【正文】 度為 275ms 的低頻脈沖，直接驅(qū)動步進馬達或電子式脈沖計數(shù)器，以顯示電能值。 FOUT 輸出較高頻率的脈沖，可用來作校準等。通過選擇工作模式，可以使FOUT 只輸出與通道 1 的信號成比例，或只與通道 2 的信號成比例的脈沖信號。 3． AD7750 有功測量計算 設 u t 、 i t 為某一線性常無源負載的端口電壓、電流，則 u t 、 i t 為同一周期的時間函數(shù)，負載的瞬時功率 p t u t i t ，若將 u t 、 i t 作為兩個模擬 信號輸入 AD7750，根據(jù) AD7750 的轉(zhuǎn)換特性，其輸出頻率 Fm 與負載的瞬時功率成正比： Fm K u t i t K p t 。由于負載在任意時間 T 內(nèi)所消耗的有功電度為瞬時功率在時間 T 內(nèi)的積分： , 若將該公式離散化可表示為：，由此可見，要測量任意時間 T 內(nèi)負載消耗的有功電度，只要對 AD7750 的輸出頻率在時間 T 內(nèi)進行計數(shù)即可。式中 K 為與 AD7750 的設置和調(diào)節(jié)有關的常數(shù)。 器 微控制器（ MCU， Microcontroller Unit）是 IC 卡電能表的核心。所謂微處理器，就是利用超大規(guī)模集成工藝，把原 來體積很大的中央處理單元 CPU 的復雜電路，制成一片或幾片集成電路芯片上，這種微縮的具有 CPU 功能的大規(guī)模集成電路被稱為微處理器，也稱單片機。 單片機控制顯示電路，將系統(tǒng)中要顯示的總的用電量，剩余金額等信息通過I/O 口線傳送到 LCD 顯示電路。 單片機還完成 IC 卡和表內(nèi)存儲器的讀寫操作及其他各種數(shù)據(jù)的處理，并協(xié)調(diào)、控制表內(nèi)的其他邏輯模塊。 單片機控制各設備的軟件程序見附錄一。 目前流行的單片機種類很多， 51 系列就有數(shù)十種，但是為了更好的完成系統(tǒng)的要求選擇的單片機應滿足速度快、功耗低、電磁兼容性能好、體積小 等優(yōu)點。為了充分利用單片機的硬件資源，減少系統(tǒng)的成本，最大限度的降低系統(tǒng)功耗，在眾多單片機中，本設計選擇了 ATMEL 公司的 AT89C2051 單片機。 AT89C2051 的標準特性如下： 2K 字節(jié)閃存， 128 字節(jié) RAM， 15 個 I/O 口，兩個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，一個精準模擬比較器，芯片級振蕩器和時鐘電路。另外， AT89C2051 用靜態(tài)邏輯設計，可在低至 0HZ 下工作，支持兩種軟件可選節(jié)能模式?？臻e模式下 CPU 不工作，而 RAM，定時器 /計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。微 功耗模式（ powerdown mode 下保存 RAM 的內(nèi)容，但凍結(jié)振蕩器，禁止其它所有的芯片功能，直到下一個硬件復位到來。由于 2051 內(nèi)部設計全靜態(tài)工作，所以允許工作的時鐘為 0～ 20MHz,也就是說，允許在低速工作時，不破壞 RAM 內(nèi)容。相比之下，一般 8031 對最低工作時鐘限制為 ，因為其內(nèi)部的 RAM 是動態(tài)刷新的。 89C2051 不允許構(gòu)造外部總線來擴充程序 /數(shù)據(jù)存儲器，所以它也不需要 ALEPSEN、 RD、 WR 一類的引腳。 : VCC：電源電壓 GND：接地 P1 口： P1 口是一 8 位雙向 I/O 口。口引 腳 ～ 提供內(nèi)部上拉電阻。 部上拉電阻。作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入 AIN0 和反相輸入（ AIN1 。P1 口 圖 89C2051 引腳圖 輸出緩沖器可吸收 20mA 電流并能直接驅(qū)動 LED 顯示。當 P1 口引腳寫入“ 1”時 ,其可用作輸入端。當引腳 ～ 用作輸入并被外部拉低時 ,它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流 IIL 。 P1 口還在閃速編程和程序校驗期間接收代碼數(shù)據(jù)。 P3 口： P3 口的 ～ 、 是帶有內(nèi)部上拉電阻的七個雙向 I/0 引腳。 用于固定輸入片 內(nèi)比較器的輸出信號，并且它作為一通用 I/O 引腳而不可訪問。 P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。當 P3 口引腳寫入“ 1”時 ,它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時 ,被外部拉低的 P3 口引腳將用上拉電阻而流出電流 In 。 P3 口還用于實現(xiàn) AT89C2051 的特殊功能 ,如表 所示。 表 P3 口引腳的功能介紹 引腳 功能特性 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 外中斷 0 外中斷 1 T0 定時 /計數(shù)器 0 外部輸入 T1 定時 /計數(shù)器 1 外部輸入 P3 口還接收一些用于閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 RST：復位輸入。 RST 一旦變成高電平 ,所有的 I/O 引腳就復位到“ 1”。當振蕩器正在運行時 ,持續(xù)給出 RST 引腳兩個機器周期的高電平便可完成復位。每一個機器周期需 12 個振蕩器或時鐘周期。 XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。 XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出 編程方法：要對 AT89C2051 進行編程，推薦使用以下方法。 ： 在 VCC 和 GND 引腳之間加上電源。 設置 RST 和 XTAL1 為 GND 電平。 其它引腳置空，等待至少 10ms 以上。 置 RST 引腳為高電平，置 引腳為高電平。 、 、 、 正確組合加上邏輯高“ H”或“ L”電平即可對 PEROM進行編程操作。 000H 地址單元對 輸入數(shù)據(jù)代碼字節(jié)。 RST 端為 +12V，激活編程。 次來編程 PEROM 陣列中的一字節(jié)或加密位，寫字節(jié)周期是自身定時的，一般需 。當校驗已編程的數(shù)據(jù) ,使 RST 從 +12V 降到邏輯電平“ H” ,置 引腳到正確的電平即可從 P1 口讀取數(shù)據(jù)。 ,使 XTAL1 引腳正脈沖跳變一次 ,使地址計數(shù)器加 1,在 P1 口輸入新的數(shù)據(jù)字節(jié)。 5 至 8，可對整個 2K 字節(jié)陣列全部編程 ,直到目標文件結(jié)束。 : 置 XTAL1 為低“ L”電平 置 RST 為“ L”電平 置空所有其它 I/O 引腳 關閉 VCC 電源 IC 卡的選擇 IC 卡是電能表和售電管理系統(tǒng)之間聯(lián)系的媒介，用戶和管理部門之間供購電也是通過 IC 卡傳遞信息的方式進行聯(lián)絡，從而完成對電表的初始化。用戶購電、管理部門送電等操作，實現(xiàn)用戶用電的過程管理。 IC 卡還將用于存儲用戶的用電及購 電信息、總的用電量、剩余金額等信息。 智能卡屬于半導體卡。半導體卡片采用微電子技術進行信息的存儲、處理。按照其組成結(jié)構(gòu)，智能卡可以分為一般存儲卡、加密存儲卡、 CPU 卡和超級智能卡。、、按照數(shù)據(jù)讀寫方式，智能卡又可分為接觸式 IC 卡和非接觸式 IC 卡兩類：、 SLE4428 是 Siemens 公司設計的邏輯加密 IC 卡，容量為 1k 8Bit，設有兩個字節(jié)的密碼。只有通過了密碼驗證，才可以對 IC 卡內(nèi)沒有設置寫 / 擦除保護的內(nèi)容進行寫 / 擦除操作。該卡內(nèi)部含有錯誤計數(shù)器 EC ，錯誤計數(shù)器總是可以被寫的。 如果連續(xù) 8 次校驗密碼不成功， IC 卡將自動被鎖死，數(shù)據(jù)只能讀出，不能再對數(shù)據(jù)進行寫 / 擦除操作，也不可以再校驗密碼。每個字節(jié)都可以單獨的設置寫 / 擦除保護，一旦設置了寫 / 擦除保護功能，這個字節(jié)的數(shù)據(jù)就不能再寫 / 擦除了，而且寫保護功能只能設置一次。除了密碼區(qū)，其它所有字節(jié)在任何時候都可以讀出。圖 是 SLE4428 IC 卡芯片的引腳定義，表 是各個引腳功能解釋。 圖 SLE4428 引腳定義 表 SLE4428 IC 卡引腳功能 引腳 符號 功能 C1 VCC 工作電壓 C2 RST 復位信號 C3 CLK 時鐘信號 C5 GND 地 C7 I/O 數(shù)據(jù)線 C C C8 NC 空余 SLE4428 IC 卡的功能描述 1） SLE4428 容量為 1Kbytes, 地址空間由 01023。 2）所有數(shù)據(jù)除密碼外 , 在任意情況下均可被讀出 , 密碼在核對正確后可以被讀出。 3）所有數(shù)據(jù)包括密碼本身在核對正確密碼后可以寫入或更改。 4）所有數(shù)據(jù)都可以按字節(jié)進行寫保護，寫保護后數(shù)據(jù)固化，任何情況下不可更改。 5）有一個密碼出錯計數(shù)器。地址是 1021。初始值為 8,密碼核對出錯一次 ,便 減 1。若計數(shù)器值為 0,則整張卡的數(shù)據(jù)被鎖死 ,只可讀出 ,不可寫入或更改且無法繼續(xù)核對密碼 。若不為 0,則只需有一次核對正確 ,計數(shù)器將恢復為初始值。操作時序分析 SLE4418/SLE4428 IC 卡通過三線串行總線性與芯片接口進行信息交換。數(shù)據(jù)在程序控制器統(tǒng)一協(xié)議下，進行數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)換與安全邏輯校驗。（ 1）復位與復位應答 IC 卡在上電時，芯片進入到上電復位狀態(tài)（ POR）， POR 由一個復位操作（ Reset）終止。當 RST 引腳由“ 0”狀態(tài)變換變換為“ 1”狀態(tài)時結(jié)束。復位時，將終止所有當前操作命令。 上電復位（ POR）后，地在寫數(shù)據(jù)或刪除數(shù)據(jù)前，必須先進行一次讀操作。芯片復位時，地址計數(shù)器偏移置被設置為“ 0”，第一個數(shù)據(jù)位出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線（ I/O）上中 圖 復位與復位應答（ 2）命令輸入邏輯 SLE4418/SLE4428 共有 5 條控制命令， SLE4428 另有 3 條密碼操作命令，如表所列。 PSC 的第一個字節(jié) 1 0 1 1 0 0 1 1 255 一個字節(jié)的驗證碼 驗證 PSC 的第二個字節(jié) 由表可看出，每條命令由 6 位控制位， 10 位地址位和 1 個字節(jié)數(shù)據(jù)組成。進行寫數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)字節(jié)即是所要寫入數(shù)據(jù)，可 見 SLE4418/SLE4428 不能進行一次性多字節(jié)數(shù)據(jù)，可見 SLE4418/SLE4428 不能進行一次性多字節(jié)寫操作；讀數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)忽略不計，一次性可讀出多字節(jié)。當 RST 由“ 0”狀態(tài)變?yōu)椤?1”狀態(tài)，CLK 由“ 0”狀態(tài)變?yōu)椤?1”狀態(tài)時命令輸入邏輯啟動。命令輸入完成后，設置 RST為“ 0”狀態(tài)，時序如圖所示 圖 命令輸入時序 （ 3）寫操作 /刪除操作邏輯 對 IC 卡進行寫操作，意味著數(shù)據(jù)位由“ 1”狀態(tài)變?yōu)椤?0”狀態(tài)；刪除操作意消味著數(shù)據(jù)位由“ 0”狀態(tài)變?yōu)椤?1”狀態(tài)。 SLE4418/SLE4428 IC 卡在進 行寫操作與刪除操作時，時鐘（ CLK）必須進行延續(xù)。一般來說，單獨寫操作或者單獨刪除操作，數(shù)據(jù)輸入后，時鐘須延續(xù) 103 個脈沖，數(shù)據(jù)刪除后立即進行寫操作則需要延續(xù) 203 個時鐘脈沖。 SLE4418/SLE4428 IC 卡具有三種擦寫操作，即刪除操作后立即寫操作、單獨寫操作與單獨刪除操作三種方式。如圖所示。寫保護位時，只須將數(shù)據(jù)重寫一次，當?shù)诙螌懭霐?shù)據(jù)與前一次寫入數(shù)據(jù)相同時，設置保護位。保護位一旦設置便不能更改。 圖 寫、刪除時序 （ 4）讀操作邏輯 按表 2 配置好讀命令后，輸入命令即啟動讀操作。當 CLK 為“ 0”狀態(tài)變?yōu)椤?1”狀態(tài)時，第一位數(shù)據(jù)出現(xiàn)在 I/O 數(shù)據(jù)線上，此后每個 CLK 脈沖即接收 1位數(shù)據(jù)。接收 8 位或 9 位數(shù)據(jù)（帶保護位時，第 9 位為保護位）時即為 1 個字節(jié)。每讀完 1 個字節(jié)， IC 卡地址計數(shù)器偏移量自動加 1。當 RST 為“ 0”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤?1”狀態(tài)時，讀操作結(jié)束。讀時序邏輯如圖所示 圖 讀時序邏輯 5 密碼校驗邏輯 SLE4428IC 卡具有 2 個字密碼保護字節(jié)（地址偏移量分別為 102 1023）以及 1 個錯誤計數(shù)器（地址偏移量為 1021）。如果沒有進行密碼校驗，則 SLE4428IC卡只能讀出，不能寫入， 也