UPS远程管控终端系统设计

1、ups远程管控终端系统软件设计摘要ups的英文名称是uninterruptable power system,中文名称是"不间断 源” o主要的功能是对负载不间断的提供交流电。随着不断地被开发出来 的新技术在实践中的逐步应用，可以预见：今后ups电源将向着数字化、 智能化、网络化的方向发展。在计算机网络以及通信事业迅猛发展的推动 下，把ups作为网络家庭一个成员的耍求越来越迫切。动态的、远程的ups 管理成为每一个ups使用者所最求的h标。因此研究和设计ups远程监 管控终端系统软件具有很大的实际意义。木文结合ups电源远程管控终端的硬件电路，设计其软件。本文设计 完成的是实现对up

2、s蕃电池组直流电压、市电交流电压、ups交流输出电 压等检测对象进行实时数据采集，并通过网络将检测数据上传服务器；同 时能够接收远程控制命令和现场操作命令对ups的充放电进行控制，能够 实现网络放电、预约维护放电、网络恢复市电、低电压自动恢复市电、现 场手动放电和现场恢复市电等功能，并保证网络放电有高优先级，系统故 障时能够进行声光报警。本文主要做了以下工作：(1)介绍了 ups工作原理和发展趋势。(2) 介绍了 w5100芯片及具stc12c5a单片机功能和作用(3)阐述了通讯接 口及其rs-232机器接口标准(4)详细介绍了关键模块功能程序的设计流 程及部分源程序。关键词：ups,网络接口

3、芯片w5100, stc12c5a单片机前言1第1章ups远程管控终端系统软件概述41.1 ups电源的分类41.2 ups软件功能介绍1.3 ups软件技术的典型应用6第2章ups远程管控终端系统软件设计72.1通信接口概述72.2 rs-232串行通讯接口标准72.3 ups远程管控终端单片机软件设计82.3.1单片机功能模块82.3.2手动按键功能模块92.3.3定时采样功能模块102.4网络接口芯片 w5100软件设计122.4.1 w5100 初始化122.4.2 w5100 实现 tcp 通信132.4.3 w5100实现udp数据通信152.5 ups系统软件设计总体16第3章系

4、统仿真183.1 evb-w5100/mcs51 与 pc 的连接193.2演示软件测试203.3演示总结21第4章ups系统主要硬件简介234.1微处理器stc12c5a单片机介绍234.2网络接口芯片w5100介绍25第五章ups监控软件发展趋势265.1 ups的监控软件265.2 ups网络化管理27结论29谢辞30参考文献31附录32ups由60年代的旋转发电机发展到20世纪末具有一定智能化程度的 静止式、全电了化电路，己经历了一段不平凡的时期。在过去的岁月里， ups作为电源的一个独立领域已发生了翻天覆地的变化：由当初单一的飞 轮动态储能式到今天的多类型多品种的旋转式、后备式、在线

5、式、数字式、 智能式、网络式。由当初单一的用途到今天的多领域电力通讯、医药、农 林、能源、交通、犬文、地理系统等；由当初的后备时间几秒到现在的几 小时甚至儿天；由微电子学到功率电子学、由线性电路到数字电路；由计 算机应件到软件、电信号到通讯到光纤通讯。在21世纪初，全球ups技术 将向着多功能的方向发展.使其全系列产品的功率范围从12kva拓展到 300kva,全面满足客户的需求，提供包括特殊。环境下的关键应用系统所 需的中央电源保护功能，内置式dcexpert电池监察系统，能够高准确地提 供运行时间和电池状况，避免因突如其来的故障导致数据丢失。其指示的 电池运行时间误差仅为±3%。

6、内置式数字化token- ring网络采用数字信号 处理专利算法，有效地解决并行系统之间的相互沟通问题，并采用有效的 设计将产品的元件数量减至最低程度，以减少故障机会，成为业界首家提供 99.99%可用性的并行冗余系统.新推出的remote notify选件在大部分情况 下能够自行诊断故障。并且随即解决问题.如果遇到垂大故障，可以就用户 预测的190多种故障情况，自动向传呼机或个人电脑发出最多长达40个字 的求助信息。remote notify可以向两个不同的电话号码发出呼叫，并且最 多可以重拨256次，以确保信息可以顺利传达，而网络管理人员则可通过 拨号进入。系统内部检杳ups的全面运行情况

7、。智能化ups : ups的智能化包括系统运行状态口动识别和控制、系 统故障自诊断、蓄电池自动监测管理、智能化内部信息监测与显示等。ups 的异地远程监控包括系统专用远程监控控制盘、rs232/485通信口与监控 pc间的交互控制、将ups系统作为网络的一个节点的网络交互控制等。 ups的智能化主要通过系统的控制软件实。在系统运行状态识别与控制方 面，通过内部传感器和状态逻辑及识别系统所处的运行状态判定系统运行 程序和运行是否正常。主耍包括以下几个方面：根据负载被切换到旁路的 时间和次数以及切换时的输入输出参数等，判定系统的运行模式即旁路运 行还是主机运行、充电运行还是放电运行。根据系统运行的

8、状态参数识别 外部指令，决定执行外部指令的方式，包括系统功能和运行参数的调整。 快速准确地判定系统的故障状态并采取相应的故障处理措施，如封闭功率 变换器、输出故障参数报警等。历史事件的记录并根据历史记录和当前运 行参数预测莆电池的后备时间等；智能化的人机对话控制操作面板，包括 图形显示等。并机系统的热待机到带载运行的自动判定与转换。所有这些 都简化了外部操作程序，有效地防止了系统的误操作对系统口身和负载所 带来的危害，提高了 ups的可靠性。ups的智能化的另一个方面是通过运 行于pc机内的监控软件实现的。通过rs232c等接口将ups与pc机串 口连接，并在pc机上运行和关平台的ups监控软

9、件，由pc机定时发送 查询指令。ups则在规定的时间内返冋运行参数信息。由pc机进一步对 ups的运行状态、故障的具体部位等进行判断,并在必要时对ups发出指 令进行运行干预和提醒现场维护人员。冃前，ups厂商新推出的多种新产品，包括多种不间断电源供应技术, 电源管理软件以及连接装置，都不会曲于电源冲击、浪涌、陡降、电力不 足和电力中断等问题而使受保护的重要信息资源遭受损失。ups网络化:在计算机网络以及通信事业迅猛发展的推动下，当今 ups已在大量引进微处理监控技术的基础上发展成为一种能在ups网络和 计算机网络z间建立起双向通信调控管理功能。ups网络化有两方面的含 义。一是ups及其监控

10、系统与其所保护的负载一一计算机或局域网络间的 交互作用。当电源出现异常时，ups内部的微控制器会及时把异常信息发 送给它所保护的计算机或局域网，并发出告警信息，提醒操作员或网络管 理员及时处理，并在ups供电时间结束前口动中止计算机或局域网的运 行，并将现场信息自动存盘.通过modem向有关人员发出email> bp-call等。在这个意义上ups是其保护网络的几个节点.另一方面的含 义是把ups当做广义网络的一个独立节点并装上通信适配器，给ups分 配独立的ip地址。这样，网管员或被授权人可在网络的任何地方通过网络 像管理计算机一样对ups的情况进行实时远程监控，利用这种控制功能用 户

11、可在计算机网络终端上实时监控ups的运行参数。此外，用户还可以在 计算机网络终端上对ups的输出执行定时的自动开机、自动关机操作。在 口动完成将程序和数据转入磁盘操作之后，再自动“关闭操作系统”。这样有 序的关机操作，将确保用户的软件和数据的安全可靠。ups生产厂家也 可以直接通过网络了解分布在世界各地的ups的运行情况，便于向用户提 供系统诊断和维修等守候服务，提高了服务的快速性和准确性。为实现控制 功能。在冃前ij售的先进ups上可向用户提供rs232、db9、rs485等通 信接口。对于要求能执行计算机网络管理功能的ups来说，还应配置简单 网络管理协议snmp卡，才能配套运行。总z,

12、ups使用mosfet及igbt功率元件，使其走向高频化、小型 化、高效率，也延长了幫电池的寿命；采用冗余技术，进一步增强了 ups 的容量和可靠性,而网络智能化ups技术不仅提供完全可靠的网络电源管 理，也为节能提供了一种最佳的解决方案，可以说ups技术总的发展趋势 是逐步向小型网络智能化和具有长时延方向发展.随着科技进步，ups技术 在不久的将来也将开辟一个更新的领域。第1章ups远程管控终端系统软件概述随着电力电子技术、电子技术与软件技术的发展，ups及其监控软件 的智能化、网络化程度进一步提高。ups监控软件提供的强大功能逐渐使 ups的安装、管理、维护成为电源工程师、计算机用户和网络

13、管理员的一 项fl常工作，使ups的维护管理不再独立于信息系统之外，这将极人地増 加其易用性和可管理性，最终确保具持续可靠性。1.1 ups电源的分类1. 后备式：斤备式ups电路简单，对电压的频率不稳、波形畸形以 及从电网侵入的干扰等不良影响没有基木改善，h前这种机型应用范围随 着新技术的不断发展成熟而不断缩小。2. 在线式：在线互动式ups电源使用的是工频变压器，当市电流入 变压器后，在稳压电路的控制下选择合适的变压器抽头拉入，同时在双向 变换器的作用下借助蓄电池的能量转换共同调节输出电压，以此来达到比 较好的稳压效杲。当市电掉电时，蕃电池通过双向变换器给变压器供电， 实现输出电压的不间断

14、。3. 双边换在线式：双变换在线式ups电源的整流器多为可控硅整流 器，但也有igbt-pwm-dsp高频变换新一代整流器。当市电存在时，实 现ac->dc转换功能，一方面向dc->ac逆变器提供能量，同时向莆电 池充电。当逆变时，完成dc>ac转换功能，向输出端提供高质屋的电能。 无论是市电供电，还是转向电池供电，其转换时间均为零。近几年来一种 新的技术是将交流稳压技术中的电压补偿原理应用到双变换在线式ups 电源的主电路中，产生一种新的ups电路结构型式，被称为双逆变电压 补偿在线。旁路市电图1-1 ups电源工作原理1.2 ups软件功能介绍1. 监视与报警功能。ups

15、监控软件运行时，计算机向ups发送杳询 指令，监视ups的运行参数，例如：输入电压、输出电压、电流和频率、 ups电池组的充电、放电和电压值、ups的输出功率等。计算机对接收到 ups的参数进行判断，确定ups当前运行状态，如ups w电中断、ups 电池低电位、ups故障、ups过载信息以及故障的类型和具体部位等信 息，并在必耍时对ups发出指令进行干预，提醒维护人员。当软件诊测 到ups系统故障时，可通过预先设定的方式实时通知系统管理员，从而 以最快速度解决问题，缩短故障恢复时间。2. 数据保护功能。当ups系统发生故障或电池能量将耍耗尽时，ups 软件与附件可执行预先定制的数据保护功能，

16、并安全关闭应用程序、数据 库及操作系统，从而保证了数据及系统的完整性和可恢复性，这是缩短故 障恢复时间的觅要手段。另外，客户可根据实际需要定制其特定程序的口 动关闭功能。3. 诊断与维护功能。有些ups监控软件和附件提供远程监测功能， 通过ups监控软件与附件可远程检查ups的状态、查询ups的预警信 息、作电池校正试验等，这些预防性功能都可以在ups系统故障发生z 前采取适当措施，是提高系统可用性的有力手段。4. ups 口检功能。ups监控软件的定期口检功能检测逆变器、充电 器、电池和控制单元等ups主要部件，主动性操作预防ups故障。5. 网络通讯功能。网络系统的ups监控软实现了计算机

17、网络和ups z间双向通信调控功能，装有通讯适配器的ups被当作网络的一个独立 地址节点，管理员在网络的任何地方通过网络像管理计算机一样对ups 进行实时远程监控，获得ups的运行参数（例如：输入电压、输出电压、 电流和频率、ups电池组的充电、放电和电压值的显示，ups的输出功 率及有关的故障、报警信息）。此外，用户还可在计算机网络终端上对ups 的输出执行定时的口动开机、自动关机操作，确保用户的软件和数据的安 全可靠。1.3 ups软件技术的典型应用ups监控软件对ups运行状态口动识别和控制。实现系统故障口诊断、 蓄电池自动监测管理、智能化内部信息检测与显示。完善人机界面，使管 理员更容

18、易管理。在早期的ups电源应用计算机，到现在应用到医院、航 天、工矿金业等多种领域。在这些领域里应用ups软件能大量减少由于突 发停电而带来的损失，便于操作人员及时发现和挽救事故发生第2章ups远程管控终端系统软件设计木章论述的内容为本次设计的核心部分，系统的论述了 stc单片在 ups系统中的功能，优化了 ups电源。详细阐述了 w5100实现其功能的 具体方法和原理。网络接口芯片w5100实现了 ups的远程管控可能，stc 和w5100的结合完善了人机界面。2.1通信接口概述在监控系统中，监控主机与现场监控器、现场监控器与被控设备以及 被监控设备z间，主耍通过rs232、rs-422.

19、rs-485等接口实现通信。 计算机与外设或计算机之间的通信通常有并行通信和串行通信两种方式。串行通信是指在单根数据线上将数据一位一位地依次传送。发送过程 中，每发送完一个数据，再发送第二个，依次类推。反过来，接受数据时， 每次从单根数据线上一位一位地依次接受，再把它们还原成一个完整的数 据。穿行通信具有占用通信线路少、成本低等优点，在远距离数据通信中， 一般采用串行通信方式。并行通信指啊数据的各位同时发送。并行方式传输数据速度快，但占 用的通信线多，传输数据的可靠性随距离的增加而下降，只适用于近距离 的数据传送。2.2 rs-232串行通讯接口标准rs-232是美国电了工业协会于1973年提

20、出的串行通信接口标准，主 要用于模拟信道传输数字信号的场合。rs-232-c是用于数字终端设备与数 字电路端接设备z间的接口标准。rs232c接口标准所定义的内容属于国 际标准化组织iso所制定的开放式系统互联(0si)7层参考模型中的最底层 物理层所定义的内容。rs-232-c接口规范的内容包括机械特性、电气 特性、功能特性和过程特性四个方面。2.3 ups远程管控终端单片机软件设计2.3.1单片机功能模块ups不间断电源是以stc12c5a单片机和网络接口芯片w5100为核 心，其功能主要通过编程来实现。这里采用c语言编程的方法，分模块进 行编写，主要是实现上位机传递的命令，循环执行。图2

21、-1单片机功能流程图部分源程序功能：这个单片机stc12c5a主体程序接受网络命令后实 现管理员操作命令。这部分主要显示了：对采样时间的赋初值：sampletime= read_w5100(void) 管理员要求网络放电：if(read_w5100(void)=0x0f8) workstate=oxco;ssrctl1 = 1;ssrctl2=1;sdled=1;upsfdflag=l;预约放电：if(read_w5100(void)=0x0f7)workstate=0x30;ssrctl1 = 1;ssrctl2=1;切断市电，ups开始放电sdled=1;upsfdflag=l;恢复充电：

22、if(read_w5100(void)=0x0f6) workstate=0x40;ssrctl1=o;ssrctl2=0;接通i|j电，ups开始充电sdled=o;upsfdflag=o;握手赋初值：if(read_w5100(void)=0xee)handokflag=0;handcount=0;xiaoyinflag=0;2.3.2手动按键功能模块外部中断子程序主要实现管理员手工操作，实现一些网络上可以实现 和不能实现的功能。也可以在网络出现故障时，实现不间断电源ups能够 继续工作。具体功能如：手工ups放电、恢复市电、关闭报警器等功能。 增加按键功能可方便管理员操作和应对突发的网络

23、故障使ups不至于因 此中断工作。现场保护-键值4厂5，手hjps放电恢复市电关闭报警喂狗（ 中断返回图2-2手动按键子程序功能流程图2.3.3定时采样功能模块定时器0中断了程序主要为了强化ups系统的功能，能让管理员通过 上位机时刻了解ups的详细工作状态。（现场保护）中断返回）图2-3定时器釆样程序流程图定时器to中断部分源程序及功能：通过定时采样可以讣ups系统定时抽查系统工作情况，便于管理员管理;泄时采样源程序：定时满200毫秒，倒计时减1定时满1秒，倒计时减1：采样指针加1：if(t0counttmp2=0x00)t0counttmp2=s ampletime;adcount=adc

24、ount+1; 釆样市电交流：if (readvalue<=sddownline) tingdianflag=1;else tingdianflag=o;adda=1;addb=0;readvaluel=readvaluel 10x10;t0counttmp=t0counttmp 1;t0counttmpl=t0counttmpl -1;表示市电停电切换到ups直流输入采样值为市电标志采样ups直流若检测到的电压低于设定值接通市电： if(readvalue<=voltdown value)ssrctl1=o; 若检测到的电压低于设定值，接通市电ssrctl2=0;sdled=0;

25、workstate=0x40;釆样ups交流源程序:adda=0;addb=1;readvaluel=readvaluel 10x20;采样值为 ups 交流标志adco unt=0;采样指针清零通过单片机的软件控制能够很好的了解ups的工作状态，能实现实时 控制。降低了市电突然断电带来的损失，也止管理员时刻知道设备的工作 电流、电压的情况，实现设备更好的监控和为人们服务。2.4网络接口芯片w5100软件设计2.4.1 w5100 初始化利用w5100进行数据通信前必须先要对它进行初始化。其初始化包括 以下部分：1. 本机ip地址寄存器(sipr)o2. 重发时间寄存器(rtr)。3. 网关地

26、址寄存器(gar)。4. 中断屏蔽寄存器(imr)o5. 重发计数寄存器(rcr)o6. 本机物理地址寄存器(shar)o7. 子网掩码寄存器(subr)o8. 模式寄存器(mr)。9. 端口发送/接收存储器分配信息(rmsr/tmsr)。图2-4 w5100初始化流程图w5100初始化与w5100的socket初始化两个c语言程序见冃录，此 程序在单片机的c语言编译器上都可以编译通过在这里不作赘述。2.4.2 w5100 实现 tcp 通信tcp是一种面向连接(连接导向)的、可靠的、基于字节流的运输层 (transport layer)通信协议，由 ietf 的 rfc 793 说明(spe

27、cified)。在简 化的计算机网络osi模型中，它完成第四层传输层所指定的功能。tcp是 因特网中的传输层协议，使用三次握手协议建立连接。当主动方发出syn 连接请求斤，等待对方冋答syn, acko这种建立连接的方法可以防止产 生错误的连接，tcp使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。第 一次握手：建立连接时，客户端发送syn包(seq=x)到服务器，并进入 syn_send状态，等待服务器确认。第二次握手：服务器收到syn包， 必须确认客户的syn(ack=x+l),同时自己也送一个syn包(seq=y),即 syn+ack包，此时服务器进入syn_recv状态。第三次握手：客户端

28、收 到服务器的syn+ack包，向服务器发送确认包ack(ack二y+1),此包发 送完毕，客户端和服务器时入established状态，完成三次握手。tcp是以连接为基础的通信方式，它必须首先建立连接，然后利用连 接的ip地址和端口号进行数据传输。tcp有两种连接方式：一种是服务器 模式(被动开启)，即等待接收连接请求以建立连接；另一种是客户端模式 (主动开启)，即发送连接请求到服务器，图32是w5100实现tcp通信 的示意图：4v/z/ictserveropenlistenconnect requestestablishedcloseddisconnect requestordiscon

29、nect requestserver modedata communicationsclientopenconnectconnect requestestablisheddisconnect requestordisconnecl requestdata communicationsclient mode图2-5 w5100实现tcp通信服务器模式(server mode)：釆用此模式时，首先要进行端口初始化，初始化一个端口需要设置运 行模式和端口号，并在端口命令寄存器打开端口。端口初始化涉及到以下 寄存器：端口 n模式寄存器sn_mr木机端口 n的端口号sn_port端口 n命令寄存器sn_

30、cr工作在服务器模式下的端口要侦听是否有连接请求，若有则建立 连接准备收发数据。收发完数据后述要断开连接。(打开端口 )图2-6服务器模式过程流程工作在服务器模式的程序实现方法在附录所示在这里不作赘述。2.4.3 w5100实现udp数据通信udp(user datagram protocol),即用户数据报协议，是osi参考模型 中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服 务。是一个简单的面向数据报的传输层协议。udp是一种不可靠的、无 连接的数据传输方式。它不需要建立就可以进行数据传输，因此udp的 数据可能丢失，覆盖或翻转。由于数据包传输的速度可能较快，接收方可 能无法

31、及时处理数据包，因此，用户在应用层必须确保数据传输的可靠性。图2-7 udp数据传输流程图2.5 ups系统软件设计总体为了得到实时的数据，因此程序操作是一个无限循环体，程序开始不 断检查外部中断状态标志和socket接收数据状态标志是否改变，同时开始 处理a/d转换的数据，以保证服务器在产生网页时能得到当前的各种最 新数据。一旦w5100的socket端口有中断事件产生时，w5100将通过其 中断引脚int触发stc12c5a的外部中断，使stc12c5a进入外部中断处 理函数改变外部中断状态标志，程序接着进入处理w5100中断事件苗数， 在此函数中，stc12c5a通过访问w5100的中断

32、寄存器(ir)和端口 0中断 寄存器(s0_ir)判断出w5100的端口 0产生何种中断事件，若socket接收 到数据，则改变外部中断状态标志。程序检测到外部中断状态标志发生改 变，立即进入处理接收数据函数。图2-8 ups系统软件设计总体流程这是主体程序的设计，主体程序中首先初始化w5100,配置w5100 的工作模式，配置w5100i作于tcp服务器模式。另外端口寄存器socket 初始化.w5100设置为服务器模式源程序、w5100寄存器调用了程序、w5100 读字节函数源程序、w5100写字节函数源程序将在附录里做以说明。第3章系统仿真由于硬件上的制约，因此只能用由stc12c5a与

33、w5100组成的evb-w5100/mcs51板来演示整个系统的可行性与实际应用情况。图5-1 为 evb-w5100/mcs51 实物图：胖忌枣«vdrli申甲山 pfm心.,h £3if-.1rur ：h whij 訐图 3-1 evb-w5100/mcs51 实物图evb-w5100/mcs51板有如下特性:使用stc12c5a单片机，可兼容绝大多数的mcs-51系列的单片 机； rj-45网络输出可直接连接以太网路由器或计算机（需交叉线连 接）; 提供串行eeprom存储器，可保存网络参数；可以通过跳线设置默认的网络参数，避免参数设置错课而无法进行通信; 提供一个标

34、准的rs-232c异步通信的db9接口；提供一个温度传感器，可检测环境温度； 提供两个led指示灯，可进行远程控制演示；提供完整的评估板原理图和pcb封装图；提供完整的评估板mcs-51 c语言的软件源代码，使用户快速了解 w5100的使用;提供计算机端的演示软件，可使用户了解tcp/ip协议架构，掌握 w5100的使用方法； 7.5v电源供电，内部带5v和3.3v稳压电源。 evb-w5100/mcs51内部集成了温度检测器和两个led控制灯， 因此可以把两个led看成是对现场需要控制的继电器的输入信 号，而温度模块刚想象成检测的是监控现场的温度。下面我们来 进行。3.1 evb-w5100

35、/mcs51 与 pc 的连接evb-w5100/mcs51与pc连接主要有以下两个方案：串行口连接使用标准的rs-232电缆线连接evb-w5100/mcs51与pc机。如下图所示：图3-2 evb与pc串口通信连接可以通过demo板提供的演示软件用串行口对demo板的以太网参 数进行设置。设置的内容包括：木机ip;网关ip；子网掩码；socketo的 工作模式、端口号、目的ip地址、冃的端口地址；socket 1的工件模式、 端口号、冃的ip地址、冃的端口号。注意：初始化设置完成以后必须觅新上电，新的参数才会生效。evb-w5100/mcs51的网络连接evb-w5100/mcs51有两种

36、方法接入网络：直接连接；通过交换机连 接。考虑到自身条件只能用直接连接这种方法。如下图所示：图3-3 evb与pc网络直接连接evb-w5100/mcs51可以同时进行串行连接与网络连接，这样不会影 响它们的正常使用。当evb-w5100/mcs51与pc正确连接后会在桌面右 下角显示本地连接已接上的字样。3.2演示软件测试evb-w5100/mcs51与pc正确连接好后。然后就可以开始设置pc机 的网络参数，包括ip地址、子网掩码、默认网关这三个参数的设置，可以 按照口己的意愿正确设置并把它记下来。如设置的ip地址为：192.168.0.5, 子网掩码为:255.255.255.0,默认网关

37、为：192.168.0.1。然后打开demo演示软件，打开的时候选择“mcs51评估板”，进 入演示软件界面。如下图所示：连接成功后，点击“渎取参数”,按锂 变成“设置二修改每一个项目的通信西亞皿虹科连接成这些 以太两通信参数i按钮失效远程主机ip地址 匝阿 戸厂151000”本机厲口号连接成功匚.该按 钮声效厂礼/ /1 50c 0点击led1按钮.町次改变led状直e方机tb客戸谕櫃式评估板对象控制r审机tcp服务器複式断开r df根式打开评估板socketo#爺口工作根式阳 服务88 二 爲1王机ipft址 匝阿戸厂亍谕口号150000远程王机嚴口号| 51000聘口号40000评估板s

38、ocketl参数31工作模式tcpiss3评估板其它琴数网关ip0址 匝 168 |07评估板m地址|001122334400子网掩码丽阿丽t温度22远程主机蕪口号41000状态侣息led2谥毆eth古板 socket?8m口工作模式r评估板中的温度和电丘 参数只能够读取,不能 萇改变 zj腳主机mt址厂.厂.厂厂远程主机着口号数后必须按此按钮设置到评仆:板l远程主机這号i躊口号3.3演示总结许倍机sucket妙数瑞口工作模式i彌抑lirhuit厂厂厂厂图3-4演示软件界面在“以太网通信参数”栏，出现了z前设定的各种网络参数。而“状 态信息”栏显示的是本机网络参数信息以及一些帮助信息。如果此时

39、述对 网络参数进行修改，则要退出程序然后给evb-w5100/mcs51重新上电才 能使修改的参考有效。通过demo演示软件可以总结出以下几点: 可以通过本地pc控制evb-w5100/mcs51板上的led亮灭情况,并且可以随时地读取led灯的以光情况，如果led灯换作需要控制的继电器即是可以通过网络控制远程的继电器的工作。 从演示软件中可以读取evb-w5100/mcs51板上的温度参数，并 随着evb-w5100/mcs51板上的温度的变化而变化，起到监控现 场温度的作用。第4章ups系统主要硬件简介木文设计的监控系统主要是以网络接口芯片w5100和stc单片机为 基础模块的设计系统。为

40、便于理解软件实现的功能，我简要介绍一下其主 要硬件，为了让读者更便于理解木文设计主题其他硬件不再赘述。4.1微处理器stc12c5a单片机介绍stc 12c5 a60s2/ad/pwm系列单片机是宏晶科技生产的单时钟机 器周期（1t）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单 片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快812倍。内部集成max810 专用复位电路，2路pwm, 8路高速10位a/d转换（250k/s）,针对电 机控制，强干扰场合。1增强型8051cpu/1t/单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统 805 lo2. 工作电压：stc12c5a60s2系列工作电压：

41、5.5v-3.3vc5v单片机）。 stc12le5a60s2 系列工作电压：3.6v-2.2v （3v 单片机）。3. 工作频率范序|： 0-35mhz,相当丁普通8051的0420mhz。4. 用户应用程序空间 8k/16k/20k/32k/40k/48k/52k/60k/62k 字节。5. 片上集成1280字节ramo6. 通用1/0口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051 传统i/o 口）。可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅 为输入/高阻开漏。每个i/o 口驱动能力均可达到20ma,但整个芯片最大不 耍超过55mao7. isp （在系统可编

42、程）iap （在应用可编程）无需专用编程器，无需 专用仿真器可通过串口 （p3.0/p3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一 片。8. 有 eeprom 功能（stc12le5a60s2/ad/pwm 无内部 eeprom）。9. 看门狗。10. 内部集成max810专用复位电路（外部晶体12m以下时，复位脚 可直接1k电阻到地）。11. 外部掉电检测电路：在p4.6 口有一个低压门槛比较器，5v单片 机为1.32v,误差为+/ 5%, 3.3v单片机为1.30v,误差为+ / -3%12. 时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部r/c振荡器（温漂为+/5% 到+/-10%以内），用户在下载用户

43、程序时，可选择是使用内部r/c振 荡器还是外部晶体/时钟。常温下内部r/c振荡器频率为：5.0v单片机为： 11mhz15.5mhz, 3.3v单片机为：8 mhz12 mhz,精度要求不高时， 可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准。13. 共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器， 16位定时器t0和t1,没有定时器2。但有独立波特率发生器。做串行通 讯的波特率发生器，再加上2路pca模块可再实现2个16位定时器。14.2个时钟输l u ,可由t0的溢出在p3.4/t0输出时钟，可由t1的 溢出在p3.5/t1输出时钟。15. 外部中断i/o 口 7路

44、，传统的下降沿中断或低电平触发中断，并 新增支持上升沿中断的pca模块，power down模式可曲外部中断唤醒， int0/p3.2, int1/p3.3, t0/p3.4, t1/p3.5, rxd/p3.0, ccpo/p1.3 （也可 通过寄存器设置到p4.2） , ccp1/p1.4 （也可通过寄存器设置到p4.3）。16. pwm （2路）/pca （可编程计数器阵列，2路）、也可用来当2 路d/a使用、也可用来再实现2个定时器、也可用来再实现2个外部中断（上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持）。17. a/d转换，10位精度adc,共8路，转换速度可达250k/s （每 秒钟

45、25万次）。18. 通用全双工异步串行口（uart）,由于stc12系列是高速的8051, 可再用定时器或pca软件实现多串口。19. stc12le5a60s2系列有双串口，后缀有s2标志的才有双串口， rxd2/p1.2 （可通过寄存器设置到p4.4） , txd2/p1.3 （可通过寄存器设置 到 p4.3） o20. 工作温度范i韦i： 40+ 85°c （工业级）/0-75°c （商业级）21. 封装：pdip-40, lqfp-44, lqfp-48, i/o 口 不够时，可用 2 到3根普通i/o 口线外接74hc164/165/595 （均可级联）来扩展i/

46、ou,述可用a/d做按键扫描来节省i/o 口，或用双cpu三线通信述多了串口。4.2网络接口芯片w5100介绍w5100是一款多功能的单片网络接口芯片，内部集成有10/100以太 网控制器，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。 使用w5100可以实现没有操作系统的internet连接。w5100 与 ieee802.310base-t 和 802.3u 场验证的 tcp/ip 协议栈、以 太网介质传输层（mac）和物理层（phy） o硬件tcp/ip协议栈支持tcp, udp, ipv4, icmp, arp, igmp和pppoe,这些协议已经在很多领域经 过了多年的验证

47、。w5100内部还集成有16kb存储器用于数据传输。使用 w5100不需要考虑以太网的控制，只需要进行简单的端口 （socket）编程。w5100提供3种接口：直接并行总线、间接并行总线和spi总线。 w5100与mcu接口非常简单，就像访问外部存储器一样。 特点：支持硬件化 tcp/ip 协议：tcp, udp, icmp, ipv4 arp, igmp, pppoe,以太网 内嵌lobaset/loobasetx以太网物理层 支持口动通信握手（全双工和半双工） 支持自动mdi/mdix,自动校正信号极性 支持adsl连接（支持pppoe协议中的pap/chap认证模 式） 支持4个独立端口

48、同时运行 不支持ip的分片处理 内部16kb存储器用于数据发送/接收缓存 08（jm cmos 工艺 3.3v工作电压，i/o 口可承受5v电压 80脚lqfp小型封装 环保无铅封装 支持spi接口（spi模式0、3） 多功能led信号输出（tx、rx、全双工/半双工、地址冲突、连接、速度等）第5章ups监控软件发展趋势随着计算机应用的发展，ups的作用越来越重要，ups最重要的功 能就是给计算机提供连续不间断的高质量电力。为满足不同用户及不同使 用条件的要求，ups本身在硬件主结构上已发展出各种形式，性能也各有 差异。然而人们越來越认识到，为使ups充分发挥功能，提高其对突发事 件的处理能力

49、，必须对ups进行管理和维护，而实现ups的监控乃至网 络化的管理则是其重要手段。国内外主耍品牌ups厂家均致力于ups监 控技术及网络化的研究。5.1 ups的监控软件监控软件的设计主耍是针对耍求提供电源保护和运行软件保护的计算 机（如个人电脑、服务器、工作站或各种大中型主机），在计算机的电源输 入端加装智能ups。ups通过rs232c接口与计算机吊口连接并在计算机 上运行相关平台的usp监控软件。由于采用实时中断处理方式与ups联 系可能会打断主机运行的程序而出现计算机异常。所以计算机上的程序设 计为定时杏询发送和接收方式与ups通讯。多任务系统的主机用监控软件后，计算机便与ups建立了

50、通信联系（通讯协议由ups厂商根据行业标准自己制定），计算机定时发送杏询指 令，ups在规定的时间内返冋信息。当电源出现异常时，ups内部的微控 制器mcu会及时把异常信息发给计算机，并由监控软件在计算机上发出 告警信息，提醒操作员或网络管理员及时处理；若有关人员不在现场，则 监控软件会在usp供电时间（根据不同电池容量可设定）结束时自动中止 各种软件的运行程序，禁止用户登录，自动存盘，保持现场等，并通过 modem向有关人员发ill e-mail bp call等，通报有关电源异常信 息。同时监控软件还具备完备的ups自我测试功能，测试ups的状态及 电池容量等，能以数据和图形形式显示并记录

51、ups输出、输入电圧、频率、 负载、温度、电池容量，使电脑使用者可以分析、诊断、预作防范，既可 以解决ups无法长时间提供电力的问题，又可以将市电供电不稳定的伤害 减至最低。此外，通过设置监控软件（configuremenu ）还可以对电脑和 ups自动执行定时开、关机功能，精确地执行电脑系统复杂的开、关机程 序。由于计算机操作系统的复杂性（有16位机、32位机、64位机），多平 台性（win/dos、nt、netware、scounix、linux、os/2 等）和多种 系统机器源代码，致使监控软件品种繁多，开发复杂，但曲于有些操作系 统具有可移植性，支持v.b、v.c等开发语言，所以现在国

52、内外主要品牌 ups厂家常用可视化v.c编程，已开发出的监控软件有（32位）版，能支 持 dos/win、nt、netware> scounix；支持 scounix、linux、 sunos、hp-ux、sunsolaris. ibmaix、sgiirix 等，几乎兼容所 有操作系统。以上监控软件都能严格通过y2k的测试。所以监控软件发展的趋势是为计算机提供完善的监控保护功能和适应 所有操作平台并具有即插即用功能。监控软件的运用日益广泛，h前ups 市场运用较多的软件如美国apc公司的powerchute电源软件，美国山特 公司的winpower,科华公司的powersoft等。5.2

53、 ups网络化管理随着计算机网络的发展，“网络就是计算机”的趋势口益明显，要 让信息实时畅通并为人所共享将至关重要，而高质量的供电是网络正常运 转的基础，所以保护网络设备首先是要保护整个网络的电源，不光是主机 （host）、路由器（router）、交换机（switch）、集线器（hub）,还 包括一切能让网络正常运行的互联设备的供电，智能化ups便成为网络必 不可少的一员，同时随着lan、wan> internet、intranet的高速发 展，出现了众多的软件网络操作系统和多种硬件平台，并且曲于不同网 络互联正成为趋势，如何能集中管理监控工作在不同网络的ups成为电源 厂家提供高端服务

54、的技术焦点，为此国内外主要品牌ups厂家都开发了 ups网络管理系统。即在ups的串口上装接ups适配器，把ups当作一个网络的独立节 点接入网络，不在被供电的主机上运用监控软件，ups具有自己独立的ip 地址，不影响被供电主机的资源，出网管员或被授权的人员通过网管软件 直接监控ups,可以多台计算机监控一台ups,也可以一台计算机监控多台ups,并且被管理的ups可以在同一个lan也可以是在不同lan,甚 至可以在ttt界各个城市通过internet来管理，这无疑对传统的ups运 用来说是个革命性的飞越。网络管理软件主耍是指系统管理员的管理软件 nms ,女口 hpopenview , su

55、nsunnetmanager, ibmnetview,novellnms等。网络管理员可以通过超级终端对适配器进行初始化设 置，固化在适配器i内的ups信息代理软件agent负责智能化ups的 信息量与适配卡的通讯并记录下ups的电压、电流、负载、频率、温度等 数字量和一些工作状态量，同时代理软件与网管软件通过网络交换信息， 使管理员可以相对管理计算机一样来对ups的情况进行实时远程监控。由于internet高速发展和信息化、网络化建设的不断深入，ups在 各行业中的需求会越来越大。此外，家用pc i)j场的拓展和上网人数的激 增也会带动家庭用户对ups的需求。但中国ups市场由成长期进入成熟

56、 期的大势已然形成，要重现90年代中后期市场容量大幅增长的局面不太可 能。由作为计算机和网络产品配套使用的外设产品发展成为支持网络高可 用性的关键设备，ups产品市场的发展步伐将与整个it市场的发展速度 趋于一致。结论2003年8月14日下午美国东北部、中西部和加拿大南部发生大面积 停电，这次持续29个小时的大面积停电，不仅给5000万美国人和加拿大 人的生活带来极大不便，而且造成300亿美元以上的直接和间接经济损失。我国也面临着电力供不应求的尖锐矛盾与事故频频i发生的严峻形 势。今年6月我国电力部门已宣布，今年将发生严重的“电荒j决定对24 个省市自治区采取拉闸限电的措施来保证基木的电力供应。我们应从北美 发生大停电的教训中得到警示，意识到自身电网存在的问题和隐患。随着中国信息化建设的成熟，信息系统已经涵盖了各种系统，其中 包括航空、气象、金融、通讯以及交通等觅点行业，这些系统无疑是国家 的关键基础设施，而电力系统则是维持这些基础设施不间断运行的必要保 证。 显然，用户不可能左右整个电网的可靠性，但可以积极地做好口身 小环境的电力保护，因此，用户自我保护是当前解