4 DS1302实时时钟 实时时钟用于提供系统采样、定时上传、记录断电/复电时间等操作的时间基准，是本系统不可缺少的一部分。本设计选用了DS1302实时时钟芯片。 DS1302使用32.768kHz的外部晶振，该振荡电路不需要外接任何电阻或电容，设计简单。需要注意的是，在晶振的选择上，只能选用负载电容为6pF的32.768kHz晶振，否则可能会导致晶振不能起振，DS1302 不计时的问题。 5 SPI Flash存储器 采用串行Flash作为外部存储器，记录历史数据和断电/复电时间。与以往的并行存储器或铁电存储器相比，串行存储器具有很大优势。并行存储器存储容量大，读写速度快，但是抗干扰能力差；铁电存储器采用串行接口，抗干扰能力强，也具有很高的灵活性，可以单字节读写(不需要擦除，可直接改写数据)，但其存储密度小，单位成本高，读写速度较慢。而本系统中采用的M25P16存储器综合了这二者的优点，不仅存储容量大，读写速度快，而且抗干扰能力强，占用MCU引脚资源少。 6 供电电路及掉电检测 整个电路板上器件都工作在5V电压下。 除了正常供电外，为保证在突然断电的情况下，能及时记录断电时间，以备向监控中心报告，还需要备用电源以及断电检测电路。本系统主电源采用UPS供电，可保证在交流电断电的情况下仍能工作，另外从220V交流电直接接一电源作为掉电检测电路的输入，经光耦隔离，连接到单片机的RB0引脚，断电时，触发单片机的RB0外部中断实现断电保护，读取当前DS1302的时间保存到Flash存储器，并经DTU上传到监控中心，然后使单片机进入低功耗工作状态。恢复供电时，同样要记录复电时间并上传。 监测终端的软件设计 在监测终端的软件设计中，采用模块化设计，根据功能将程序划分为多个模块分别设计。这种设计方法不仅使得程序结构清晰，而且为以后新功能的扩展以及程序的移植提供了便利，在调试过程中也便于对软件故障的定位。 软件在MPLAB IDE8.10环境下，采用PICC编译器，用C语言实现。主程序流程如图3所示。监测终端上电后，先进行初始化，然后进入循环，根据条件调用各个子程序。其中初始化包括各I/O端口的方向设置、SPI初始化、中断标志的设置等。写数据到Flash时，须先判断整个Flash是否写满，惹是须先擦除才能写入新数据。 
图 3 主程序流程图 在本系统中，单片机需处理多个任务，而且有的任务又是随机的，故MCU采用查询和中断相结合的工作方式。其中，定时上报采用查询方式，如图3所示，而断电检测、来电唤醒则通过PIC单片机的RB0电平变化中断来完成。但是，在中断服务程序中，只简单的设置掉电/复电标志，并不执行其他复杂的操作，相应的掉电/复电服务是在主程序中检测到掉电/复电标志后才执行的。这是因为PIC16F877A单片机只有8层深度的硬件堆栈,在中断里调用子程序极易出现堆栈溢出的情况。为了保证程序的可靠运行，故将读取DS1302的时间、转入睡眠模式等操作都放在主程序中执行，使中断服务程序尽量短小，提高系统运行的可靠性。 |
