IIC总线基本操作IIC规程运用主/从双向通信。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。主器