专利名称：一种电力负荷监控管理系统终端用显示模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力行业的电力负荷管理系统终端，尤其涉及一种电力负荷监控管理系统终端用显示模块，该显示模块采用控制器局域网(CAN总线)进行内部通信。
背景技术：
在电力负荷管理系统终端中，显示模块是终端内的一个功能模块，显示模块是负责显示管理系统终端当前的工作环境，状态，显示采集数据，人机交互的界面等等，是一个不可缺少的功能模块。关于用控制器局域网的电力负荷监控系统终端，本申请人在申请号为200410053132.7、200420081072.5)曾作过描述。在传统的电力负荷管理系统中，采用485接口来进行各模块之间的通信的，显示模块包括微处理器、看门狗电路、振荡电路、电源电路、键盘电路、指示灯电路、显示器驱动电路、485接口电路，请先结合图1所示，其中微处理器(MCU)控制着显示模块的工作，微处理器的电源由电源电路提供，显示模块内所有电路的工作都是通过微处理器来分配工作。
看门狗电路为了防止程序在运行过程中意外跑飞而增加的，看门狗电路的电源通过“POWER”线由电源电路提供。
振荡电路提供微处理器一个时钟信号，微处理器依据所提供的时钟的节拍工作，振荡电路的电源通过“POWER”线由电源电路提供。
键盘电路，在外部能看到的是一组24键的小键盘，内部表现为3×8的扫描控制电路，键盘电路的电源通过“POWER”线由电源电路提供。
显示器驱动电路，显示器采用液晶显示器，驱动电路驱动液晶显示器显示，显示器驱动电路的电源通过“POWER”线由电源电路提供。
指示灯电路接受微处理器的控制，指示灯电路的电源通过“POWER”线由电源电路提供。
485接口电路是显示模块的对外联络的窗口，485接口电路通过“TD”、“RD”、和“485C”与微处理器相接，485接口电路的电源通过“POWER”线由电源电路提供。。
485接口虽然采用两线制通信，但由于通信速率较低，无法提供数据传送率高的模块间通信，不支持多主通信，即，相邻两个模块之间的通信只能通过主节点转发，占用总线的时间较长，这在数据流量高的地方是无法忍受的；不支持总线仲裁，不支持总线检错；发送节点不知道通信的正确性；如果有一个节点出故障会使整个系统瘫痪；不支持总线网络内模块的优先级。
发明内容
本实用新型的目的是针对传统的电力负荷管理系统终端的显示模块存在的上述缺点，提出一种电力负荷监控管理系统终端用显示模块。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案该电力负荷监控管理系统终端用显示模块至少包括微处理器、显示器驱动电路、看门狗电路、振荡电路，电源电路，微处理器分别与显示器驱动电路、看门狗电路、振荡电路双向连接，显示器驱动电路接收微处理器输出的控制和数据，看门狗电路接受微处理器的控制并向其提供复位信号，振荡电路向微处理器提供时钟信号，此外，显示模块还包括一控制器局域网接口，控制器局域网接口与微处理器双向连接，电源电路的输出接至上述各电路并向其提供工作电源。
该显示模块还进一步包括键盘电路和指示灯电路，键盘电路与微处理器双向连接，微处理器控制键盘电路并从其读取数据，指示灯电路接受微处理器的控制。
所述的控制器局域网接口的差分信号输出端作为显示模块的输出端并与系统终端的控制器局域网相接。
所述的控制器局域网接口包括CAN控制器与CAN收发器，CAN控制器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接，并双向传送接收信号和发送信号。
所述的控制器局域网接口包括带CAN控制器的微处理器与CAN收发器，CAN微处理器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接，并双向传送接收信号和发送信号。
由于本实用新型的显示模块采用了上述的技术方案，与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果1、高速、远距离数据传输速率，当传输速率为1Mbit/S，其传输距离可达40m；当传输距离为10Km时，传输速率仍可高达5Kbit/S。
2、极高的总线利用率，其CAN报文的接收判断，CAN帧的组织、收发及校验等工作均由CAN控制器和收发器自动完成，不需微处理器介入，大大提高了数据的处理速率。
3、多主通信，显示模块可主动发起通信，与主控模块之间可以直接通信，提高信号交换的可靠性。
4、总线仲裁，由于CAN帧结构的巧妙设计，总线仲裁是根据优先级(ID号越小优先级越高)自动进行的，不需占用额外的总线仲裁时间，不会发生总线竞争。
5、实时监控，由于CAN单帧报文极短，长度为8个字节，便于处理，因此其实时性很高；可节省大量总线冲突后的重发时间。
6、线路简洁，显示模块通过CAN接口并接到终端的控制器局域网上，仅需两根线即可通信。
7、高抗干扰，该控制器局域网采用抗干扰性最好的差分工作方式，因此可以达到很强的抗干扰性，提高了系统运行的可靠性。
图1为传统采用485接口的显示模块原理方框示意图。
图2为本实用新型采用CAN接口的显示模块原理方框示意图。
图3为本实用新型显示模块工作流程示意图。
图4为本实用新型显示模块电路原理示意图。
图5为本实用新型采用的CAN接口方框原理示意图。
具体实施方式
请参阅图2所示，本实用新型的电力负荷监控管理系统终端用显示模块至少包括微处理器、显示器驱动电路、看门狗电路、振荡电路，电源电路，微处理器分别与显示器驱动电路、看门狗电路、振荡电路双向连接，显示器驱动电路接收微处理器输出的控制和数据，看门狗电路接受微处理器的控制并向其提供复位信号，振荡电路向微处理器提供时钟信号。此外，显示模块还包括一控制器局域网(CAN)接口，控制器局域网(CAN)接口与微处理器双向连接，电源电路的输出接至上述各电路并向其提供工作电源。
该显示模块还进一步包括键盘电路和指示灯电路，键盘电路与微处理器双向连接，微处理器控制键盘电路并从其读取数据，指示灯电路接受微处理器的控制。
所述的控制器局域网接口的差分信号输出端作为显示模块的输出端并与系统终端的控制器局域网相接。
所述的控制器局域网接口包括CAN控制器与CAN收发器，CAN控制器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接，并双向传送接收信号和发送信号。
所述的控制器局域网接口包括带CAN控制器的微处理器与CAN收发器，CAN微处理器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接，并双向传送接收信号和发送信号。
具体而言，在本实用新型的上述显示模块中，微处理器(MCU)控制着显示模块的工作，MCU可以采用任何公司的8位、16位、32位的单片微处理器，MCU的工作电源由电源电路通过“POWER”线提供，显示模块的内所有电路的工作都是通过MCU来分配。
为了防止程序在运行过程中意外跑飞而增加了看门狗电路，看门狗电路与MCU的接口是由一根控制线“WDI”和一根复位线“R”组成，控制线“WDI”是MCU的一根I/O线控制，控制线在程序运行过程中定期产生脉冲，清除看门狗电路的计数器，使看门狗电路没有复位信号“R”输出；如果程序由于意外的情况进入一个死循环，在规定的时间内，控制线“WDI”没有产生脉冲，看门狗电路将输出复位信号“R”，MCU复位使得程序能够重新执行。看门狗电路由电源电路通过“POWER”线提供。
振荡电路提供MCU一个时钟信号，MCU依据这个时钟的节拍工作，结构较为简单。振荡电路通过“OSC1”输入一个正弦波信号，MCU通过“OSC2”输出同样正弦波信号，该信号可以驱动外围设备。振荡电路的电源由模块内的电源电路通过“POWER”提供。
键盘电路，在外部能看到的是一组24键的小键盘，内部表现为3×8的扫描控制电路，在三根行扫描线和八根列扫描线的交叉处各放置一个开关，8位列数据总线“D2”和3位行扫描控制线“C2”共占用11根MCU的I/O口线。数据总线“D2”描到哪个开关按下后，查表得到该键的功能。键盘电路与MCU的接口为8位数据线“D2”是单向的，由键盘电路输出到MCU，MCU从键盘电路读取数据，行扫描控制线“C2”是单向的，由MCU向键盘电路输出，键盘电路的电源由模块电源电路模块通过“POWER”提供。
显示器驱动电路，显示器采用液晶显示器，驱动电路本身包含在显示器内部，所以该类型的显示器结构简单，接口方便，显示直观等优点，显示器驱动电路与MCU的接口是由8位宽度总线“D5”和控制总线“C5”(读写允许线、片选、同步、中断等)构成。数据总线”D5”是单向的，由MCU输出给显示器驱动电路，显示器接收MCU的数据，控制总线“C5”也是单向的，接受MCU(89C52)的控制。显示器的电源由模块电源电路模块通过“POWER”线提供。
指示灯电路，指示灯采用LED，本实用新型的显示模块有6个状态指示灯，分别代表不同的状态。指示灯电路与MCU(89C52)接口是6位宽度的数据总线“D4”和控制线“C4”构成，数据总线“D4”是由MCU输出到指示灯电路，控制总线也是由MCU输出到指示灯电路。指示灯电路接受MCU的控制，指示灯电路由电源电路模块通过“POWER”线提供。
控制器局域网(CAN)接口由SJA1000作为CAN控制器，P82C250作为CAN收发器，整体电路结构较为简单，图2中，“AD7-AD0”为MCU与CAN接口的数据/地址总线，双向传输；“CS”为MCU输出到CAN接口的片选信号；“RD”为MCU输出到CAN接口的读允许信号；“WR”为MCU输出到CAN接口的写允许信号；“CANRST”为MCU输出到CAN接口的复位信号；“INT”为CAN接口输出到MCU的发送或接收报文完成的中断信号。
请继续参阅图4所示，下面再对本实用新型显示模块的具体电路再作进一步地介绍图4中，D1(89C52)是显示模块的MCU(89C52)；D2(SJA1000)是CAN总线的控制器，D3(P82C250)是CAN总线的收发器；D4(MAX706)是看门狗电路；D5(74HC373)是逻辑电路；D6(74HC377)是逻辑电路，包括键盘电路、显示接口电路、指示灯电路、振荡电路等。
D1采用ATMEL公司的AT89C52作为显示模块的MCU，D1(89C52)的6P(WDI)输出信号到D4的6P(WDI)，D4的7P(RESET)输出复位信号到D1的9P(RESET)。控制线“WDI”是CPU的一根I/O(P1.5)线控制，控制线在程序运行过程中定期产生脉冲，清除看门狗电路的计数器，使看门狗电路没有复位信号“RESET”输出；如果程序由于意外的情况进入一个死循环，在规定的时间内，控制线“WDI”没有产生脉冲，看门狗电路将输出复位信号“RESET”，MCU复位(RESET)使得程序能够重新执行。看门狗的电源由电源电路通过“VCC”和“GND”线提供。
振荡电路提供给MCU一个时钟信号，MCU依据这个时钟的节拍工作，结构较为简单。振荡电路通过D1的19P“X1”输入一个正弦波信号，MCU通过D1的18P“X2”输出同样的信号，该信号可以驱动外围设备。振荡电路的电源由模块内的电源电路通过“GND”接地。
D1(89C52)的39P(ADO)与显示器驱动电路接口X14的8P连接，为双向传输信号；D1(89C52)的38P(AD1)与显示器驱动电路接口X14的9P连接，为双向传输信号；D1(89C52)的37P(AD2)与显示器驱动电路接口X14的10P连接，为双向传输信号；D1(89C52)的36P(AD3)与显示器驱动电路接口X14的11P连接，为双向传输信号；D1(89C52)的35P(AD4)与显示器驱动电路接口X14的12P连接，为双向传输信号；D1(89C52)的34P(AD5)与显示器驱动电路接口X14的13P连接，为双向传输信号；D1(89C52)的33P(AD6)与显示器驱动电路接口X14的14P连接，为双向传输信号；D1(89C52)的32P(AD7)与显示器驱动电路接口X14的15P连接，为双向传输信号；D1(89C52)的12P(LCDCD)与显示器驱动电路接口X14的4P连接，为D1输出命令/数据给显示器驱动电路的控制信号；D1(89C52)的17P(RD)与显示器驱动电路接口X14的5P连接，为D1输出给显示器驱动电路接口的读允许信号；D1(89C52)的16P(WR)与显示器驱动电路接口X14的6P连接，为D1输出给显示器驱动电路接口的写允许信号；D4(MAX706)的7P(RESET)与显示器驱动电路接口X14的7P连接，为D4输出给显示器驱动电路接口的复位信号。显示器在接收到MCU的控制信号后知道下次MCU传送的是数据和是命令。在实际的传送中还要根据是读数据还是写数据的信号来区别。
D1(89C52)的39P(AD0)与键盘接口D5(74HC373)的2P(AD0)连接，为D6输出给D1的键盘信息；D1(89C52)的38P(AD1)与键盘接口D5的5P(AD1)连接，为D6输出给D1的键盘信息；D1(89C52)的37P(AD2)与键盘接口D5的6P(AD2)连接，为D6输出给D1的键盘信息；D1(89C52)的36P(AD3)与键盘接口D5的9P(AD0)连接，为D6输出给D1的键盘信息；D1(89C52)的35P(AD4)与键盘接口D5的12P(AD4)连接，为D6输出给D1的键盘信息；D1(89C52)的34P(AD5)与键盘接口D5的15P(AD5)连接，为D6输出给D1的键盘信息；D1(89C52)的33P(AD6)与键盘接口D5的16P(AD6)连接，为D6输出给D1的键盘信息；D1(89C52)的32P(AD7)与键盘接口D5的19P(AD7)连接，为D6输出给D1的键盘信息。
D1对键盘输出扫描信号D1(89C52)的1P(LINE1)与键盘接口LINE1的连接，D1输出第一个行扫描信号；D1(89C52)的2P(LINE2)与键盘接口LINE2的连接，D1输出第二个行扫描信号；D1(89C52)的3P(LINE3)与键盘接口LINE3的连接，D1输出第三个行扫描信号。
当D1发出行扫描信号后通过D5(74HC373)读回键盘的按键号码，具体过程为当D1把行扫描信号发出后，D1接着通过14P“373”输出片选信号到D5的1P(373)，紧跟D1的17P输出“RD”允许信号到D5的11P(RD)读回键盘信息。具体连接如下D5(74HC373)的3P与SB1、SB9、SB17相接；D5(74HC373)的4P与SB2、SB10、SB18相接；D5(74HC373)的7P与SB3、SB11、SB19相接；D5(74HC373)的8P与SB4、SB12、SB20相接；D5(74HC373)的13P与SB5、SB13、SB21相接；D5(74HC373)的14P与SB6、SB14、SB22相接；D5(74HC373)的17P与SB7、SB15、SB23相接；D5(74HC373)的18P与SB8、SB16、SB24相接。
D1(89C52)的39P(AD0)与键盘接口D6(74HC377)的3P(AD0)连接，为D1输出给D6的LED状态信息；D1(89C52)的38P(AD1)与键盘接口D6(74HC377)的4P(AD1)连接，为D1输出给D6的LED状态信息；D1(89C52)的37P(AD2)与键盘接口D6(74HC377)的7P(AD2)连接，为D1输出给D6的LED状态信息；D1(89C52)的36P(AD3)与键盘接口D6(74HC377)的8P(AD3)连接，为D1输出给D6的LED状态信息；D1(89C52)的35P(AD4)与键盘接口D6(74HC377)的13P(AD4)连接，为D1输出给D6的LED状态信息。
D1(89C52)的34P(AD5)与键盘接口D6(74HC377)的14P(AD5)连接，为D1输出给D6的LED状态信息。
D1(89C52)的33P(AD6)与键盘接口D6(74HC377)的17P(AD6)连接，为D1输出给D6的LED状态信息；D1(89C52)的32P(AD7)与键盘接口D6(74HC377)的18P(AD7)连接，为D1输出给D6的LED状态信息。
请再参阅图3所示，显示模块的工作流程描述如下开机后，开始“显示模块初始化”程序；初始化完成后，显示模块“扫描键盘”是否有“按键按下”，如果有按键按下执行“按键处理程序”，完成后，返回到“LED指示灯处理程序”；如果没有键盘按下执行“LED指示灯处理程序”。“LED指示灯处理程序”执行完成后，进行“显示器驱动程序”。“显示器驱动程序”处理完成后，检测是否有新的“CAN报文接收”，如果有新的CAN报文接收，进行“CAN接收处理程序”处理完成后，执行检测需要“CAN发送报文吗？”如果没有“CAN接收报文”直接到检测“CAN发送报文吗？”。如果没有报文要发送，则返回到“扫描键盘”重新开始新的一轮流程。如果有报文要发送，则装载发送数据发送报文。查询报文“发送完吗”，如果没有发送完成，一直等待到发送完成，返回新的一轮程序流程。
关于CAN接口，请再参阅图5所示，CAN接口采用SJA1000和P82C250作为CAN控制器和CAN收发器。SJA1000是一款独立的CAN控制器，它用于汽车和工业环境中的控制器局域网络(CAN)，其结构较为简单，只使用了很少的外围分立器件就能构成了一个功能十分完善的通信接口。如果为了安全想使用隔离总线，只需添加适当的隔离电路即可。
CAN控制器与MCU之间是通过8位数据/地址总线“AD7-AD0”、片选线“CS”、地址锁存线“ALE”、读允许“RE”、写允许“WE”、和中断允许“INT”。从图5可以看出数据/地址总线是双向的，CAN控制器可以接收MCU的命令或数据，CAN控制器也可以向MCU发送数据；“CS”线是MCU输出给CAN控制器的片选信号；“ALE”是MCU输出给CAN控制器的地址锁存信号；“RE”是MCU输出给CAN控制器的读允许信号；“WE”是MCU输出给CAN控制器的写允许信号；当CAN控制器发送或接收了一帧报文后，CAN控制器会产生一个“INT”中断信号给MCU，MCU执行中断处理程序。“TD”信号是CAN控制器输出发送数据到CAN收发器的发送信号，“RD”是从CAN收发器输出到CAN控制器的接收信号。
“CANH”和“CANL”是CAN总线信号，为双向传输的差分信号，因此有很高的抗干扰性，“CANH”、“CANL”是双向传输的。
当MCU写入一帧信息后，再写入发送允许命令后，CAN控制器立即发送该帧信息；当CAN控制器产生一个接收中断后，MCU读取CAN控制器接收缓冲器的内容。
权利要求1.一种电力负荷监控管理系统终端用显示模块，该显示模块至少包括微处理器、显示器驱动电路、看门狗电路、振荡电路，电源电路，微处理器分别与显示器驱动电路、看门狗电路、振荡电路双向连接，显示器驱动电路接收微处理器输出的控制和数据，看门狗电路接受微处理器的控制并向其提供复位信号，振荡电路向微处理器提供时钟信号，其特征在于显示模块还包括一控制器局域网接口，控制器局域网接口与微处理器双向连接，电源电路的输出接至上述各电路并向其提供工作电源。
2.如权利要求1所述的一种电力负荷监控管理系统终端用显示模块，其特征在于该显示模块还进一步包括键盘电路和指示灯电路，键盘电路与微处理器双向连接，微处理器控制键盘电路并从其读取数据，指示灯电路接受微处理器的控制。
3.如权利要求1或2所述的一种电力负荷监控管理系统终端用显示模块，其特征在于所述的控制器局域网接口的差分信号输出端作为显示模块的输出端并与系统终端的控制器局域网相接。
4.如权利要求1所述的一种电力负荷监控管理系统终端用显示模块，其特征在于所述的控制器局域网接口包括CAN控制器与CAN收发器，CAN控制器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接，并双向传送接收信号和发送信号。
5.如权利要求1所述的一种电力负荷监控管理系统终端用显示模块，其特征在于所述的控制器局域网接口包括带CAN控制器的微处理器与CAN收发器，带CAN控制器的微处理器与CAN收发器之间通过接收信号线和发送信号线连接，并双向传送接收信号和发送信号。
专利摘要本实用新型公开了一种电力负荷监控管理系统终端用显示模块，该显示模块至少包括微处理器、显示器驱动电路、看门狗电路、振荡电路，电源电路，微处理器分别与显示器驱动电路、看门狗电路、振荡电路双向连接，显示器驱动电路接收微处理器输出的控制和数据，看门狗电路接受微处理器的控制并向其提供复位信号，振荡电路向微处理器提供时钟信号。此外，显示模块还包括一控制器局域网接口，控制器局域网接口与微处理器双向连接，电源电路的输出接至上述各电路并向其提供工作电源。该显示模块可通过控制器局域网主动发起通信，与主控模块之间可以直接通信，提高了数据交换的传输距离、速率和可靠性；提高总线利用率和数据的处理速率；线路简洁，具有很强的抗干扰性。
文档编号H02J13/00GK2749168SQ20042008220
公开日2005年12月28日 申请日期2004年8月25日 优先权日2004年8月25日
发明者鲁春生, 刘宇怀, 王伟艺, 张彪, 于颖杰 申请人:上海协同科技股份有限公司