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基于GD32F303RC的多功能电表开发

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楼主
zeshoufx|  楼主 | 2020-5-27 19:46 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
rc, GD32F303, 电表, TE, RAM
一、硬件设计
（1）、主体方案
主控采用GD32F303，显示驱动采用HT16C23，电源为开关电源，采样转换芯片采用电量计量芯片RN8302，掉电保护采用内部flash和EEPROM，支持RS485通讯接口；
   
（2）、显示
显示采用笔段式液晶屏，驱动芯片采用HT16C23，与MCU采用IIC协议进行通讯，本次开发采用硬件IIC，不用模拟；
      
（3）、通讯
通讯采样RS485接口，位于电源板，采用modbus协议
（4）、采样

（5）、电源
电源采样开关电源，输出12V、5V、和3.3V

二、软件设计
（1）、HT16C23接口
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//初始化背光控制并点亮屏幕

void back_light_config(void)

{

        rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);

        

        gpio_init(GPIOB,GPIO_MODE_OUT_PP,GPIO_OSPEED_MAX,GPIO_PIN_5);

        

        BG=1;

}





void HT16C23_interface_set(void)

{

        //使能时钟

        rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);

        rcu_periph_clock_enable(RCU_I2C1);

        

        //采用标准I2C协议

        gpio_init(GPIOB,GPIO_MODE_AF_OD,GPIO_OSPEED_MAX,GPIO_PIN_10);

        gpio_init(GPIOB,GPIO_MODE_AF_OD,GPIO_OSPEED_MAX,GPIO_PIN_11);

        

        //设置I2C1的时钟为400KHz

    i2c_clock_config(I2C1,400000,I2C_DTCY_2);

        

        //设置为I2C模式和GD32F303 的地址

    i2c_mode_addr_config(I2C1,I2C_I2CMODE_ENABLE,I2C_ADDFORMAT_7BITS,0x7c);//0x3e

    

        //使能I2C1和应答信号

        i2c_enable(I2C1);

    i2c_ack_config(I2C1,I2C_ACK_ENABLE);

}







void HT16C23_byte_write(u8 command, u8 command_set)

{

        //等待I2C1释放总线

    while(i2c_flag_get(I2C1, I2C_FLAG_I2CBSY));

        

        //GD32F303产生一个起始信号，等待起始信号发送完成        

    i2c_start_on_bus(I2C1);

    while(!i2c_flag_get(I2C1, I2C_FLAG_SBSEND));

        

        //发送从机写地址，等待发送完成，并清除标志

    i2c_master_addressing(I2C1, 0x7c, I2C_TRANSMITTER);//0x3e

    while(!i2c_flag_get(I2C1, I2C_FLAG_ADDSEND));

    i2c_flag_clear(I2C1,I2C_FLAG_ADDSEND);

        

        //等待发送缓冲区为空

    while(SET != i2c_flag_get(I2C1, I2C_FLAG_TBE));

        

        //发送命令，并等待发送完成

    i2c_data_transmit(I2C1, command);

    while(!i2c_flag_get(I2C1, I2C_FLAG_BTC));

        

        //发送命令设置，并等待发送完成

    i2c_data_transmit(I2C1, command_set); 

    while(!i2c_flag_get(I2C1, I2C_FLAG_BTC));

        

        //GD32F303产生一个停止信号

    i2c_stop_on_bus(I2C1);

    

    while(I2C_CTL0(I2C1)&0x0200);

}
（2）显示相关函数
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//相电压的显示界面

void show_phase_voltage(u32 ua,u32 ub,u32 uc,long long int tol)

{

        u8 vol_a_0=0,vol_a_1=0,vol_a_2=0,vol_a_3=0,vol_a_4=0;

        u8 vol_b_0=0,vol_b_1=0,vol_b_2=0,vol_b_3=0,vol_b_4=0;

        u8 vol_c_0=0,vol_c_1=0,vol_c_2=0,vol_c_3=0,vol_c_4=0;

        u8 tol_0=0,tol_1=0,tol_2=0,tol_3=0,tol_4=0,tol_5=0,tol_6=0,tol_7=0,tol_8=0;

        //显示‘U’和**

        Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(12),0x49);

        LCD_wait_standby_state();

        Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(13),0x89);

        LCD_wait_standby_state();

        //显示‘a’

        Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(14),0x80);        

        LCD_wait_standby_state();

        //显示‘b’和‘c’

        Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(16),0x22);

        LCD_wait_standby_state();

        //显示‘KV’、‘KWH’、‘TOTAL’

        if(ua>=1000000||ub>=1000000||uc>=1000000)

        {

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(1),lcd_bit(1));

                LCD_wait_standby_state();

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(43),lcd_bit(7));

                LCD_wait_standby_state();

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(17),lcd_bit(7));

                LCD_wait_standby_state();

                

                vol_a_0=ua/10000/1000;

                vol_a_1=(ua-vol_a_0*10000*1000)/1000/1000;

                vol_a_2=(ua-vol_a_0*10000*1000-vol_a_1*1000*1000)/100/1000;

                vol_a_3=(ua-vol_a_0*10000*1000-vol_a_1*1000*1000-vol_a_2*100*1000)/10/1000;

                vol_a_4=(ua-vol_a_0*10000*1000-vol_a_1*1000*1000-vol_a_2*100*1000-vol_a_3*10*1000)/1000;

                

                vol_b_0=ub/10000/1000;

                vol_b_1=(ub-vol_b_0*10000*1000)/1000/1000;

                vol_b_2=(ub-vol_b_0*10000*1000-vol_b_1*1000*1000)/100/1000;

                vol_b_3=(ub-vol_b_0*10000*1000-vol_b_1*1000*1000-vol_b_2*100*1000)/10/1000;

                vol_b_4=(ub-vol_b_0*10000*1000-vol_b_1*1000*1000-vol_b_2*100*1000-vol_b_3*10*1000)/1000;

                

                vol_c_0=uc/10000/1000;

                vol_c_1=(uc-vol_c_0*10000*1000)/1000/1000;

                vol_c_2=(uc-vol_c_0*10000*1000-vol_c_1*1000*1000)/100/1000;

                vol_c_3=(uc-vol_c_0*10000*1000-vol_c_1*1000*1000-vol_c_2*100*1000)/10/1000;

                vol_c_4=(uc-vol_c_0*10000*1000-vol_c_1*1000*1000-vol_c_2*100*1000-vol_c_3*10*1000)/1000;

                

                tol_0=tol/100000000;

                tol_1=(tol-tol_0*100000000)/10000000;

                tol_2=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000)/1000000;

                tol_3=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000-tol_2*1000000)/100000;

                tol_4=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000-tol_2*1000000-tol_3*100000)/10000;

                tol_5=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000-tol_2*1000000-tol_3*100000-tol_4*10000)/1000;

                tol_6=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000-tol_2*1000000-tol_3*100000-tol_4*10000-tol_5*1000)/100;

                tol_7=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000-tol_2*1000000-tol_3*100000-tol_4*10000-tol_5*1000-tol_6*100)/10;

                tol_8=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000-tol_2*1000000-tol_3*100000-tol_4*10000-tol_5*1000-tol_6*100-tol_7*10);

                

                //显示AB的电压

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(11),num_ab_hig[vol_a_0]|(num_ab_hig[vol_b_0]>>4));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(10),num_ab_low[vol_a_0]|(num_ab_low[vol_b_0]>>4));

                

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(9),num_ab_hig[vol_a_1]|(num_ab_hig[vol_b_1]>>4));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(8),num_ab_low[vol_a_1]|(num_ab_low[vol_b_1]>>4));

                

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(7),num_ab_hig[vol_a_2]|(num_ab_hig[vol_b_2]>>4));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(6),num_ab_low[vol_a_2]|(num_ab_low[vol_b_2]>>4)|lcd_bit(4)|lcd_bit(0));

                

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(5),num_ab_hig[vol_a_3]|(num_ab_hig[vol_b_3]>>4));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(4),num_ab_low[vol_a_3]|(num_ab_low[vol_b_3]>>4));

                

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(3),num_ab_hig[vol_a_4]|(num_ab_hig[vol_b_4]>>4));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(2),num_ab_low[vol_a_4]|(num_ab_low[vol_b_4]>>4));

                

                //显示C相电压

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(48),num_c[vol_c_0]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(47),num_c[vol_c_1]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(46),num_c[vol_c_2]|lcd_bit(7));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(45),num_c[vol_c_3]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(44),num_c[vol_c_4]);

                

                //显示总电能

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(18),num_tol[tol_0]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(19),num_tol[tol_1]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(20),num_tol[tol_2]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(21),num_tol[tol_3]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(22),num_tol[tol_4]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(23),num_tol[tol_5]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(24),num_tol[tol_6]|lcd_bit(0));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(25),num_tol[tol_7]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(26),num_tol[tol_8]);

        }

        //显示‘V’、‘KWH’、‘TOTAL’

        else

        {

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(1),lcd_bit(2));

                LCD_wait_standby_state();

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(43),lcd_bit(7));

                LCD_wait_standby_state();

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(17),lcd_bit(7));

                LCD_wait_standby_state();

                

                vol_a_0=ua/10000;

                vol_a_1=(ua-vol_a_0*10000)/1000;

                vol_a_2=(ua-vol_a_0*10000-vol_a_1*1000)/100;

                vol_a_3=(ua-vol_a_0*10000-vol_a_1*1000-vol_a_2*100)/10;

                vol_a_4=(ua-vol_a_0*10000-vol_a_1*1000-vol_a_2*100-vol_a_3*10);

                

                vol_b_0=ub/10000;

                vol_b_1=(ub-vol_b_0*10000)/1000;

                vol_b_2=(ub-vol_b_0*10000-vol_b_1*1000)/100;

                vol_b_3=(ub-vol_b_0*10000-vol_b_1*1000-vol_b_2*100)/10;

                vol_b_4=(ub-vol_b_0*10000-vol_b_1*1000-vol_b_2*100-vol_b_3*10);

                

                vol_c_0=uc/10000;

                vol_c_1=(uc-vol_c_0*10000)/1000;

                vol_c_2=(uc-vol_c_0*10000-vol_c_1*1000)/100;

                vol_c_3=(uc-vol_c_0*10000-vol_c_1*1000-vol_c_2*100)/10;

                vol_c_4=(uc-vol_c_0*10000-vol_c_1*1000-vol_c_2*100-vol_c_3*10);

                

                tol_0=tol/100000000;

                tol_1=(tol-tol_0*100000000)/10000000;

                tol_2=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000)/1000000;

                tol_3=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000-tol_2*1000000)/100000;

                tol_4=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000-tol_2*1000000-tol_3*100000)/10000;

                tol_5=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000-tol_2*1000000-tol_3*100000-tol_4*10000)/1000;

                tol_6=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000-tol_2*1000000-tol_3*100000-tol_4*10000-tol_5*1000)/100;

                tol_7=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000-tol_2*1000000-tol_3*100000-tol_4*10000-tol_5*1000-tol_6*100)/10;

                tol_8=(tol-tol_0*100000000-tol_1*10000000-tol_2*1000000-tol_3*100000-tol_4*10000-tol_5*1000-tol_6*100-tol_7*10);

                

                //显示AB的电压

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(11),num_ab_hig[vol_a_0]|(num_ab_hig[vol_b_0]>>4));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(10),num_ab_low[vol_a_0]|(num_ab_low[vol_b_0]>>4));

                

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(9),num_ab_hig[vol_a_1]|(num_ab_hig[vol_b_1]>>4));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(8),num_ab_low[vol_a_1]|(num_ab_low[vol_b_1]>>4));

                

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(7),num_ab_hig[vol_a_2]|(num_ab_hig[vol_b_2]>>4));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(6),num_ab_low[vol_a_2]|(num_ab_low[vol_b_2]>>4)|lcd_bit(4)|lcd_bit(0));

                

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(5),num_ab_hig[vol_a_3]|(num_ab_hig[vol_b_3]>>4));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(4),num_ab_low[vol_a_3]|(num_ab_low[vol_b_3]>>4));

                

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(3),num_ab_hig[vol_a_4]|(num_ab_hig[vol_b_4]>>4));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(2),num_ab_low[vol_a_4]|(num_ab_low[vol_b_4]>>4));

                

                //显示C相电压

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(48),num_c[vol_c_0]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(47),num_c[vol_c_1]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(46),num_c[vol_c_2]|lcd_bit(7));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(45),num_c[vol_c_3]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(44),num_c[vol_c_4]);

                

                //显示总电能

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(18),num_tol[tol_0]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(19),num_tol[tol_1]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(20),num_tol[tol_2]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(21),num_tol[tol_3]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(22),num_tol[tol_4]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(23),num_tol[tol_5]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(24),num_tol[tol_6]|lcd_bit(0));

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(25),num_tol[tol_7]);

                Display_RAM_write_byte(0x80,seg_ram(26),num_tol[tol_8]);

        }

        

}
（3）RN8302接口
复制
//写寄存器

u32 RN8302_reg_write(u8* pDataBuf, u8 nNum, u8 nAddr)

{

        u8 i,temp;

        

        RN8302_CS=0;        



        temp = nAddr|0x80;

        RN8302_send_byte(temp);

        

        for(i=0;i<nNum;i++)

        {

                RN8302_send_byte(pDataBuf[i]);

        }

        

        RN8302_CS=1;

        return 0;

}





//读寄存器

u32 RN8302_reg_read(u8 nNum, u8 nAddr,u8 Dummy_Byte)

{

        u32 Temp = 0;

        u8 Temp0 = 0, Temp1 = 0, Temp2 = 0, Temp3 = 0;



        RN8302_CS=0;

        RN8302_send_byte(nAddr);

        

        switch(nNum)

        {

                case 1:

                        Temp0 = RN8302_send_byte(Dummy_Byte);

                        Temp = Temp0;

                        break;

                case 2:

                        Temp0 = RN8302_send_byte(Dummy_Byte);

                        Temp1 = RN8302_send_byte(Dummy_Byte);

                        Temp = (Temp0 << 8) | Temp1;

                        break;

                case 3:

                        Temp0 = RN8302_send_byte(Dummy_Byte);

                        Temp1 = RN8302_send_byte(Dummy_Byte);

                        Temp2 = RN8302_send_byte(Dummy_Byte);

                        Temp = (Temp0 << 16) | (Temp1 << 8) | Temp2;

                        break;

                case 4:

                        Temp0 = RN8302_send_byte(Dummy_Byte);

                        Temp1 = RN8302_send_byte(Dummy_Byte);

                        Temp2 = RN8302_send_byte(Dummy_Byte);

                        Temp3 = RN8302_send_byte(Dummy_Byte);

                        Temp = (Temp0 << 24) | (Temp1 << 16) | (Temp2 << 8) | Temp3;

                        break;

                default:

                        break;

        }        

        RN8302_CS=1;

        return Temp;

}


三、总结
整体功能还在调试中，基本通讯和相关参数显示均已完成，

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沙发
詹求实| | 2020-5-28 10:45 | 只看该作者
就是板子有点丑，需要加强改善，计算没有更好的算法吗？

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板凳
guanjiaer| | 2020-6-3 15:30 | 只看该作者
非常感谢楼主分享

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地板
磨砂| | 2020-6-3 15:31 | 只看该作者
板子很漂亮啊

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5楼
晓伍| | 2020-6-3 15:31 | 只看该作者
代码好详细

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6楼
八层楼| | 2020-6-3 15:31 | 只看该作者
楼主辛苦了

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7楼
adee4210| | 2020-6-29 10:11 | 只看该作者
谢谢楼主分享，请问你的开关电源用的是什么电源芯片？

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8楼
adee4210| | 2020-6-29 10:12 | 只看该作者
开关电源电路能分享一下吗？

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9楼
steelen| | 2020-6-30 10:53 | 只看该作者
呵呵
板子好丑

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10楼
Liyj336| | 2020-9-14 09:13 | 只看该作者
感谢楼主分享

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11楼
lidi911| | 2020-9-16 20:49 | 只看该作者
这个分享不错

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12楼
guijial511| | 2020-9-17 18:06 | 只看该作者
楼主这是要准备替换自己家的电表哇

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13楼
明天真的好| | 2020-9-17 19:17 | 只看该作者
电源为开关电源，采样转换芯片采用电量计量芯片RN8302，掉电保护采用内部flash和EEPROM，支持RS485通讯接口；

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14楼
名字是啥样| | 2020-9-18 09:14 | 只看该作者
板子做的很丑，不过能够实现功能就好了。加油吧。

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15楼
fcccc| | 2020-9-18 14:18 | 只看该作者
不错的设计.

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