【正文】 相關(guān)內(nèi)容以及它們的實(shí)際應(yīng)用關(guān)鍵詞：STC12C5410單片機(jī) CS5460A芯片 電量參數(shù)ABSTRACTABSTRACT Intelligent digital display meter is a kind of electronic measuring instrument which measures external signals from voltage, current, pressure and outputs the measurement results in digital simultaneously. Due to its objective display of the measurement results, intelligent digital display meter has replaced the pointer based meter in many fields. This paper discussed how to design an intelligent digital display meter, which can measure the signals from voltage, current and power, displays the measured results in LED panel, and the entire operation states of it are controlled by a SCM. works out the design and connection between the STC12C5410SCM, Electric energy metering IC chipCS5460A, Multiplexer selects the analog switch chipCD4051, interface chip of LED panel and keyboardBC728, shift register chips74HC595 and other related content about design and connection related to the system circuit module, schematic, PCB plans, C language programming and their application.Keyword: STC12C5410singlechip microputer CS5460A chip Electrical Parameters 目錄 i目錄第一章 緒論 1 設(shè)計(jì)背景及其意義 1 本課題在境內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì) 1 1 本課題的發(fā)展趨勢(shì) 2 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 3 主要完成的任務(wù) 3 3 3第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 5 5 6 單片機(jī)的簡(jiǎn)介與本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇 6 單片機(jī)系統(tǒng)電路 9 系統(tǒng)采樣測(cè)量電路的設(shè)計(jì) 9 電流電壓互感器的選擇 9 三相電流電壓選通電路的設(shè)計(jì) 10 負(fù)電壓供電設(shè)計(jì) 12 采樣電路設(shè)計(jì) 14 鍵盤顯示電路的設(shè)計(jì) 18 各種顯示器件的介紹和選擇 18 顯示電路的設(shè)計(jì) 19 74HC595芯片 22 系統(tǒng)電源電路的設(shè)計(jì) 25 本章小結(jié) 25第三章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 26 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)要 26 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)思路 27 CS5460A的軟件設(shè)計(jì) 28 CS5460A的操作遠(yuǎn)原理 28 CS5460A的初始化設(shè)計(jì) 29 CS5460A讀寫過(guò)程 31 BC7281A的軟件設(shè)計(jì) 32 BC7281的指令格式 32 BC7281A的讀寫 33 BC7281A的初始化 34 顯示設(shè)計(jì)軟件編程 34 鍵盤設(shè)計(jì)軟件編程 35 浮點(diǎn)數(shù)處理程序 35 本章小結(jié) 36第四章 結(jié)論 36致謝 37參考文獻(xiàn) 39附錄 I 第一章 緒論 3第一章 緒論 設(shè)計(jì)背景及其意義 隨著社會(huì)的發(fā)展社會(huì)對(duì)電力的需求量逐漸增加，從機(jī)械化的流產(chǎn)線到普通老百姓的家庭都已經(jīng)離不開電力了。摘要 智能數(shù)顯表是一種對(duì)外來(lái)的電壓，電流，壓力等信號(hào)進(jìn)行測(cè)量同時(shí)用數(shù)字形式輸出測(cè)量結(jié)果的電子測(cè)量?jī)x表。人們也越來(lái)越注重了節(jié)約電能，高效率的利用電能。該智能數(shù)顯表操作方便，客觀性高，易于改善，只需改變適當(dāng)?shù)挠布蛙浖绦蚓涂梢詼y(cè)量電流，電壓，電能，功率等參數(shù)。 在國(guó)內(nèi)，由于受到我國(guó)電力工業(yè)飛速發(fā)展的影響，電量參數(shù)測(cè)試儀的研制水平也在不斷提高，如以深圳科陸公司為代表的CL302 系列三相電量測(cè)量?jī)x表檢測(cè)裝置，南京丹迪克公司的DK 系列三相電測(cè)量?jī)x表檢測(cè)裝置，電能計(jì)量以及西安亞川電力科技有限公司的一系列可編程智能電測(cè)表，發(fā)展到多功能可檢測(cè)電壓、電流、功率、頻率、相位等多種功能的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀器，但這些產(chǎn)品一方面存在體積大，重量重，操作繁瑣成本價(jià)格也較高，另一方面在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性還需進(jìn)一步改進(jìn)完善提高，所以電能計(jì)量是今后電力市場(chǎng)改革的核心。這一代儀器功能簡(jiǎn)單，精度低響應(yīng)速度慢。 第三代就是智能儀表。 另外，虛擬儀器的出現(xiàn)及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，己給儀器儀表產(chǎn)業(yè)指明了一個(gè)發(fā)展方向，儀器標(biāo)準(zhǔn)逐漸向計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)靠攏。目前，高精度的電量檢測(cè)和校驗(yàn)儀器儀表已經(jīng)與計(jì)算機(jī)、軟件、大規(guī)模集成電路、甚至是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的聯(lián)系越來(lái)越緊密，因此，研制出虛擬式電量檢測(cè)和校驗(yàn)儀器作為未來(lái)的一種新型儀器，它的誕生已經(jīng)為時(shí)不遠(yuǎn)了[1]。 該智能數(shù)顯表適用于三相四線制交流電路的電流，電壓參數(shù)的測(cè)量。模擬開關(guān)電路選通三相電路的某一相電流和對(duì)應(yīng)的一相電壓。 圖 系統(tǒng)原理框圖 系統(tǒng)的工作原理為：被測(cè)三相交流電流電壓信號(hào)首先經(jīng)過(guò)電流電壓互感器隔離變換，再經(jīng)過(guò)電流電壓輸入變換電路，變換為CS5460A 模擬電流通道和模擬電壓通道能識(shí)別能承受的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)模擬開關(guān)選通三相電流的某一相電流送入CS5460A 的模擬電流輸入通道，且同時(shí)選通三相電流所對(duì)應(yīng)的一相電壓送入模擬電壓輸入通道。在這里，不得不先簡(jiǎn)單的介紹一下幾種常用的8單片機(jī)。 應(yīng)用最廣的8位單片機(jī)還是Intel的51系列單片機(jī)。雖然有轉(zhuǎn)強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)電壓，但I(xiàn)/O口使用不比51單片機(jī)方便。 STC12C5410單片機(jī)是對(duì)傳統(tǒng)的8051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行改進(jìn)后推出的新一代超強(qiáng)抗干擾，高速，低功耗的單片機(jī)。單時(shí)鐘工作頻率的范圍是035MHz，平均指令運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)8051 快815倍，加上工作效率可到35MHz，比12MHz 的標(biāo)準(zhǔn)8051 綜合要快近30倍。 4. 用戶應(yīng)用程序空間：12K 字節(jié)，STC12C5410 為2KB EEPROM，F(xiàn)LASH 程序空間為10K。每個(gè)I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不得超過(guò)55mA。并提高了運(yùn)行速度 9. 看門狗，STC12C5410 系列單片機(jī)芯片內(nèi)置了一個(gè)14 位的硬件看門狗定時(shí)器，從而可以省去外接專門的看門狗定時(shí)器，定時(shí)器不用內(nèi)置看門狗時(shí)，可以和8051 一樣使用。圖 單片機(jī)管腳圖 單片機(jī)系統(tǒng)電路 在單片機(jī)系統(tǒng)中，一般在單片機(jī)內(nèi)的引腳XTAL1和XTAL2之間接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容，這樣就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，由于在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，外接一個(gè)晶振后，構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生震蕩時(shí)鐘脈沖。：圖 STC12C5410的復(fù)位電路 系統(tǒng)采樣測(cè)量電路的設(shè)計(jì) 電流電壓互感器的選擇 電流互感器是利用電磁感應(yīng)原理改變電流量值的一種器件，它是由閉合的鐵心和繞組組成。當(dāng)在一次繞組上施加一個(gè)電壓U1時(shí)，在鐵心中就產(chǎn)生一個(gè)磁通φ，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個(gè)二次電壓U2。 由于電流互感器輸出的是電流值，而CS5460A的輸入通道只讀取電壓值，所以我們需要把電流互感器輸出的電流值轉(zhuǎn)化為電壓值，電流輸入電路是用來(lái)完成此任務(wù)的。 CD4051B是八選一模擬開關(guān)，用三個(gè)二進(jìn)制輸入信號(hào)控制端A,B,C來(lái)選擇八個(gè)模擬通道中的任一個(gè)為“ON”狀態(tài)。 CD4051的連接圖 負(fù)電壓供電設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)用ICL7660對(duì)CD4051 的VEE 管腳提供負(fù)電壓，ICL7660是由Intersil公司開發(fā)的，CMOS結(jié)構(gòu)的電壓反轉(zhuǎn)模塊。 ICL7660內(nèi)包括一個(gè)直流電源調(diào)節(jié)單元，RC振蕩單元，電壓轉(zhuǎn)換電源，四個(gè)輸出用的功率MOC管和 一個(gè)邏輯單元。當(dāng)C=l00pF 時(shí)，f≈lKHz；C=1000pF 時(shí)，f≈100Hz。它可以精確測(cè)量和計(jì)算有功電能、瞬時(shí)功率、IRMS 和VRMS ，用于研制開發(fā)單相2 線或3 線電表 ICL7660的連接圖 CS5460A可以使用低成本的分流器或互感器測(cè)量電流，使用分壓電阻或電壓互感器測(cè)量電壓。在自引導(dǎo)模式中，CS5460A 從一個(gè)外部EEPROM 中讀取校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和啟動(dòng)指令。%； 12mW； ： VA+=+5V,VA=0V。 本次設(shè)計(jì)CS5460A 。小電流下可以驅(qū)動(dòng)每光，發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短，體積小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長(zhǎng)。 LED點(diǎn)陣顯示器件是由好多個(gè)發(fā)光二極管組成的。使用時(shí)直接編寫軟件程序按一定的時(shí)序驅(qū)動(dòng)即可。不過(guò)它的價(jià)格比1602液晶貴了很多[6]。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一段筆畫或點(diǎn)就發(fā)亮，從而形成不同的發(fā)光字符?？梢院透鞣N驅(qū)動(dòng)電路配合，適合于任何尺寸的數(shù)碼管。BC7281A的主要特點(diǎn)如下： 位或16 位數(shù)碼管顯示或64/128 只獨(dú)立LED； 鍵鍵盤接口內(nèi)含去抖動(dòng)功能； 種鍵盤工作模式，適應(yīng)不同應(yīng)用需求； 4. 獨(dú)具光柱譯碼方式，可獨(dú)立控制兩條段光柱顯示； ； ，閃爍速度軟件可調(diào)； ，可配合各種形式的驅(qū)動(dòng)電路； ； ； 線高速串行接口 ： BC7281的引腳圖 各個(gè)引腳功能描述如下：DAT：串行通訊數(shù)據(jù)端，雙向數(shù)據(jù)傳輸口，作為輸出時(shí)需外接上拉電阻。VCC,GND：電源正負(fù)端。SDAT：外接段驅(qū)動(dòng)移位寄存器數(shù)據(jù)端,低位在前。由于第0～7 位與第8～15 位共用一組驅(qū)動(dòng),故第8～15 位顯示不能單獨(dú)控制閃爍屬性相應(yīng)的數(shù)據(jù)位為1 時(shí),表示該位正常顯示。 5. 鍵值鎖存寄存器(13H) :只讀寄存器。16H、17H 為光柱譯碼器,18H 為段尋址譯碼器,可獨(dú)立控制每個(gè)顯示段。 BC7281A的振蕩電路 BC7281的復(fù)位電路 芯片的RST 引腳為復(fù)位端,因?yàn)锽C7281A 的內(nèi)部有上電復(fù)位電路,在一般情況下不需要特殊的復(fù)位電路只需將RST 引腳直接連接到VCC端就可以了。BC7281A 的DIG0DIG7 連接位驅(qū)