CATV有线电视网络管理系统.doc

catv有线电视网络管理系统 catv cable tv network administrative system -前置通讯控制机的系统软件设计 systematic software design of the controlling machine of leading communication摘要catv前置通讯控制机是基于mcs-51单片机的智能控制设备。该设备为有线电视网络管理系统提供了一种前端通信控制手段。系统以mcs-51单片机为cpu，外扩一个8位a/d转换芯片，采集前端调制解调器的光入功率、光出功率、频率、电源电压等参数；系统以再生方式控制、管理上位pc机和下位数据终端机之间的数据通信；同时配备有一个5x8或5x11点阵式lcd液晶双行显示屏，可以根据需要随时显示相关数据及信息。catv前置通讯控制机继承了mcs-51单片机系统功能强、体积小、功耗低、工作可靠、使用方便等优点，在catv有线电视网络管理系统中起到了一个很好的桥梁作用，无论从外观还是其实用性上都给人一种赏心悦目的感觉。 关键词：at89c52 lcd1602 tlc0834 imp809 abstractcatv leading communication controlling machine is the equipment of intellectual control based on mcs-51 one-chip computer. this equipment has offered a kind of front communication for network administrative system of cable tv and controlled the means. the system regards mcs-51 one-chip computer as cpu, outside expand one 8 a/d change chip , gather light , front of modem enter power , produce power , frequency , power voltage ,etc. parameter only; the system regenerates in the way control, the management position pc machine and between the lower position data terminal data communication; simultaneously the equipment has 5x8 the lattice type lcd liquid crystal display monitor, may according to need to demonstrate the correlation data and the information as necessary. the catv pretage communication control machine inherited the mcs-51 monolithic integrated circuit system function strongly, the volume small, the power loss low, the work has been reliable, merit and so on easy to operate, got up a very good bridge role in the catv cable tv network management system, regardless of or in its usability all gave the person from the outward appearance one kind of pleasant feeling.keyword：at89c52 lcd1602 tlc0834 imp809 max485 目录catv有线电视网络管理系统1catv cable tv network administrative system1-前置通讯控制机的系统软件设计 systematic software design of the controlling machine of leading communication1第一章 前言41.1 有线电视的发展状况41.2 有线电视的概念41.3 有线电视的优点41.4 有线电视的频道配置41.5 系统设计的意义4第二章 系统设计42.1硬件部分42.1.1系统功能示意图42.1.2系统硬件原理图42.1.3芯片说明42.2软件设计42.2.1catv前端通讯控制机软件总体设计42.2.2 程序模块设计4第三章 实验及总结4参考文献4附录4(1)程序清单4(2)英文翻译4第一章 前言1.1 有线电视的发展状况有线电视(catv)自20世纪后期以来，在世界各国迅速发展，规模亦越来越大。美国领先于1948年，为了解决一些偏远乡镇能收城市的电视节目，采用公用天线的方法，把电视信号接受下来，经过放大混合处理后，用电线传给使用者，这就是美国catv的雏形。后来，这种形式逐步发展到中小城市，那些中小城市不仅要传播附近大城市的电视节目，而且还要把本地无线电视台的节目以及自制节目利用同轴电线传送给使用者；再加上微波中继技术的发展，远地电视节目也可以传送过来。由于节目来源丰富了，比起初发展的catv，规模有明显的扩大。接着catv进入大城市，开始提供多频道多种节目的服务。面对广播公司电视网的竞争，catv必须提供更多更好的电视节目，如教育、娱乐、音乐、体育、文艺、电影节目等。同时运用通讯卫星进行节目传输，更把catv扩展到全国。八十年代以来，美国的catv突破了娱乐领域，普遍开展了各种资讯和数据通信结合应用，诸如自动抄读使用者家中的电表、水表和瓦斯服务，以及防火防盗安全监视、报警等双向传输的互动服务，朝着整合资讯网络方向发展。日本、欧洲的部分国家也不甘落后，纷纷发展自己的有线电视，改善和丰富节目内容，从而不断推动了有线电视的发展。我国的有线电视网虽然没有得到国家投资,但却依靠自身力量发展起来了。目前它的覆盖范围比电信网还广，已经建成12989公里的国家级干线光缆网络，在许多地方已建成光缆和同轴电缆混合网，联通全国22个省、市、自治区。截至1998年底，有线电视用户超过7000万户。从用户数量看，我国拥有世界上最大的有线电视网络。 目前在我国有线电视网有两大优势：最后“一公里”带宽很宽；覆盖率高于电信网。电信网形成时，只是为了一个业务，那就是打电话，而打电话只要求64k的带宽。所以整个网络的设计也就仅局限于这64k，包括入户的双绞线。这样一来，电信网的“最后一公里”就成了瓶颈，限制了网络速度的提高。尽管电信采取了isdn（综合服务数字网）、adsl（非对称线性环路），目前可以做到10m、8m、6m，但在当前价位上提高的余地不大。再往前走，成本将非常高。而catv（有线电视）的同轴电缆的带宽很容易可以做到800m，就现在的带宽需求而言，catv网的最后“一公里”是畅通的。 当然，由于有线电视网当初是用于广播式的电视传播，也就是说，是单向的，所以要用于电脑网络，必须对现有的网络前端和用户端进行改造，使之具有双向传输功能。 1.2 有线电视的概念有线电视系统是采用缆线作为传输媒质来传送电视节目的一种闭路电视系统cctv(closed circuit television)，它以有线的方式在电视中心和用户终端之间传递声，像信息。所谓闭路，指是不向空间辐射电磁波。（用cctv 称呼有线电视系统，容易与中国中央电视台的简称cctv (china central television)混淆，所以国内常常使用 catv这个词(共享天线电视community antenna television系统，或电缆电视cable television系统）。按照用途分，有线电视系统有广播有线电视和专用有线电视（即应用电视）两类。随着技术的发展，这两种有线电视的界限已不十分明显，有逐渐融合交叉的趋势。严格来讲，有线电视有电缆有线电视，光缆有线电视和混合有线电视之分，但我国广播电视机构把电缆电视也称为有线电视，因此，我们就不加区分地把有线电视也叫作catv。1.3 有线电视的优点第一、有线电视用光缆或电缆将电视信号送入终端用户，因为是封闭式传输，所以不受地形地貌及高层建筑的影响，较容易克服电视影像叠影、频道干扰、雪花的干扰等现象，可保证收视品质。 第二、有线电视能充分利用频谱资源，它能够有效地抑制频道间的相互干扰，使同一套传输设备可以同时承载数个、甚至数十个电视节目，并可进行多通道同时广播，设立专门频道，如外文节目、儿童节目、教学、电影、戏剧、广告、新闻等节目。另外，有线电视不会产生高频辐射，同频道不仅可以在不同城市重复使用，就是在同一城市的不同系统中也可以重复使用，大幅提高了频谱利用率。美国的有线电视多达 6070个频道，可以满足观众多方面的需求。 第三，有线电视可提供互动式的双向服务，一个方向传送来自首端的信号(下行传送)，另一方向把信号传送到首端(上行传送)。它可以进行资料索取、天气预报预定车船机票、了解股市行情等等；另外家庭电话也可以与网络速度连接，形成简易的双向服务，例如：可以点播你喜爱的节目。随着电脑逐步步入家庭，电脑网络的深入，有线电视与电脑互连，会使观众受益越来越多。若在电缆中加入通信线路， 则有线电视可以为使用者提供国际长途、电报、电传、国际资料检索等许多服务。1.4 有线电视的频道配置有线电视系统的传输容量取决于系统传输上限频率的选择，随着系统节目来源的不断增加，其上限频率的选择最早经历了230mhz、300mhz、450mhz和550mhz等几个阶段，至今仍处于上升趋势。按照标准电视信号的传输频宽要求，对于上限频率为300mhz系统，其传输容量可达28个频道；对于上限频率为450mhz的系统，则可提供47个频道的传输容量。 有线电视系统是在充分使用无线电视广播波段的各频道基础上，再向其间扩展专用波段，在专用波段内设置特殊频道，即增补频道。1.5 系统设计的意义在当前的有线电视管理过程中，我们不难发现一个普遍的现象，那就是关于收费难的问题。在本系统中，我们充分考虑到了这一点，前端通讯控制系统可以对数据终端器的运行状态进行分时采集，一旦发现某些参数出现异常时，系统可以自行对其做出修正，修正信号通过调制加到视频信号中，然后通过解调从而达到控制的目的。这样不但能给用户一个清晰、可靠的电视节目，再也不会出现用户因为收不到电视信号或者信号太差而引发的一系列拒交费的情况；同时收费管理部门也可以以此来作为收费的依据，减轻了一些不必要的麻烦。这也就是我们设计本系统的现实意义之所在。第二章 系统设计2.1硬件部分2.1.1系统功能示意图 图2-1上位pc机通过rs232与rs485的转换，通过max485与通讯控制机的串口线相连，接收、发送分时复用。通讯控制机的输出信号加到视频信号中通过调制、解调后送给光端机，然后经过光缆远距离传送到用户端。用户同样需要光端机和放大器等设备再经过调制、解调送到用户接收端，我们配备的数据采集终端对光端机和调制解调器的各种参数进行连续的采集，并送给上位pc机进行校正，这样用户就可以收到一个清晰、可靠的电视节目了。2.1.2系统硬件原理图 图2-2在系统硬件的设计中，我们主要采用了单片机at89c52、a/d转换tlc0834、液晶显示器1602、电源监控芯片imp809、通信转换器max485。在原理图中，a/d转换tlc0834的clk、cs、di、do、sars端口分别与单片机的p1.0、 p1.1 、p1.3 、p1.2 ，转换结果存入数据缓冲区40h-43h单元。当1602的使能端e由高电平跳到低电平时，液晶显示器开始工作，rs和rw分别接单片机p2.3和p3.6控制显示器的读写操作，通过dc0-dc7与单片机p0口相接，完成数据的发送和接收。在上位机与下位机的通讯中， max485将ttl电平转换为rs485电平，其di口与单片机p3.2相接，通过两个引脚re（2脚）和de（3脚）来控制数据的输入和输出。当re为低电平时，max485数据输入有效；当de为高电平时，max485数据输出有效，在本系统中，由于是半双工使用，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可，a端和b端分别为接收和发送的差分信号端,当a引脚的电平高于b时，代表发送的数据为1；当a的电平低于b端时，代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单。只需要一个信号控制max485的接收和发送即可。同时将a和b端之间加匹配电阻。2.1.3芯片说明1 a/d转换器 tlc0834单片机控制系统通常要用到a/d转换。根据输出的信号格式，比较常用的a/d转换方式可分为并行a/d和串行a/d。并行方式一般在转换后可直接接收，但芯片的引脚比较多；串行方式所用芯片引脚少，封装小，在pcb板上占用的空间也小，但需要软件处理才能得到所需要的数据。 tlc0834简介（） tlc0834的主要特点tlc084是公司生产的8位逐次逼近模数转换器具有输入可配置的多通道多路器和串形输入输出方式。其多路器可由软件配置为单端或差分输入，也可以配置为伪差分输入。另外，其输入基准电压大小可以调整。在全8位分辨率下，它允许任意小的模拟电压编码间隔。由于tlc083采用的是串行输入结构，因此封装体积小，可节省51系列单片机i/o资源，价格也较适中。其主要特点如下： 8位分辨率； 图2-3 易于和微处理器接口或独立使用； 可满量程工作； 可用地址逻辑多路器选通输入通道； 单5v供电，输入范围为05v； 输入和输出与ttl、cmos电平兼容； 时钟频率为250khz时，其转换时间为32； 可以和美国国家半导体公司的adc0834和adc0838进行替换，但它内部不带齐纳稳压器网络； 总调整误差为1lsb。（2） 引脚功能tlc0834的引脚排列如图2-3所示，其中ch0ch3为模拟输入端； cs为片选端；d1为串行数据输入，该端仅在多路器寻址时（mux setting time）才被检测；d0为a/d转换结果的三态串行输出端；clk为时钟；sars为转换状态输出端，该端为高电平时，表示转换正在进行，为低电平则表示转换完成；ref为参考电压输入端；vcc为电源；dgtl gnd为数字地，angl gnd为模拟地。2.imp809 imp809 为高性价比的系统监控电路，用来对数字系统的电源电压vdd 进行监控，并在必要时向主处理器提供复位信号。无需外部元件。一般情况下， vdd 下降到低于复位电压门限值20s（sot-23）或65s （sc-70）之内，复输出有效。vdd 上升到高于复位门限值后，复位输出至少保持有效140ms。imp809 reset 输出为高电平有效，而imp809 reset 输出为低电平有效 。 当vdd 低至1v时，imp809 仍可保持有效输出。 上述器件采用3 引脚sot-23b 和sc-70 两种封装形式。imp809 经过优化设计，可以抑制出现在vdd电源线上的快速瞬态脉冲干扰。9a 的低供电电流（典型值为vdd= 3.3v）使这两款器件适用于电池供电应用。（1） 引脚配置： 图2-4（2）引脚功能表：（3）特征：高精度vdd 监控电路，可对额定电压为 2.5v、3.0v、3.3v 和5.0v 的系统电源进行监控 140 ms 最小复位超时周期 vdd 低至1.0v 时， reset 输出仍然有效（imp809） 低供电电流， 9a （典型值） vdd 瞬间变化不会导致复位 小型3 引脚sc-70 和sot-23b 封装 无需外部元件 推挽式复位输出 温度范围：- 商业级， sc-70(e)： -40c 至 +85c- 工业级， sot-23， sc-70(v): -40c 至 +125c3 at89c52at89c52芯片的功能原理主要性能参数：与mcs51产品指令和引脚完全兼容;8k字节可重擦写flash闪速存储器;1000次擦写周期;全静态操作：0hz24mhz; 三级加密程序存储器;2568字节内部ram;32个可编程i/o口线;3个16位定时/计数器;8个中断源;可编程串行uart通道;低功耗空闲和掉电模式。引脚功能说明 vcc：电源电压 图2-5gnd：地p0口：p0口是一组8位漏极开路型双向i/o口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个ttl逻辑门电路，对端口p0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。p0口是一组8位漏极开路型双向i/o口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个ttl逻辑门电路，对端口p0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在flash编程时，p0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。p1口： p1是一个带内部上拉电阻的8位双向i/o口，p1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个ttl逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(iil)。flash编程和程序校验期间，p1接收低8位地址。表2-1 p1.0和p1.1的第二功能：引脚号功能特性p1.0t2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出p1.1t2ex（定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制）p2口： p2是一个带有内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个ttl逻辑门电路。对端口p2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（iil）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行movxdptr指令）时，p2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行movxri指令）时，p2口输出p2锁存器的内容。flash编程或校验时，p2亦接收高位地址和一些控制信号。p3口： p3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向i/o口。p3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个ttl逻辑门电路。对p3口写入“1”时，它们被内部上位电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的p3口将用上拉电阻输出电流（i il）。此外，p3口还接收一些用于flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。表2-2p3口的第二功能：端口引脚第二功能p3.0rxd（串行输入口）p3.1txd（串行输出口）p3.2int0（外中断0）p3.3int1（外中断1）p3.4t0（定时/计数器0）p3.5t1（定时/计数器1）p3.6wr（外部数据存储器写选通）p3.7rd（外部数据存储器读选通）rst：复位输入。当振荡器工作时，rst引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片复位。ale/prog：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ale（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ale仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ale脉冲。对flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（prog）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（sfr）区中的8eh单元的d0位置位，可禁止ale操作。该位置位后，只有一条movx和movc指令才能将ale激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ale禁止位无效。psen：程序储存允许（psen）输出是外部程序存储器的读选通信号，当at89c52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次psen有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次rsen信号。ea/vpp：外部访问允许。欲使cpu仅访问外部程序存储器（地址为0000hffffh），ea端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被编程，复位时内部会锁存ea端状态。如ea端为高电平（接vcc端），cpu则执行内部程序存储器中的指令。flash存储器编程时，该引脚加上+12v的编程允许电源vpp，当然这必须是该器件是使用12v编程电压vpp。xtal1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。xtal2：振荡器反相放大器的输出端。特殊功能寄存器：中断寄存器：at89c52有6个中断源，2个中断优先级，ie寄存器控制各中断位，ip寄存器中6个中断源的每一个可定为2个优先级。数据存储器：at89c52有256个字节的内部ram，80hffh高128个字节与特殊功能寄存器（sfr）地址是重叠的，也就是高128字节的ram和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。当一条指令访问7fh以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是访问高128字节ram还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。例如，下面的直接寻址指令访问特殊功能寄存器0a0h（即p2口）地址单元（mov0a0h，data）。间接寻址指令访问高128字节ram，例如，下面的间接寻址指令中，r0的内容为0a0h，则访问数据字节地址为0a0h，而不是p2口（0a0h）（mov r0，data）。堆栈操作也是间接寻址方式，所以，高128位数据ram亦可作为堆栈区使用。定时器2：定时器2是一个16位定时/计数器。它既可当定时器使用，也可作为外部事件计数器使用，其工作方式由特殊功能寄存器t2con的c/t2位选择。定时器2有三种工作方式：捕获方式，自动重装载（向上或向下计数）方式和波特率发生器方式，工作方式由t2con的控制位来选择，参见表2-3： pclk+tclkcp/tr2mode00116-bit auto-reload01116-bit capture11baud rate generator0(off)表2-3 定时器2工作方式定时器2由两个8位寄存器th2和tl2组成，在定时器工作方式中，每个机器周期tl2寄存器的值加1，由于一个机器周期由12个振荡时钟构成，因此，计数速率为振荡频率的1/12。在计数工作方式时，当t2引脚上外部输入信号产生由1至0的下降沿时，寄存器的值加1，在这种工作方式下，每个机器周期的5sp2期间，对外部输入进行采样。若在第一个机器周期中采到的值为1，而在下一个机器周期中采到的值为0，则在紧跟着的下一个周期的s3p1期间寄存器加1。由于识别1至0的跳变需要2个机器周期（24个振荡周期），因此，最高计数速率为振荡频率的1/24。为确保采样的正确性，要求输入的电平在变化前至少保持一个完整周期的时间，以保证输入信号至少被采样一次。图2-6 at89c52的中断源中断：at89c52共有6个中断向量：两个外中断（int0和int1），3个定时器中断（定时器0、1、2）和串行口中断。所有这些中断源如图2-6所示。 这些中断源可通过分别设置专用寄存器ie的置位或清0来控制每一个中断的允许或禁止。ie也有一个总禁止位ea，它能控制所有中断的允许或禁止。注意表5中的ie.6为保留位，在at89c51中的ie.5也是保留位。程序员不应将“1”写入这些位，它们是将来at89系列产品作为扩展用的。定时器2的中断是由t2con中的tf2和exf2逻辑或产生的，当转向中断服务程序时，这些标志位不能被硬件清除，事实上，服务程序需确定是tf2或exf2产生中断，而由软件清除中断标志位。定时器0和定时器1的标志位tf0和tf1在定时器溢出那个机器周期的s5p2状态置位，而会在下一个机器周期才查询该中断标志。然而，定时器2的标志位tf2在定时器溢出的那个机器周期s2p2状态置位，并在同一个机器周期内查询到该标志。时钟振荡器：at89c52中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚xtal1和xtal2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图2-4。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容c1、c2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容c1、c2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30pf10pf，而如使用陶瓷谐振器建议选择40pf10pf。用户也可以采用外部时钟。这种情况下，外部时钟脉冲接到xtal1端，即内部时钟发生器的输入端，xtal2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。图3-3数据查询：at89c52单片机用data palling表示一个写周期结束为特征，在一个写周期中，如需读取最后写入的一个字节，则读出的数据的最高位（p0.7）是原来写入字节最高位的反码。写周期完成后，所输出的数据是有效的数据，即可进入下一个字节的写周期，写周期开始后，data palling可能随时有效。ready/busy:字节编程的进度可通过“rdy/bsy”输出信号监测，编程期间，ale变为高电平“h”后，p3.4（rdy/bsy）端电平被拉低，表示正在编程状态（忙状态）。编程完成后，p3.4变为高电平表示准备就绪状态。程序校验：如果加密位lb1、lb2没有进行编程，则代码数据可通过地址和数据线读回原编写的数据。加密位不可直接校验，加密位的校验可通过对存储器的校验和写入状态来验证。芯片擦除：利用控制信号的正确组合并保持ale/prog引脚10ms的低电平脉冲宽度即可将perom阵列（4k字节）和三个加密位整片擦除，代阵列在片擦除操作中将任何非空单元写入“1”，这步骤需再编程之前进行。表2-4 at89c52的极限参数：工作温度- 55 to +125储藏温度- 65 to +150任意引脚对地电压- 1.0v to +7.0v最高工作电压- 6.6v直流输出电流- 15.0ma 4 液晶lcd1602字符型液晶显示模块由字符型液晶显示屏（lcd），控制驱动主电路hd44780及其扩展驱动电路hd44100，少量阻、容元件，结构件等装配在pcb板上而成。字符型液晶显示模块目前在国际上已经规范化，无论显示屏规格如何变化，其电特性和接口形式都是统一的。因此只要设计出一种型号的接口电路，在指令设置上稍加改动即可使用各种规格的字符型液晶显示模块。（1） 字符型液晶显示模块的基本特点液晶显示屏是以若干个58或511点阵块组成的显示字符群。每个点阵块为一个字符位，字符间距和行距都为一个点的宽度。主控制驱动电路为hd44780（hitachi）及其他公司全兼容电路，如sed1278（seiko epson）、ks0066（samsung）、nju6408（ner japan radio）。具有字符发生器rom可显示192种字符（160个57点阵字符和32个510点阵字符，见附录一）具有64个字节的自定义字符ram，可自定义8个58点阵字符或四个511点阵字符。5、具有80个字节的ram。6、标准的接口特性，适配m6800系列mpu的操作时序。7、模块结构紧凑、轻巧、装配容易。8、单+5v电源供电。9、低功耗、长寿命、高可靠性。（2）接口引脚功能引脚号符号状态功 能1vss电源地2vdd+5v逻辑电源3v0液晶驱动电源4rs输入寄存器选择1：数据；0：指令5r/w输入读、写操作选择1：读；0：写6e输入使能信号7db0三态数据总线（lsb）8db1三态数据总线9db2三态数据总线10db3三态数据总线11db4三态数据总线12db5三态数据总线13db6三态数据总线14db7三态数据总线（msb）15leda输入背光+5v16ledk输入背光地注：15、16两管脚用于带背光模块，不带背光的模块这两个管脚悬空不接。vdd：电源正极，4.55.5v，通常使用5v电压；vl：lcd对比度调节端，电压调节范围为05v。接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，但对比度过高时会产生“鬼影”，因此通常使用一个10k的电位器来调整对比度，或者直接串接一个电阻到地；rs：mcu写入数据或者指令选择端。mcu要写入指令时，使rs为低电平；mcu要写入数据时，使rs为高电平；r/w：读写控制端。r/w为高电平时，读取数据；r/w为低电平时，写入数据；e：lcd模块使能信号控制端。写数据时，需要下降沿触发模块。d0d7：8位数据总线，三态双向。如果mcu的i/o口资源紧张的话，该模块也可以只使用4位数据线d4d7接口传送数据。本充电器就是采用4位数据传送方式；bla： led背光正极。需要背光时，bla串接一个限流电阻接vdd，blk接地，实测该模块的背光电流为50ma左右；blk： led背光地端（3）hd44780的内部字符集 图2-8 电平转换器max485()max485概述max481、max483、max485、max487-max491以及max1487是用于rs-485与rs-422通信的低功耗收发器，每个器件中都具有一个驱动器和一个接收器。max483、max487、max488以及max489具有限摆率驱动器，可以减小emi，并降低由不恰当的终端匹配电缆引起的反射，实现最高250kbps 的无差错数据传输。max481、max485、max490、max491、max1487的驱动器摆率不受限制，可以实现最高2.5mbps的传输速率。这些收发器在驱动器禁用的空载或满载状态下，吸取的电源电流在120(a 至500(a 之间。另外，max481、max483与max487具有低电流关断模式， 仅消耗0.1a。所有器件都工作在5v单电源下。驱动器具有短路电流限制，并可以通过热关断电路将驱动器输出置为高阻状态，防止过度的功率损耗。接收器输入具有失效保护特性，当输入开路时，可以确保逻辑高电平输出。max487与max1487具有四分之一单位负载的接收器输入阻抗， 使得总线上最多可以有1 2 8 个max487/max1487收发器。使用max488-max491可以实现全双工通信，而max481、max483、max485、max487与max1487则为半双工应用设计。()应用低功耗rs-485收发器em低功耗rs-422收发器电平转换器用于i敏感应用的收发器工业控制局域网()引脚功能图： 图2-9()器件特性： 容错应用max3430: 80v故障保护、失效保护、1/4单位负载、+3.3v、rs-485收发器max3440e-max3444e: 15kv esd保护、60v故障保护、10mbps、失效保护、rs-485/j1708收发器 对于空间受限应用max3460-max3464: +5v、失效保护、20mbps、profibus rs-485/rs-422收发器max3362: +3.3v、高速、rs-485/rs-422收发器，采用sot23封装max3280e-max3284e: 15kv esd保护、52mbps、+3v至+5.5v、sot23、rs-485/rs-422、真失效保护接收器max3293/max3294/max3295: 20mbps、+3.3v、sot23、rs-485/rs-422发送器 对于多通道收发器应用max3030e-max3033e: 15kv esd保护、+3.3v、四路rs-422发送器 对于失效保护应用max3080-max3089: 失效保护、高速(10mbps)、限摆率rs-485/rs-422收发器 对于低电压应用max3483e/max3485e/max3486e/max3488e/max3490e/max3491e: +3.3v供电、15kv esd保护、12mbps、限摆率、真正的rs-485/rs-422收发器2.2软件设计2.2.1catv前端通讯控制机软件总体设计前置通讯控制系统在软件的编写上，主要由大模块组成，即：主程序模块、显示模块、采集模块以及通讯模块。主程序模块主要是为其他各模块提供引脚赋位以及定义地址单元，同时对显示模块和采集模块进行程序初始化，在规定了显示模块的显示方式以及相关参数以后，调用显示子程序。显示模块通过查表调用字符库并让采集模块同时工作，转换需要显示的数据，转换后的数据经过asc的变换在显示的同时存入预定的数据缓冲区内，经过通讯模块所定义的通讯协议发送给上位pc机。这就是软件各部分一个总体的运行过程。2.2.2 程序模块设计(1)主模块在这个环节中，主要是一些赋位、定义地址单元和初始化程序。我们把rs、rw、e、 bg、up、down、key、clk、cs、do、di、sars分别定义为单片机的p2.3、p3.6、p2.2、p2.1、p1.5、p1.6、p1.4 p1.0、p1.1、p1.2、p1.3、p3.3口；位地址addata0、addata1、addata2、addata3分别赋值给40h、41h、42h、43h、44h、45h、46h单元；k3、k4、k5、k6分别赋值给20h单元的第4、5、6、7位，当k3置1时，a/d转换器a0通道开始转换，并把数据送给累加器a，k4置1时，a1通道开始转换，依次类推在中断这一部分，我们选用的是定时器工作方式寄存器tmod，（其各位定义如下）gatec/tm1m0gatec/tm1m0根据我们系统的需要，选用不受外部中断源信号影响的控制13位定时器就可以满足了。因此，在中断初始化时，我们给tmod送入01h，这样系统就会按照我们规定的来运行了。需要说明的是，由于在本系统中，要求5分钟不做任何操作进入屏保模式，10分钟不做任何操作背光灯熄灭。因此，我们在本模块中添加了时钟标志位，即把ff、ff3赋值给20h单元的第1和0位，其程序如下所示：rs bit p2.3 ；赋位 rw bit p3.6 e bit p2.2 bg bit p2.1 jishu equ 2ah up bit p1.5 down bit p1.6 key bit p1.4ff bit 20h.1;五分钟时间标志位ff1 bit 20h.0ff2 bit 20h.2ff3 bit 20h.3 ;背光标志位k3 bit 20h.4k4 bit 20h.5k5 bit 20h.6k6 bit 20h.7下面就是5分钟不做任何操作时，进入屏保模式的子程序：catvnet: clr k3 clr k4 clr k5 clr k6 jnb ff2, catvnet12 clr ff2系统对20h单元的内容进行连续的采集，当时钟标志位和背光标志位即20h.1和20h.3置1时，则系统进入屏保和背光模式。主模块流程图如下所示： 图 2-10 (2)显示模块1. 显示模块主要就是2个部分，一个是字符的查表程序，当我们要显示诸如：jznet1000-kkey off、jznet1000-kkey on、jznet1000-kok、jznet1000-ksnmpv1.0、transmit freqen 、receive freqen等字符时，可以通过查询1602的内部命令字符集，就可以达到所要显示的目的；而另外一个是通过a/d转换发送来的二进制数，通过我们编写的计算程序转换成1602的内部命令字符集才可以显示，因此，因此这一部分就相对