李菊葉

(陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院，陜西漢中723003)

當(dāng)前，大多數(shù)交換機(jī)生產(chǎn)廠商都將交換機(jī)的功能提升，集中在提高其交換速度，偏向智能型等方向.隨著計(jì)算機(jī)的普及和網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，尤其對(duì)于中國這樣一個(gè)人口眾多、居住密集的發(fā)展中國家來說，寬帶進(jìn)入校園、企業(yè)、家庭為交換機(jī)的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ).對(duì)于一臺(tái)交換機(jī)，所消耗的電能也許不算太大，但在一個(gè)校園、企業(yè)、居民區(qū)所使用的局域網(wǎng)內(nèi)，交換機(jī)的數(shù)量眾多，這樣所耗費(fèi)的電能就不容忽視了.因此，研究節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)已經(jīng)迫在眉睫.

1 節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的工作原理

圖1 節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)設(shè)計(jì)原理框圖

節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的主要功能是為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能，所以筆者采用手動(dòng)與自動(dòng)相結(jié)合的方法進(jìn)行控制.手動(dòng)主要是遠(yuǎn)程控制開關(guān)機(jī)，利用單片機(jī)控制低功耗YE－222E編碼電路和SC2272－L4解碼電路實(shí)現(xiàn)無線發(fā)射和接收，進(jìn)而在有效距離里實(shí)現(xiàn)手動(dòng)遠(yuǎn)程控制交換機(jī)開關(guān)機(jī).自動(dòng)控制主要是利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器實(shí)現(xiàn)24 h控制，結(jié)合交換機(jī)的具體工作時(shí)間，利用軟件設(shè)置合適的工作時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)交換機(jī)的定時(shí)開關(guān)機(jī)控制.利用以上2個(gè)方法，基本上就可以實(shí)現(xiàn)交換機(jī)節(jié)能的目的.而采用無線收發(fā)模塊，可以延長(zhǎng)控制距離，增強(qiáng)可靠性，降低成本，使系統(tǒng)更加靈活.發(fā)射模塊 YE－222E和2272共有8根地址線，每個(gè)地址線有3種狀態(tài):高、低和懸空，所以可控制的對(duì)象最多有3的8次方個(gè)，可以實(shí)現(xiàn)多通路控制模式;YE－222E實(shí)現(xiàn)信號(hào)的發(fā)射，送出當(dāng)前的地址編碼和數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)，當(dāng)2272與YE－222ER地址相同時(shí)，并接收到2個(gè)幀以上的YE－222E發(fā)送的串行碼2272才開始接收YE－2262發(fā)送的數(shù)據(jù)［1］.系統(tǒng)框圖如圖1所示，主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、時(shí)間顯示模塊、按鍵調(diào)整模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊.總體來說，分為2個(gè)部分:控制器部分和接收部分.控制部分以單片機(jī)AT89C51為控制核心，完成定時(shí)及鍵盤掃描工作，實(shí)時(shí)向發(fā)送芯片YE－222E發(fā)送數(shù)據(jù)，從而有效地使YE－222E與接受芯片2272進(jìn)行通信，采用動(dòng)態(tài)LED顯示.接收部分的核心是接受模塊SC2272，可實(shí)時(shí)接受YE－222E發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過光電耦合電路，繼電器接口電路等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的工作狀態(tài).

2 軟件的設(shè)計(jì)思想

系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行后經(jīng)過初始化，設(shè)定好當(dāng)前時(shí)間并加以顯示，然后判斷定時(shí)標(biāo)志是否開啟，定時(shí)時(shí)間與當(dāng)前時(shí)間比較，若相同，執(zhí)行開啟或者關(guān)閉命令.判斷手動(dòng)操作按鍵是否按下，按下，關(guān)閉定時(shí)標(biāo)志，執(zhí)行按鍵程序，控制交換機(jī)的開啟與關(guān)閉，直到定時(shí)標(biāo)志開啟，繼續(xù)執(zhí)行定時(shí)程序(見圖2).

圖2 軟件總體設(shè)計(jì)流程圖

2.1 軟件設(shè)計(jì)模塊

2.1.1 動(dòng)態(tài)顯示 動(dòng)態(tài)顯示要求CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是非常短暫的，約1 ms，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管各位顯示器并非點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感［2］.動(dòng)態(tài)程序見圖3所示.

圖3 動(dòng)態(tài)顯示流程圖

2.1.2 動(dòng)態(tài)顯示程序清單 對(duì)于本設(shè)計(jì)而言，基于單片機(jī)系統(tǒng)的LED顯示時(shí)鐘的調(diào)試，主要集中在對(duì)LED顯示部分的調(diào)試以及單片機(jī)的定時(shí)器和中斷程序的調(diào)試.

動(dòng)態(tài)顯示調(diào)試

調(diào)試結(jié)果:6個(gè)LED順序顯示數(shù)字0～6.

2.2 單獨(dú)按鍵程序設(shè)計(jì)及按鍵調(diào)試 鍵盤設(shè)計(jì)所需要解決的問題是編碼鍵盤和非編碼鍵盤2種類型.鍵盤實(shí)際上是一組按鍵開關(guān)的集合，其中每一個(gè)按鍵就是一個(gè)開關(guān)量輸入裝置.鍵的閉合與否，取決于機(jī)械彈性開關(guān)的通、斷狀態(tài).反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，若高電平表示斷開，則低電平表明鍵閉合.所以，通過電平狀態(tài)的檢測(cè)，便可確定相應(yīng)按鍵是否已被按下.為了使CPU對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次，必須排除抖動(dòng)的影響，可以從硬件及軟件2個(gè)方面著手解決［3］.硬件防抖技術(shù)通過硬件電路消除按鍵過程中抖動(dòng)的影響是一種廣為采用的措施，此技術(shù)工作可靠且節(jié)省機(jī)時(shí);采用軟件方法進(jìn)行防抖，當(dāng)?shù)谝淮螜z測(cè)到有鍵按下時(shí)，先用軟件延時(shí)(10～20 ms)，而后再確認(rèn)該鍵電平是否仍維持閉合狀態(tài)電平，若保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)此鍵確已按下，從而消除了抖動(dòng)的影響［4］.

程序清單

調(diào)試結(jié)果:1～4號(hào)鍵順序按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的發(fā)光點(diǎn)亮.

2.3 定時(shí)器程序設(shè)計(jì)及中斷調(diào)試 8051單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0(T1)為6位計(jì)數(shù)器，有4種工作方式.本設(shè)計(jì)需要T0定時(shí)10 s，直接使用表1中的4種方式均不能達(dá)到要求.如果采用方式1，定時(shí)100 ms，則中斷10次時(shí)間為100 ms×100=10 000 ms=10 s.

程序清單

調(diào)試結(jié)果:T0產(chǎn)生10 s的定時(shí)中斷，當(dāng)定時(shí)時(shí)間一到，8個(gè)發(fā)光二極管全滅，并持續(xù)延時(shí)一段.

3 系統(tǒng)測(cè)試及數(shù)據(jù)分析

3.1 距離測(cè)試 距離測(cè)試如表1所示.

表1 距離測(cè)試

3.2 自動(dòng)模式調(diào)試 當(dāng)LED數(shù)碼管顯示為臨界時(shí)間時(shí)，通過軟件讓單片機(jī)控制YE－222E給2272發(fā)送信號(hào)，開啟或切斷交換機(jī)的工作電源.測(cè)試過程如下:當(dāng)每天10:00，單片機(jī)發(fā)送開啟信號(hào)使得交換機(jī)電源接通，開始工作，22:00時(shí)，發(fā)送關(guān)閉信號(hào)使交換機(jī)電源切斷.測(cè)試情況如表2所示.

表2 定時(shí)開關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 手動(dòng)模式實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.3 手動(dòng)模式調(diào)試 手動(dòng)模式可以隨機(jī)控制交換機(jī)的工作時(shí)間，達(dá)到實(shí)時(shí)有效地利用交換機(jī)的目的，如表3所示.

3.4 多通路模式 在試驗(yàn)一個(gè)操作對(duì)象的基礎(chǔ)上，筆者進(jìn)行了多通道測(cè)試，用一個(gè)單片機(jī)控制多個(gè)交換機(jī)，而且控制對(duì)象需要在不同的地方，只要在控制器的方圓幾百米范圍內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制［5］，如表4所示.

表4 多通路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 小結(jié)

筆者對(duì)節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的研究方向，主要集中在如何實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制，利用單片機(jī)加一定的外圍電路控制交換機(jī)，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)機(jī)和手動(dòng)開關(guān)機(jī).對(duì)于定時(shí)開關(guān)機(jī)，可通過單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器實(shí)現(xiàn);對(duì)于手動(dòng)開關(guān)機(jī)，可通過單片機(jī)控制紅外發(fā)射和接收模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制;在此基礎(chǔ)上，盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)機(jī)，即檢測(cè)到?jīng)]有數(shù)據(jù)流通時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)機(jī)，當(dāng)檢測(cè)到有用戶請(qǐng)求時(shí)也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化.這些功能的實(shí)現(xiàn)將會(huì)節(jié)省很多的人力和物力資源，并且對(duì)交換機(jī)的智能化發(fā)展將會(huì)有一個(gè)很大的進(jìn)步和提升.

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