【正文】 值需做要求， 經(jīng)變換的信號以差模電壓的形式直接加到電能表的芯片 CS5460 上 ，用 RS 測量流過負(fù)載的電流然后以差模電流的形式加到 CS5460 芯片端上 （如圖） ， 通過輸入的瞬時電壓值和瞬時電流值得到電壓和電流的有效值 ， 單片機(jī)從CS5460 中讀取的瞬時電壓、瞬時電流和瞬時功率等數(shù)據(jù)經(jīng)處理后存在存儲器內(nèi) , 上電后單片機(jī)從 存儲器內(nèi)讀數(shù)據(jù)到內(nèi)存中 ， 再 通過顯示模塊的液晶屏正常顯示所測電壓，電流，功率。 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 引言文本框的格式。 ] 三 系統(tǒng)硬件組成介紹 CS5460 簡介 CS5460是 CRYSTAL公司最新推出的帶有串行接口的單相雙向功率 /電能計量集成電路芯片 ,該芯片比目前比較流行的電子電度表芯片如 AD7750、 AD7755 更容易實(shí)現(xiàn)與微處理器的連接。用 CS5460 可以方便的組成多功能電子式電度表和分布電度表和分布式電能計量管理系統(tǒng) 。 CS5460 是一個高度集成的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它將兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，一個高速能量計算單元和一個芯片上的串行接口結(jié)合起來，他可以用于精確的測量和計算儀器，單相兩線或三線 電能表的應(yīng)用程序 的 能量，瞬時功率， IRMS 和 VRMS。 CS5460 具有 低成本分流或變壓器測量電流接口，與測量電壓 的 電阻分壓器或變壓器。該 CS5460 具有雙向串行接口與微控制器 連接 和一個固定寬度的可編程頻率輸出 同樣 能量。該產(chǎn)品初始化并完全根據(jù)電功能，并包括設(shè)施系統(tǒng)級控制校準(zhǔn)用戶程序的。 該 CS5460旨在從單一經(jīng)營 +5V電源或雙 177。 電源供電，提供一個 30mVRMS至 150mV范圍通道，并提供一個范圍為 150mVRMS電壓通道。 由于是 單供應(yīng)， CS5460適用于一般模式信號。 CS5460 的內(nèi)部組成模塊如下： 一個電流通道可編程增益放大器，其增益為 10 和 50 可選； 前端調(diào)理模塊 電能表芯片 CS5460 模塊 單片機(jī) STC89C52 模塊 液晶顯示模塊 被測交流或直流電壓 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 一個電壓通道固定增益放大器，其增益為 10； 兩個同時采樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 兩個高速數(shù)字濾波器； 兩個可選用的高通濾波器； 一個功率計算引擎； 一個 片內(nèi)電壓基準(zhǔn)； 一個可以檢測電力不足或電源故障的電源監(jiān)視器； 一個持續(xù)監(jiān)視串口通訊的看門狗； 一個內(nèi)部時鐘發(fā)生器； 一個串行接口； 一個電能 /脈沖變換器； 一個校準(zhǔn)用 其內(nèi)部組成模塊如圖 1 所示。 圖 CS5460 內(nèi)部組成模塊 CS5460的引腳分配及功能 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 引腳 名稱 引腳功能 1 XOUT 晶體振蕩器輸出 2 CPUCLK： CPU 時鐘輸出 3 VD+ 數(shù)字電路電源正極 4 DGND 數(shù)字地 5 SCLK 串行時鐘輸入 6 SDO 串行數(shù)據(jù)輸出 7 CS 片選 8 NC 空腳 9 VIN+ 差分電壓正輸入端 10 VIN 差分電壓負(fù)輸入端 11 VREFOUT 參考電壓輸出 12 VREFIN 參考電壓輸入 13 VA 模擬地 14 VA+ 模擬電源正極 15 IIN 差分電流負(fù)輸入端 16 IIN+ 差分電流正輸入端 17 PFMON 電源掉電監(jiān)視輸出 18 NC 空腳 19 RESET 復(fù)位輸入 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） CS5460 的 主要技術(shù)指標(biāo)： 差分電壓輸入范圍： 150mv。 溫度系數(shù)： ＜ 60ppm/℃ 。 功率消耗： ＜ 10mW； 電能計量精度： 在 300∶動態(tài)范圍以上每秒讀取 ％ ； 電壓測量精度：讀數(shù)的 ％ 。 電流測量精度：讀數(shù)的 ％ ； 瞬時功率測量精度：讀數(shù)的 ％。 CS5460的功能 CS5460 可以在單 +5V 電源或雙177。 電源下運(yùn)行，電流通道輸入范圍可為30mVRMS 或 150mVRMS，電壓通道輸入范圍 150mVRMS。 CS5460 可以測量瞬間電流，瞬間電壓，瞬間功率，能量， RMS 電流和 RMS 電壓。測量的結(jié)果是以 24位有符號或無符號數(shù)據(jù)形式輸出的，同滿量程的百分比形式一樣。當(dāng)接收到一個開始轉(zhuǎn)換命令時，測量開始進(jìn)行。當(dāng)計算周期結(jié)束時，狀態(tài)和屏蔽寄存器的 DRDY 被置位。 加電后，該芯片被初始化后開始工作，電流通道和電壓通道的信號被片內(nèi)放大器放大后，通過內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過高通濾波器消除了信號中的直流成分，將之送到能量計算引擎中算出功率和能量值，并存入 CS5460的寄存器中，然后通知 CPU 計算完畢，由 CPU將功率和能量值取走，同時也可輸出可編程的輸出可編程的輸出頻率來。 1)中斷 管腳用來指示轉(zhuǎn)換器發(fā)生了值得注意的事件。這些事件通知系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)和內(nèi)部誤差狀態(tài)。通過把狀態(tài)寄存器與屏蔽寄存器組合產(chǎn)生信號。當(dāng)狀態(tài)寄存器的一個位有效，并且屏蔽寄存器相應(yīng)的位是邏輯 1， 信號被激活。當(dāng)狀態(tài)寄存器的這一位恢復(fù)為無效時，中斷狀態(tài)被清除。 2)清除狀態(tài)寄存器 與其它的寄存器不同，狀態(tài)寄存器的位只能被清除（設(shè)置為邏輯 0）。當(dāng)向狀態(tài)寄存器寫入字時，字中的任何 1 都可以清除狀態(tài)寄存器相應(yīng)的位，其它位保持不變。這可以在不清楚其它位的情況下，清除特定位。這種機(jī)制方便了信號交換，并將丟失未處理事件的危險性減到最小。 3) 激活狀態(tài) 20 INT 中斷輸出 21 EOUT 電能脈沖輸出 22 EDIR 功率方向指示輸出 23 SDI： 串行數(shù)據(jù)輸入 24 XIN 晶體振蕩器輸入 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 激活由配置寄存器的 SI1 和 SI0 位控制，管腳可以被置為低電平（缺省），置為高電平，恢復(fù)邏輯 0（上升沿），或恢復(fù)邏輯 1（下降沿）。 4)看門狗 看門狗（ WDT）提供一種警告系統(tǒng)與微控制器的通訊可能崩潰的手段，通過允許 WDT 產(chǎn)生中斷，微控制器可以從死機(jī)狀態(tài)跳出來。超時被編程為大約 5秒。每次能量寄存器被讀取，遞減計數(shù)都重新啟動。在典型情況下，每秒能量寄存器都被讀取，因此， WDT 不會超時。在將看門狗用在其他方面時，必須能夠保證能量寄存器至少每 5 秒讀取一次。 接地 圖 CS5460 與 STC89C52 單片機(jī)接口電路圖 CS5460 可以在單 +5V 電源或雙177。 電源下運(yùn)行，電流通道輸入范圍可為30mVRMS 或 150mVRMS，電壓通道輸入范圍 150mVRMS。 CS5460 可以測量瞬間電流，瞬間電壓，瞬間功率，能量， RMS 電流和 RMS 電壓。測量的結(jié)果是以 24位有符號或無符號數(shù)據(jù)形式輸出的，同滿量程的百分比形式一樣。當(dāng)接收到一個開始轉(zhuǎn)換命令時，測量開始進(jìn)行。當(dāng)計算周期結(jié)束時，狀態(tài)和屏蔽寄存器的 DRDY 被置位。 加電后，該芯片被初始化后開始工作，電流通道和電壓通道的信號被片內(nèi)放大器放大后，通過內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通 過高通濾波器消除了信號中的直流成分，將之送到能量計算引擎中算出功率和能量值，并存入 CS5460的寄存器中，然后通知 CPU 計算完畢，由 CPU將功率和能量值取走，同時也可輸出可編程的輸出可編程的輸出頻率來。 SCS5460 寄存器配置 CS5460 內(nèi)部集成了包括偏置寄存器，增益寄存器，脈沖速率寄存器和參數(shù)寄存器等 16 個寄存器，還集成了串行口發(fā)送寄存器，串行口接受寄存器和一個命令解釋狀態(tài)機(jī)，用于完成 CS5460 的設(shè)置，采集數(shù)據(jù)的存儲和串行輸入輸出的 SDI SDO SCLK CS5460 /RESET /INT /CS STC89C52 INT1 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 控制，圖 為內(nèi)部寄存器分配圖。 此命令通知狀態(tài)機(jī)，一個寄存器的訪問是必需的。在讀取地址教育署到輸出緩沖區(qū)，由 SCLK 時鐘了。在寫數(shù)據(jù)移入輸入緩沖器到第 24SCLK 的處理登記。 W/ R寫入 /讀控制 0 =讀寄存器 1 =寫入寄存器 注冊地址位。二進(jìn)制編碼的 0到 31。所有寄存器都是 24位 地址名稱的說明 00000 配置寄存器 00001 電流偏移校準(zhǔn) 00010 電流增益校準(zhǔn) 00011 電壓偏移校準(zhǔn) 00100 電壓增益校準(zhǔn) 00101 數(shù)轉(zhuǎn)換整合以上（ N） 00110 脈沖率用于校準(zhǔn) /規(guī)模的能量頻率 00111 最后電壓值 01000 最后權(quán)價值 01001 最后的總能量值 01011 RMS 電流值 01100 RMS 電壓值 01101 定時基校正 01110 內(nèi)部只使用? 01111 狀態(tài)寄存器 10000 保留 10111 保留 11000 內(nèi)部只使用? 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 11001 內(nèi)部專用? 11010 中斷屏蔽寄存器 11011 內(nèi)部專用? 11100 保留 11111 保留 CS5460的工作過程 在 CS5460 執(zhí)行 的是瞬時 電流，瞬時電壓，瞬時電力， 能量 ， RMS 電流和 RMS電壓 的測量 。這些測量 是以 24位有符號和 完整規(guī)模的 無符號數(shù)據(jù)格式作為 輸出 。 圖 寫時序 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 圖 讀時序 寄存器讀寫命令如下： 其中， W／ R 為 0 讀寄存器，為 1 寫寄存器， RA（ 0～ 4）寄存器地址說明如下： 00000：配置寄存器， 00001：電流偏移校準(zhǔn)， 00010：電流增益校準(zhǔn)， 00011：電壓偏移校準(zhǔn)， 00010：電壓增益校準(zhǔn)， 00101：轉(zhuǎn)換次數(shù)， 00110：能量， 00111：最新電流， 01000：最新電壓， 01001：最新功率， 01111：狀態(tài)寄存器， 10000：交流電流偏移寄存器， 10001：交流電