【正文】 點是采用乘法器 ,根據(jù)所依托的乘法器為模擬的還是數(shù)字的分為模擬乘法器型電子電能表和數(shù)字乘法器型電子電能表。 微電子技術和計算機技術的高速發(fā)展是電子式電能表迅速進步、日益成熟的主要技術支撐。準確度高、可靠性高的元器件以及大規(guī)模集成電路等的采用，使電子式電能表的使用壽命、準確度、穩(wěn)定度等技術指標均顯著改善。 電子式多功能多用戶電能表由于準確度高、功能擴展性強、易于實現(xiàn)多費率和通信等一系列優(yōu)點，較好解決了機械表長期以來難以解決的諸多問題，將會在現(xiàn) 代化電能計量與管理中逐步占據(jù)主導地位。 本文給出基于 AT89C52 單片機 的 一種新型單相 多用戶 電能表設計，電能計量準確。該電能表具有 八段數(shù)碼管 顯示，功耗低 ，掉電后自動存儲數(shù)據(jù) 的特點。 課題的研究內(nèi)容與意義 電子式多用戶多功能電能表適用于城市、農(nóng)村供電部門對居民用戶供電進行計量管理 ，電子式電能表計量準確、易于安裝。機械式電能表對安裝有嚴格的要求，若懸掛水平偏差大，將造成電能表的安裝位置與垂直的 角度不一，使電能計量失衡，造成計量不準，慢走、停走、不走的結果。而電子式電能表是一種靜止的計量方式，不存在機械 旋轉設備，所以電子式電能表不管怎么安裝，電能計量都是誤差比較小的。 電子式多用戶多功能電能表，具有測量精度高，過載能力強，功率消耗低，性能穩(wěn)定可靠，體積小，重量輕，操作方便；易于實現(xiàn)管理， 適應工業(yè)、農(nóng)業(yè)、民用等不同用戶群體用電 測量的 需求 。 二 設計任務 該課程設計任務要求完成是基于 AT89C51 單片機的多用戶電子式電能表的設計與調(diào)試。其中包括硬件設計、軟件設計和程序調(diào)試兩部分。 硬件設計 硬件設計包括單片機的整體設計、顯示單元的設計、掉電保護單元的設計以及脈沖發(fā)生電路的設計。 軟件設計 軟件 設計包括用 C8051F360單片機及匯編或 C語言編寫用戶電量顯示程序，并具有掉電保存功能。主函數(shù)和各子函數(shù)的流程圖及其說明等。 設計目的 （ 1）通過計算機編程實現(xiàn)多用戶電子式數(shù)碼顯示電能表的功能。 （ 2）本次設計用戶數(shù)為八戶，即實現(xiàn)八位用戶循環(huán)顯示電能量。同時，基于 E2PROM 24C16 芯片實現(xiàn)單片機的掉電數(shù)據(jù)保護。 設計要求 （ 1） 基于 AD7755 芯片實現(xiàn)電能脈沖的發(fā)生； （ 2） 應用單片機 C8051F360 編制程序完成脈沖的讀取、計數(shù)、計算、存儲、送顯示等功能； （ 3） 、應用 74HC164 及八段譯碼顯 示器完成數(shù)據(jù)的顯示； （ 4）、應用 E2PROM 24C16 完成數(shù)據(jù)的定時寫入以防停電時數(shù)據(jù)丟失。 三 設計內(nèi)容 硬件電路設計 系統(tǒng)框架 圖一 系統(tǒng)結構圖 總體概述：本文硬件設計主要由 MCU 模塊、顯示模塊、 AT24C16 掉電保護模塊部分組成。由撥碼開關產(chǎn)生的 脈沖信號 傳 送給單片機， AT89C52 單片機對方波信號進行采集和計數(shù)， P0 和 P2 口同時工作即可對 8 戶電能脈沖進行采集與計數(shù) ，輪流采集并計數(shù)其脈沖信號，將電量存儲到非易失存儲器中，以防電量丟失。整個電表采用分時方式，并通過八段數(shù)碼管輪流顯示用戶使用的電量數(shù)據(jù)。 AT89C52 組成的 MCU 模塊控制所有芯片的工作、截止及計算和模塊的顯示，顯示模塊采用 74HC164 和 LED 數(shù)碼管的連接模塊，正常顯示當前測量的用戶、相應用戶的電能值等；存儲模塊采用AT24C16，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲，可以做到掉電不丟失數(shù)據(jù)，還可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)參數(shù)的實時記錄，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對電能等電參量測量、顯示及采集處理的目的。多用戶電子式電能表硬件結構總體框圖如圖一所示。 核心芯片部分設計 核心芯片部分原理圖如下： 圖一 CPU 外圍電路的設計 AT89C52 芯片概述 ： AT89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，片內(nèi)含有 8K 字節(jié)的可反復擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM） 。 器件采用了Atmel 公司高密度 、 非易失性存儲器技術 生產(chǎn) 制造，與 標準 MCS－ 51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元 ，使得 AT89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案 。功能強大的 AT89C52 單片機適用于較為復雜控制的場合。 主要性能參數(shù)： （ 1）與 MCS51產(chǎn)品指令 和引腳完全兼容。 （ 2） 8K字節(jié)可重擦寫 Flash閃速存儲器。 （ 3） 1000次擦寫周期。 （ 4）全靜態(tài)操作： 0Hz24MHz。 （ 5）三級加密程序存儲器。 （ 6） 256 8字節(jié)內(nèi) RAM。 （ 7） 32個可編程 I/O口線。 （ 8） 8個中斷源。 （ 9）可編程串行 UART通道。 （ 10）低功耗空閑和掉電模式。 AT89C52 口資源分配： RST 是 AT89C52 的復位端口，復位電路如圖 所示。 當 MCS5l 系列單片機的復位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作 。 設計中選用的晶振是 12MHZ XTAL1：振蕩反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩反相放大器的輸出端。晶振電路如圖 。在晶振電路中電容 C11和 C12起到幫助起振的作用，通常情況下選擇 30pf。 外部訪問允許，欲使 CPU僅訪問外部數(shù)據(jù)存儲器（地址 0000HFFFFH），____EA 端必須保持低電平（接地）；如果 EA端為高電平（接 VCC端）， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 P0、 P P2口資源的應用： 24C04_SCL 24C04_SD 74LS165_CLK/_____LD 74LS164_CLK 74LS164_AB 74LS165_CLK ATT7022_DIOUT ATT7022_DIN ATT7022_SCLK ATT7022_CS 74LS165_DB T0 定時器，用于控制各用戶的數(shù)據(jù)顯示時間 T2 定時器，用于鍵盤掃描間隔的控制 AT89C52 常用功能介紹： （ 1）內(nèi)部程序存儲器 AT89C52 芯片中共有 8K 個單元，用于存儲程序，原始數(shù)據(jù)或表格，稱為程序存儲器，簡稱內(nèi)部 ROM。 （ 2）并行 I/O 口 AT89S52 芯片內(nèi)部有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。 （ 3）串行口 AT89C52 有一個全雙工的串行口，以實現(xiàn)單片機和其他設備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能比較強，既可作為全雙工 異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位寄存器使用。 （ 4）中斷 AT89C52共有 6個中斷向量；兩個外部中斷（ INT0和 INT1）， 3個定時器中斷（定時器 0， 1， 2）和串行口中斷，比 51單片機多了定時器 2。這些中斷源可通過分別設置專用寄存器 IE的位置位或清 0來控制每一個中斷的允許或禁止， IE也有一個總禁止位 EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。 定時器 2是一個 16位定時 /計數(shù)器，它既可以當作定時器使用，也可以作為外部計數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器 T2CON的 C/T2位選擇； 定時器有三種工作方式：捕獲方式 ，自動重載方式（向上或向下計數(shù)）方式或波特率發(fā)生器方式，工作方式有 T2CON的控制位來選擇。 24C04 芯片概述： Microchip 公司的 24C04B/08B 是 4K 或 8K 位電可擦除PROM。芯片有兩個或者 4 個 256 8 位存儲器構成，并具有兩線串行接口?？稍陔娫吹偷? 的條件下工作，等待電流和額定電流分別僅為 5uA 和1mA。 24C04B/08B 還具有 16 個字節(jié)數(shù)據(jù)的頁面寫能力。 24C04B/08B 提供標準的八腳 DIP、 8 引線或者 14 引線 SOIC 封裝。 芯片特點： （ 1）可在低到 的單電源供電條件下工 作。 （ 2）低功耗 CMOS 技術： —— 額定電流的典型值為 1mA。 —— 電源條件下，等待電流典型值為 10uA。 —— 電源條件下，等待電流典型值為 5uA。 （ 2）有兩個或者四個 256 字節(jié)塊 {(2 256 8)和（ 4 256 8） }構成。 （ 3）輸入端接有施密特觸發(fā)器和濾波器，用以抑制噪聲。 （ 4）消除接地沖激的輸出斜率控制。 （ 5）兩線串行接口總線，與 I2CTM兼容。 （ 6） 100KHz（ ）和 400KHz（ 5V）兼容。 （ 7）自定時寫周期（包含自動擦除）。 （ 8） 16 個字節(jié)的頁面寫緩沖器 。 （ 9）頁面寫周期的典型值為 2ms。 （ 10）整個存儲器具有硬件寫保護。