【正文】 速串行總線IEEE1394是高速串行總線，其數(shù)據(jù)率為25400Mbits/s，它是作為通用外設(shè)串行總線而設(shè)計(jì)的。它為所有的USB外設(shè)提供一種通用的連接，其數(shù)據(jù)率為12Mbits/S。從理論上來(lái)說，可以有多達(dá)256個(gè)PCI功能器件同時(shí)掛到一個(gè)PCI總線上。還有MAXIM的MAXZOZ、MAX232等等。邏輯0電平規(guī)定為+5~+15V之間，邏輯1電平是5V~15v之間。在性能上必須滿足D/A轉(zhuǎn)換的技術(shù)要求:在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特性上應(yīng)滿足接口方便，外圍電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉等要求。不同A/D轉(zhuǎn)換器有不同的輸出狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)計(jì)算機(jī)的接口特性選擇輸出狀態(tài)。但并不是所有的輸入通道都要加入A/D轉(zhuǎn)換器，而是只有模擬量輸入通道，而且輸入微處理器的信號(hào)不是頻率量而是數(shù)字碼時(shí)，才用到A/D轉(zhuǎn)換器。 信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理裝置是通過電子線路來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)處理，一般包括放大、濾波、整形、檢波、信號(hào)轉(zhuǎn)換等功能環(huán)節(jié)。 傳感器傳感器是將外界輸入的被測(cè)量信號(hào)變換成電信號(hào)的元器件或裝置。智能電能表的控制部分一般分兩種情況，一是微處理器接受鍵盤輸入的命令后，不需經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器，直接由接口輸出控制信息和數(shù)據(jù)信息，去控制一些執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 智能電能表硬件原理圖智能電能表實(shí)際上是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它是具有微處理器或微控制器的，并有標(biāo)準(zhǔn)總線接口的新型儀器?！　⊥ǔＮ覀儼阎悄茈姳碛?jì)量一度電時(shí)A/D轉(zhuǎn)換器所發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)稱之為脈沖常數(shù)，對(duì)于智能電表來(lái)說，這是一個(gè)比較重要的常數(shù)，因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器在單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)出脈沖數(shù)個(gè)的多少，將直接決定著該表計(jì)量的準(zhǔn)確度。當(dāng)表內(nèi)剩余電量等于報(bào)警電量時(shí)，拉閘斷電報(bào)警(或蜂鳴器報(bào)警)，此時(shí)用戶在感應(yīng)區(qū)刷卡即可恢復(fù)供電。 例如：額定電流為20A時(shí)，直接采樣的啟動(dòng)電流為20mA，互感器采樣的啟動(dòng)電流為40 mA。一種是用互感器采樣，另一種為直接采樣?！　×硪活悪C(jī)電結(jié)合的電度表則是采用電子式計(jì)量電路在獲得數(shù)字式脈沖信號(hào)后，通過微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)字碼轉(zhuǎn)輪得到電能計(jì)數(shù) 值，這種結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)潔可行的電子式電度表的方案，但遺憾的是其對(duì)計(jì)量電路的要求較高，即要求所有的表都按一個(gè)固定的比例將電能值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)數(shù)量的數(shù)字脈沖，才能按正確的速度驅(qū)動(dòng)微電機(jī)以轉(zhuǎn)動(dòng)字輪。機(jī)電一體式，即在原機(jī)械式電度表上附加一定的部件，使其既能完成所需功能，又能降低造價(jià)且易于安裝，一般而言其設(shè)計(jì)方案是在不破壞現(xiàn)行計(jì)量表原有物理結(jié)構(gòu)，不改變其國(guó)家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上加裝傳感裝置變成在機(jī)械計(jì)度的同時(shí)亦有電脈沖輸出的智能電表，全電子式則從計(jì)量到數(shù)據(jù)處理都采用以集成電路為核心的電子器件，從而取消了電表上長(zhǎng)期使用的機(jī)械部件，與機(jī)電一體化電度表相比具有電表體積減小，可靠性增加，更加精確，耗電量減少，并且生產(chǎn)工藝大大改善，不必只在原有意義上的專業(yè)電度表廠生產(chǎn)等優(yōu)越性，最終會(huì)取代帶有機(jī)械部件的計(jì)量表。1 智能電表的概述 智能電表的定義所謂智能電表，就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)等，形成以智能芯片(如CPU)為核心，具有電功率計(jì)量計(jì)時(shí)、記費(fèi)、與上位機(jī)通訊、用電管理等功能的電度表。但是，當(dāng)前居民用電的管理過于落后，一直采用的先用表后抄表再付費(fèi)的傳統(tǒng)作業(yè)模式。同時(shí)智能開關(guān)也給居民們的生活帶去了極大的方便。有了智能電表，每戶的電力需求可以詳細(xì)把握，并可以根據(jù)需要只啟動(dòng)必要數(shù)量的發(fā)電與配電設(shè)備。經(jīng)過調(diào)試，電路板能較準(zhǔn)確地顯示輸入的電壓、電流的有效值，他們的功率因數(shù)角以及實(shí)時(shí)功率。智能電表的研究主要為了實(shí)現(xiàn)供需雙方的實(shí)時(shí)通信，供方可以根據(jù)需求負(fù)荷調(diào)節(jié)電價(jià)，需方可以根據(jù)電價(jià)調(diào)節(jié)用電量?，F(xiàn)在智能電網(wǎng)技術(shù)蓬勃發(fā)展，作為智能電網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分，智能電表也得到很大發(fā)展。在不久的將來(lái)，智能電表必將在全國(guó)范圍內(nèi)安裝。最終達(dá)到削峰填谷，節(jié)約用電的效果。關(guān)鍵詞：智能電表，數(shù)據(jù)采集電路，PCB板，程序設(shè)計(jì)AbstractWith the rapid development of economy, people life level continuously improve, the traditional power grid already cannot satisfy the demand of modern society. Now, smart grid technology to flourish, as an important ponent of smart grid, smart meters also get great development. In the near future, smart meters will be installed on a national scale. So the smart meter technology research is of great practical significance.Traditional meters can only show the overall power consumption, but also need artificial meter reading, wasted a lot of manpower material resources. Smart meters research mainly in order to realize the realtime munication of supply and demand, the supplier can adjust the price according to demand load, the buyer can be regulated according to electricity power consumption. Ultimately reached peak cut and save electricity effect. The meter at present, and puts forward the overall design scheme of intelligent electric meter based on single chip microputer.This paper mainly pleted the following work: proposed the overall design scheme of smart meter data acquisition circuit was designed, using Protel DXP software to draw the schematic diagram and generated the PCB, welded the data acquisition circuit, using the Keil uVision2. Write the program. After debugging, the circuit board can accurately show the input of the effective value of voltage, current, power factor Angle and power in real time.Keywords: data acquisition circuit, PCB board, the program design目錄 摘 要 IAbstract II目錄 III前言 11 智能電表的概述 2 智能電表的定義 2 智能電表的結(jié)構(gòu)分類 2 智能電表的工作原理 32 智能電能表的設(shè)計(jì)方法 5 智能電能表的硬件組成 5 微處理器或微控制器 6 傳感器 6 信號(hào)調(diào)理 6 A/D轉(zhuǎn)換器 6 D/A轉(zhuǎn)換器 7 智能電能表的通信接口 7 智能電能表的軟件設(shè)計(jì)方法 8 智能電能表的抗干擾方法 103 智能電能表的硬件設(shè)計(jì) 11 電能表概述 11 電能表的總體方案設(shè)計(jì) 11 電能表的控制芯片AT89C51 13 單片微控制器、微處理器 13 AT89C51各主要引腳功能： 14 電能計(jì)量芯片 15 CS5460A的性能 16 CS5460A管腳說明 16 CS5460A外圍電路及供電電路設(shè)計(jì) 18 微控制器AT89C51與CS5460A的接口 18 電源模塊 19 電壓電流采樣模塊 20 顯示模塊 20 八段數(shù)碼管顯示器 21 數(shù)碼管與AT89C51的接口 22 按鍵組功能及與AT89C51總線口的連接 22 SPI接口型EEPROM與AT89C51的接口 23 X5045管腳分布 23 X5045功能描述 24 X5045硬件連接 25 時(shí)鐘模塊 26 。雖然智能電表和智能開關(guān)需要成本和安裝費(fèi)用，但是可以控制對(duì)發(fā)電與配電設(shè)備的投資。作為智能電網(wǎng)中最為基礎(chǔ)的設(shè)備之一，智能電表本身的節(jié)能技術(shù)也在不斷受到關(guān)注。但是這種管理方式，給居民和管理人員帶來(lái)諸多不便，而且還存在著一些弊端。智能電表通過用戶交費(fèi)對(duì)智能IC卡充值并輸入電表中，電表才能供電，表中電量用完后自動(dòng)拉閘斷電，從而有效地解決上門抄表和收電費(fèi)難的問題。機(jī)電一體式的電度表　　第一類機(jī)電結(jié)合的電度表，是在原有的機(jī)械表的基礎(chǔ)上，加裝電子式計(jì)數(shù)裝置和相應(yīng)的控制、通訊電路，或加上IC卡讀寫接口以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量計(jì)費(fèi)和控制。這個(gè)比例就是所謂的電表常數(shù)(imp/kWh)，由于電路中所用的決定脈沖速度的定時(shí)元件大都是參數(shù)離散性較大的阻容元件，為了保證電度表的計(jì)量精度和產(chǎn)品的一致性，就必須在生產(chǎn)過程中加強(qiáng)對(duì)元件的篩選和對(duì)半成品的調(diào)校，也就是說要增加相應(yīng)的人力物力的投入并要延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，從而使電度表的生產(chǎn)費(fèi)用和成本有所增加。采用互感器采樣即利用電壓互感器和電流互感器分別來(lái)采集用戶的電壓信號(hào)和電流信號(hào)。又如：采用專用的錳銅片進(jìn)行直接電流采樣的全電子電能表誤差可調(diào)整到+%，而采用電流互感器采樣，由于激磁電存在，若不采取補(bǔ)償措施，互感器本身誤 差就可能超過5%。當(dāng)剩余電量為零時(shí)，自動(dòng)拉閘斷電，用戶必須再次持卡交費(fèi)購(gòu)電，才可以恢復(fù)用電。目前智能電表大多都采用一戶一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)原則，但也有些廠家生產(chǎn)的多用戶集中式智能電表采用多戶共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，這樣對(duì)電能的計(jì)量只能采用分時(shí)排隊(duì)來(lái)進(jìn)行，勢(shì)必造成計(jì)量準(zhǔn)確度的下降，這點(diǎn)在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)該注意。不同功能的智能電能表由不同部件組合而成。智能電能表硬件設(shè)計(jì)各功能環(huán)節(jié)如下: 微處理器或微控制器微處理器和微控制器在智能電能表中都是智能電能表的心臟，它們的結(jié)構(gòu)、特性對(duì)智能電能表的性能影響很大。它作為信息獲取的工具和手段，在測(cè)量控制型智能電能表中占據(jù)了極其重要的地位。信號(hào)調(diào)理的目的是對(duì)傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行必要的處理以滿足信號(hào)處理后繼環(huán)節(jié)的需要，使其輸出信號(hào)適應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)的工作。使用A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)應(yīng)先根據(jù)輸入通道的總誤差，選擇A/D轉(zhuǎn)換器的精度及分辨率。 D/A轉(zhuǎn)換器微處理器輸出的數(shù)字控制信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換，將離散時(shí)刻輸出的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成為離散模擬信號(hào)，為實(shí)現(xiàn)智能控制創(chuàng)造了必要條件。 智能電能表的通信接口智能電能表一般都設(shè)置有通信接口，以便能夠?qū)崿F(xiàn)程控、方便地構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。因此，RS232C驅(qū)動(dòng)器與TTL電路連接必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換。在當(dāng)今的信息化時(shí)代，用于其他信息裝置的通信技術(shù)也同樣可用于嵌入式智能電能表。但由于總線負(fù)載問題，同一個(gè)PCI總線上只能掛4到8個(gè)器件。USB特別適合于需要高數(shù)據(jù)率和易于即插即用的應(yīng)用。纜線型139