基于CAN总线的多用户电能表设计

地址的数据发生变化时，AT89C52通过TXD向断电控制模块发送字节，断电控制模块根据字节，通过AT89C2051引脚P3.2-P3.4编码输出，由74LS138片选相关74HC377芯片,同时P1口对该锁存器输出一个字节，到达所在BH3023芯片，BH3023芯片对其管理的继电器发送命令，继电器做出通断反应。

　　2.5 CAN通信模块设计

　　CAN通信模块负责上位机与电能表的通信，当上位机下达指令时，通信模块译码并传给AT89C52；AT89C52根据指令内容，做出上传数据、修改参数或给断电控制模块发指令等。

图4 CAN模块电路框图

　　通信模块主要由AT89C51、X5045、SJA1000、PCA82C250芯片组成。SJA1000是一个独立的控制器,有BasicCAN和PeliCAN两种不同的模式，SJA1000的内部功能模块主要有:接口

　　管理逻辑、接收FIFO 队列、接收滤波器、发送缓冲器和CAN核心模块。CAN核心模块基于

　　CAN2. 0B的协议执行对CAN帧的发送和接收。

　　CAN通信模块中X5045芯片主要用途为看门狗定时器，当AT89C51陷入死循环时，X5045发出重启电平，使AT89C51复位重启，保障了CAN通信正常工作。模块框图如图4所示。

　　3 多用户电能表软件设计

　　该表软件采用模块化设计，*立分为计量存储显示、CAN 通信模块、断电控制模块三大主程序。为了实现每个主程序的功能, 又把各主程序划分为若干个相应功能子程序或小模块。主程序的作用是系统的初始化、中断管理以及各功能模块的调用等。

　　3.1 计量存储显示程序设计

　　计量存储显示模块硬件设计比较复杂，时序要求严格, CPU内程序存储器容量有限,所以软件采用汇编语言编制,以更好地控制时序和代码空间。整个程序采用模块化编程,主要包含初始化模块、电量采集模块、数据存储模块、信息显示模块、串行通信模块、供电控制模块等。

　　软件设计过程中,考虑到采集数据不能出现错采、漏采等现象以及高可靠性要求,必须采用必要的软件抗干扰措施,如软件陷阱、指令冗余、程序运行监视、数据校验、数据备份、数据写入存储器判断等措施。其主程序流程设计思想如图5所示。

图5 计量存储显示主程序框图

　　3.2 CAN通信模块程序设计

　　CAN通信模块主程序包括看门狗的初始化子程序(X5045_Rstdog()); 串行通信初始化子程序(Serial_init()); SJA1000 初始化程序子设计(CAN_Init()); 发送程序子设计(CAN_Send_Trans()); 以及接收程序设计子程序(CAN_Rece_Trans())。

　　CAN通信模块上电或复位后，先串行通信初始化程序负责设置波特率,读取电能表表号等；接着CAN初始化程序主要是对SJA1000寄存器的初始化,包括：定义BasicCAN、验收屏蔽码、总线的位速率、位周期内的采样点和采样数量、管脚RX0、TX0的输入输出模式和配置。这些完成后,要清除SJA1000的复位请求标志进入工作模式, SJA1000准备进行报文的发送和接收；最后程序进入循环等待中。当上位机有指令下达，引起中断，调用中断函数和相关的发送接收子程序。

　　该主程序设计采用基于Keil C的C语言进行编程,调用基本库函数来实现各种功能。

　　3.3 断电模块程序设计

　　断电模块上电或复位后，程序先进行串行端口波特率初始化等，接着进入循环等待状态，串行中断发生时，调用串行通信中断函数，由P3.0端口接收数据并解码，对P3.2-P3.4端口赋值，接着等待74LS138反应时间后，对P0端口赋值，再等待外部芯片反应时间后，退出中断函数。

　　结束语

　　随着科学技术的发展，智能产品设计更注重于人性化的特点。本电能表设计形成产品后市场前景广阔, 对于我国电力市场的规划管理，小区生活品质提升将起到积极的作用。

　　本文作者创新点:1.在多用户电能表中采用成熟的CAN总线通信技术；2.在硬件和软件方面增加了可透支用电的人性化设计。