一種節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)交換機的軟件設(shè)計

李菊葉

(陜西理工學院物理與電信工程學院，陜西漢中723003)

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

1 節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)交換機的工作原理

圖1 節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)交換機設(shè)計原理框圖

節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)交換機的主要功能是為了實現(xiàn)節(jié)能，所以筆者采用手動與自動相結(jié)合的方法進行控制.手動主要是遠程控制開關(guān)機，利用單片機控制低功耗YE－222E編碼電路和SC2272－L4解碼電路實現(xiàn)無線發(fā)射和接收，進而在有效距離里實現(xiàn)手動遠程控制交換機開關(guān)機.自動控制主要是利用單片機內(nèi)部定時器實現(xiàn)24 h控制，結(jié)合交換機的具體工作時間，利用軟件設(shè)置合適的工作時間實現(xiàn)對交換機的定時開關(guān)機控制.利用以上2個方法，基本上就可以實現(xiàn)交換機節(jié)能的目的.而采用無線收發(fā)模塊，可以延長控制距離，增強可靠性，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，每個地址線有3種狀態(tài):高、低和懸空，所以可控制的對象最多有3的8次方個，可以實現(xiàn)多通路控制模式;YE－222E實現(xiàn)信號的發(fā)射，送出當前的地址編碼和數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)，當2272與YE－222ER地址相同時，并接收到2個幀以上的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，主要包括單片機最小系統(tǒng)、時間顯示模塊、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個部分:控制器部分和接收部分.控制部分以單片機AT89C51為控制核心，完成定時及鍵盤掃描工作，實時向發(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進行通信，采用動態(tài)LED顯示.接收部分的核心是接受模塊SC2272，可實時接受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行實時控制網(wǎng)絡(luò)交換機的工作狀態(tài).

2 軟件的設(shè)計思想

系統(tǒng)開機運行后經(jīng)過初始化，設(shè)定好當前時間并加以顯示，然后判斷定時標志是否開啟，定時時間與當前時間比較，若相同，執(zhí)行開啟或者關(guān)閉命令.判斷手動操作按鍵是否按下，按下，關(guān)閉定時標志，執(zhí)行按鍵程序，控制交換機的開啟與關(guān)閉，直到定時標志開啟，繼續(xù)執(zhí)行定時程序(見圖2).

圖2 軟件總體設(shè)計流程圖

2.1 軟件設(shè)計模塊

2.1.1 動態(tài)顯示 動態(tài)顯示要求CPU時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間是非常短暫的，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)，不會有閃爍感［2］.動態(tài)程序見圖3所示.

圖3 動態(tài)顯示流程圖

2.1.2 動態(tài)顯示程序清單 對于本設(shè)計而言，基于單片機系統(tǒng)的LED顯示時鐘的調(diào)試，主要集中在對LED顯示部分的調(diào)試以及單片機的定時器和中斷程序的調(diào)試.

動態(tài)顯示調(diào)試

調(diào)試結(jié)果:6個LED順序顯示數(shù)字0～6.

2.2 單獨按鍵程序設(shè)計及按鍵調(diào)試 鍵盤設(shè)計所需要解決的問題是編碼鍵盤和非編碼鍵盤2種類型.鍵盤實際上是一組按鍵開關(guān)的集合，其中每一個按鍵就是一個開關(guān)量輸入裝置.鍵的閉合與否，取決于機械彈性開關(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，便可確定相應(yīng)按鍵是否已被按下.為了使CPU對一次按鍵動作只確認一次，必須排除抖動的影響，可以從硬件及軟件2個方面著手解決［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)省機時;采用軟件方法進行防抖，當?shù)谝淮螜z測到有鍵按下時，先用軟件延時(10～20 ms)，而后再確認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，則確認此鍵確已按下，從而消除了抖動的影響［4］.

程序清單

調(diào)試結(jié)果:1～4號鍵順序按下時，對應(yīng)的發(fā)光點亮.

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

程序清單

調(diào)試結(jié)果:T0產(chǎn)生10 s的定時中斷，當定時時間一到，8個發(fā)光二極管全滅，并持續(xù)延時一段.

3 系統(tǒng)測試及數(shù)據(jù)分析

3.1 距離測試 距離測試如表1所示.

表1 距離測試

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

表2 定時開關(guān)試驗數(shù)據(jù)

表3 手動模式實驗數(shù)據(jù)

3.3 手動模式調(diào)試 手動模式可以隨機控制交換機的工作時間，達到實時有效地利用交換機的目的，如表3所示.

3.4 多通路模式 在試驗一個操作對象的基礎(chǔ)上，筆者進行了多通道測試，用一個單片機控制多個交換機，而且控制對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)就可以實現(xiàn)遠程控制［5］，如表4所示.

表4 多通路實驗數(shù)據(jù)

4 小結(jié)

筆者對節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)交換機的研究方向，主要集中在如何實現(xiàn)其自動控制，利用單片機加一定的外圍電路控制交換機，可實現(xiàn)定時開關(guān)機和手動開關(guān)機.對于定時開關(guān)機，可通過單片機內(nèi)部的定時器實現(xiàn);對于手動開關(guān)機，可通過單片機控制紅外發(fā)射和接收模塊實現(xiàn)遠程控制;在此基礎(chǔ)上，盡可能實現(xiàn)自動開關(guān)機，即檢測到?jīng)]有數(shù)據(jù)流通時實現(xiàn)自動關(guān)機，當檢測到有用戶請求時也能實現(xiàn)自動開關(guān)機，進而實現(xiàn)智能化.這些功能的實現(xiàn)將會節(jié)省很多的人力和物力資源，并且對交換機的智能化發(fā)展將會有一個很大的進步和提升.

［1］楊思宇，王津津.基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計［J］.計算機與應(yīng)用化學，2011，28(6):709－712.

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