光伏发电第四章Word文件下载.docx

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直接、间接和相对寻址方式

2.片内外围模块的特性

定时器0：

8位定时器/计数器（TMR0），带8位可编程预分频器

定时器1：

16位定时器/计数器（TMR1），带预分频器，在睡眠期间通过外部晶振仍能维持计数运行

定时器2：

8位定时器/计数器（TMR2），带8位周期寄存器，带预分频器及后分频器

两个捕捉器/比较器/PWM模块（CCP1和CCP2）：

捕捉器为16位，最大分辨率为12.5ns

比较器为16位，最大分辨率为12.5ns

PWM最大分辨率为10

多通道10位分辨率模/数转换器（ADC）

带有SPI和I2C两种功能的主控同步串行口模块（MSSP）

带有通用同步/异步收发器接口模块（USART/SCI）

带有8位宽的从动并行端口（PSP），并配有专用控制信号线（RD,WR和CS）

具有掉电复位（BOR）检测电路和锁定电路

3.特殊单片机性能

内置上电复位电路（POR）

上电定时器（PWRT）和振荡启动定时器（OST）

监视定时器（WDT），它带有内部可靠运行的RC振荡器

具有可编程的代码保护

具备低功耗睡眠（SLEEP）方式

多种可选振荡方式：

◆RC：

低成本阻容振荡器

◆XT：

标准晶体（或陶瓷谐振器）振荡器

◆HS：

高速晶体（或陶瓷谐振器）振荡器

◆LP：

低频晶体振荡器

在线串行编程（ICSP），类似于统称的在系统内编程（ISP）技术

可以实现在应用中编程（IAP）技术

每根I/O引脚的最大拉/灌带你六为25mA/25mA，可直接驱动LED或小功率继电器

4.CMOS工艺特性

低功耗、高速CMOSFLASH/EEPROM工艺

全静态设计（即时钟频率可以降到0Hz）

宽运行电压范围2.0V到5.5V

3级可选的工作温度范围：

◆商用型为0~+70

◆工业级为-40~+85

整片的低功耗性能：

◆在5V电源电压，4MHz时钟频率时，典型工作电流<

2mA

◆在3V电源电压，32KHz时钟频率时，典型工作电流为20uA

◆在睡眠状态下，典型电流<

1uA

4.2液晶显示、键盘监控软件设计

4.2.1液晶显示菜单界面

根据光伏发电系统系统参数的需要，设计了系统运行情况和参数设置的液晶显示菜单界面，液晶显示菜单内容示意图如图4.1所示：

图4.1液晶显示菜单内容示意图

4.2.2液晶显示、键盘监控软件设计

4.2.2.1程序组成

液晶显示、键盘监控程序组成框架如下图4.2所示，采用模块化方式编程，主要由主程序、系统参数子程序（para）、PIC16F877A寄存器头文件、延时子函数，字库函数（table.h）、液晶显示子程序（LCD.h）、串口通信子程序（Sci.h）、键盘按键子程序（key.h）几部分组成：

图4.2液晶显示程序组成框架

4.2.2.2.液晶显示键盘操作设计

1.键盘各部分组成

液晶显示采用键盘操作来显示液晶菜单，键盘部分由“MODE”、“RUN”、“UP”、“DOWN”、“OK”、“RUN”、“STOP”7个键组成，键盘组成及各个键盘的作用描述如图4.3所示。

2.键盘判断

在按键采样的过程中，手按下去的时候会产生一定连续的抖动信号，相对单片机系统而言，这个按键信号会持续一定的时间，并不是立刻就会消失，为了消除按键的抖动干扰，加入了按键去抖处理。

按键去抖工作原理为：

扫描各按键引脚的电平变化，一旦发现电平变低（有按键按下），则延时指定的一段时间，然后再次扫描该端子，当两次扫描的结果一致，电平都为低时即确认按键按下，转入按键响应处理。

图4.4为一次按键采样、响应流程图。

图4.3键盘各部分组成及作用描述

图4.4键盘响应流程图

5.2.2.3.主程序流程图

主程序主要是完成PIC单片机初始化、串口通讯初始化、LCD显示部分初始化、显示液晶初始界面、对所需变量进行初始化，初始化完成之后等待按键操作。

当检测到按键信号后，进行相应的按键处理。

主程序流程图如图4.5所示：

图4.5主程序流程图

5.2.2.4.程序函数列表

1.LCD显示子程序

voidLCD_Write（unsignedchardat）;

//向LCD写数据

voidOpen_Black_light（void）;

//打开液晶背光

voidClose_Black_light（void）;

//关闭背光

voidCommandToLCD（unsignedcharcommand）;

//向LCD发送指令

voidSetLine（unsignedcharline）;

//设定行地址--x0-7

voidSetColumn（unsignedcharcolumn）;

//设定列地址--Y0-63

voidSetStartLine（unsignedcharstartline）;

//设定显示开始行--0--63

voidSelectScreen（unsignedcharscreen）;

//选择屏幕screen:

0-全屏,1-左屏,2-右

voidClearScreen（unsignedcharscreen）;

//清屏，creen:

voidShow_ASC（ucharlin,ucharcolumn,ucharnumb,ucharL_R）;

//显示8*16字母或数字

voidshow_CH（unsignedcharlin,unsignedcharcolumn,unsignedintnumb,

unsignedcharL_R）;

//显示一个汉字

voidreverse_Show_ASC（ucharlin,ucharcolumn,ucharnumb,ucharL_R）;

//反显一个8*16字符

voidreverse_show_CH（unsignedcharlin,unsignedcharcolumn,unsignedintnumb,

//反显一个汉字

voidShowLine（unsignedcharlin,unsignedcharrow,unsignedcharreverse_flag）;

//显示一行汉字

voidShow_Page（unsignedcharp）;

//显示一屏汉字

voidShow_Line_char（ucharlin,ucharrow,ucharreverse_first）;

//显示一行8个字符

voidSetup_Para（ucharlin,ucharreverse_numb）;

//修改参数中，用来指定修改反显的一位

voidInitLCD（）;

//初始化LCD

voidLCD_BUSY（void）;

//判断液晶是否处于“忙”状态

voidShow_unit（ucharnumb）;

//用来显示运行状态时候的单位

2.键盘操作子程序函数列表

voidkey_value（void）;

//判断当前按下的是哪个健

voidkey_up（void）;

//运行"

UP"

键子程序

voidkey_down（void）;

//运行"

down"

voidkey_ok（void）;

OK"

voidkey_esc（void）;

esc"

voidkey_run（void）;

run"

voidkey_stop（void）;

stop"

voidkey_mode（void）;

mode"

4.2.3SCI软件设计

1.串口通信原理框图

PIC16F877A与TMS320F2812的串口通讯采用RS-485通信协议，通过两个MAX485芯片来实现两者的数据交换，通信原理示意图如图5.6所示：

图4.6RS-485串口通信原理框图

2.串口通信报文协议

PIC16F877A与F2812通过RS-485通信协议进行数据交换，两者都工作在半双工模式。

F2812发送数据采用查询方式，接收均采用中断方式；

PIC16F877A的串口发送数据采用查询方式，接收采用中断方式。

PIC16F877A与F2812进行数据交换时要遵循一定的协议，即报文协议。

一个完整的数据包包括：

包头、命令标号、数据标号、如数据高字节、数据低字节、校验位、包尾，如图5.7所示：

图4.7数据包格式

校验位：

采用异或校验方式，校验位为命令标号、数据标号、数据高字节、数据低字节校验四位数据的异或，即：

校验位=命令标号^数据标号^数据高字节^数据低字节。

数据高字节、数据低字节：

分别为接收或发送数据的高8位数据、低8位数据。

命令标号：

是PIC16F877A单片机与F2812通讯的时候发送命令给F2812，F2812根据命令标号完成相应任务。

数据标号：

为第三层液晶显示菜单编号，根据菜单编号DSP发送对应数据，如并网模式运行状态为0—12，共13个数据代码。

4.3基于PROTEUS的液晶显示、键盘监控电路仿真

PROTEUS是由英国Labcenterelectronics公司开发的EDA工具软件。

它从1989年出现到现在已经有十多年的历史，在全球广泛使用。

Proteus革命性的功能在于它的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件代码级的调试，还可以直接实时动态地模拟按钮、键盘的输入，LED、液晶显示的输出，同时配合虚拟工具如示波器、逻辑分析仪等进行相应的测量和观测。

它有两个主要优点：

1）对动态元件的实时仿真，它对“人机对话”的模拟增强了系统的真实性；

2）是虚拟工具箱的功能，它能与仿真同时进行，测量方便而准确。

4.3.1PROTEUS仿真电路

图4.8LCD显示、键盘监控硬件仿真电路

为使系统具有良好的“人机接口”，设计了基于PIC16F877A的键盘监控、液晶显示硬件电路。

软件利用C语言编写，在PIC单片机的开发环境MPLAB下调试、编译后，产生的HEX或COF文件在PROTEUS运行环境下可以直接调用。

用PROTEUS进行的液晶显示硬件仿真电路如图4.8所示，主要由三个部分组成：

单片机及其外围电路、液晶显示模块和按键电路。

液晶显示模块选用的是深圳显能实业有限公司生产的128*64点阵的图形点阵液晶模块SG12864－9。

液晶模块内部分左右两屏，由驱动芯片KS0108B进行驱动显示。

它主要由行驱动器/列驱动器及128×

64全点阵液晶显示器组成，可完成图形显示，也可以显示8×

4（16×

16）点阵汉字。

软件在PROTEUS环境下被PIC16F877A调用之后，利用PROTEUS进行软件调试，采用单步运行模式对程序进行调试，便于找出程序中的BUG。

PROTEUS软件调试通过之后，程序就可烧入PIC16F877A中运行，查看液晶显示、键盘操作运行情况。

利用串口调试助手软件还可以与PC进行RS-232串口通信，与PC串口通信成功后再对程序进行修改，根据RS-485半双工通讯的特点，进一步完善软件设计。

4.3.2液晶显示、键盘操作的PROTEUS仿真

软件编译完成后，在PROTEUS环境下，对液晶显示、键盘监控电路进行软、硬件结合仿真，部分液晶显示菜单界面如下图4.9至4.12所示，图4.12显示的数据是通过串口通信接收到的数据。

图4.9液晶显示仿真初始菜单图4.10液晶显示仿真菜单一

图4.11液晶显示仿真菜单二图4.12液晶显示仿真菜单三

4.3.3液晶显示、键盘监控电路实验调试

在PROTEUS仿真调试的基础上对PIC16F877A液晶显示装置进行了调试，得到了与PROTEUS软件仿真的相同结果，实现了系统中液晶显示、键盘监控与串口通讯的需要，实际运行时部分液晶显示界面如下图4.13至图4.16所示：

图4.13液晶显示初始菜单图4.14液晶显示菜单一

图4.15液晶显示菜单二图4.16液晶显示菜单三

液晶显示、键盘监控实验装置如下图4.17所示：

图4.17PIC16F877A液晶显示装置