【正文】 表的程序設(shè)計中，選擇了看門狗定時周期位 600ms。 AT89C51對指令寄存器的訪問是通過串行輸入線（ SI）進行的。最低有效位 LSB(位 0)為邏輯 0指定進行寫操作 (輸入 )。最高有效位 MSB(位 7)必須為邏輯 1，如果它是 0，禁止寫 DS1302。在電能表接到時鐘校正信號時，電能表的 AT89C51 就會向 DS1302 寫命令字；在判斷時段時，需要讀取 DS1302 的時間寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器完成時間段的比較 。在讀寄存器的數(shù)據(jù)時 AT89C51 可以發(fā)送一個新的命令。當(dāng)命令字包括了一個寫操作時，串行口將在 SDI 引腳繼續(xù)為緊接的 24 個串行時鐘周期記錄數(shù)據(jù)位，其順序也是高位在先。寫到寄存器的命令必須緊跟 2 或 3 字節(jié)的數(shù)據(jù)。 智能電表設(shè)計 22 圖 11電能表主程序流程圖 系統(tǒng)一旦上電， CS5460A 就被初始化并處于有效操作狀態(tài)。這些寄存器用來完成對 CS5460A 的設(shè)置、采集數(shù)據(jù)的存儲以及串行輸入輸出的控制。將結(jié)果存放到擴展的數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)，然后退出中斷服務(wù)程序進入過程 1。當(dāng) 大于 +， 給 DS13O2供電；當(dāng) 大于 +， 給 DS13O2供電。 \ :電源引腳。 GND:接地引腳。 DS1302是一種高性能、低功耗、帶 RAM的實時時鐘芯片，它工作電壓寬 達 ,采用三線接口與單片機進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM數(shù)據(jù)。利用單片機 AT89C51 與 24C01 進行 I2C通信，實現(xiàn)對某一地址內(nèi)數(shù)據(jù)的讀 /寫校驗操作。 Vcc：電源。 A0～ A2:器件 /頁面尋址。各引腳功能如下： 圖 7 AT24C01 的引腳圖 SCL:串行時鐘。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加 1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的操作。），可以大大減小互感器角差的影響。由于互感器角差的影響，可能造成輸入信號的相移，使功率測量的誤差增大。并加入 RC 濾波網(wǎng)絡(luò)對信號初步濾波，并加入放抖動電容保 護 芯片 。 電源電路是整個系統(tǒng)能穩(wěn)定工作的前提和關(guān)鍵，系統(tǒng)中的各個 單元電路都需要使用直流電源供電，本設(shè)計采用自制電源供電方式，將 220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器的兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓，此直流電壓經(jīng)過 W7805 的穩(wěn)壓和電容的頻率補償，便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。為確保 CPU中的程序正常運行，常常采用如下抗干擾措施 :軟件濾波 (數(shù)字濾波技術(shù) )可以剔除模擬輸入信號中的虛假信號，求取真值； 除了可以使用硬件看門狗電路強制單片機從死機狀態(tài)回復(fù)到正常運行外，還可以采用軟件看門狗電路或軟硬結(jié)合的看門狗技術(shù)。 微機測控系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)在智能電能表的抗干擾技術(shù)中是同樣適用的，主要分為硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。 智能電表設(shè)計 13 圖 4 智能電能表的典型結(jié)構(gòu)圖 如圖 4所示智能電能表的軟件結(jié)構(gòu)按功能可分為準備程序、鍵功能程序和系統(tǒng)控制程序。在此基礎(chǔ)上寫出軟件的功能流程圖，程序流程圖。 智能電能表的軟件設(shè)計方法 智能電能表硬件電路確定之后，儀器的主要功能由軟件實現(xiàn)。 4. IEEE1394 高速串行總線 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。從理論上來說，可以有多達 256 個 PCI功能器件同時掛到一個 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，外圍電路簡單，價格低廉等要求。不同 A/D 轉(zhuǎn)換器有不同的輸出狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)計算機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不是頻率量而是數(shù)字碼時，才用到 A/D 轉(zhuǎn)換器。 信號調(diào)理 信號調(diào)理裝置是通過電子線路來實現(xiàn)模擬信號處理，一般包括放大、濾波、整形、檢波、信號轉(zhuǎn)換等功能環(huán)節(jié)。 傳感器 傳感器是將外界輸入的被測量信號變換成電信號的元器件或裝置。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)行機構(gòu)。 智能電表設(shè)計 10 圖 3 智能電能表硬件原理圖 智能電能表實際上是一個微型計算機系統(tǒng)，它是具有微處理器或微控制器的，并有標(biāo)準總線接口的新型儀器。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。在芯片擦除操作中，代碼陳列全被寫“ 1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 P3 口輸出緩沖器可驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯門電路。 （ 4） P0口（ 39～ 32 腳）： P0 口是一個漏極開路的 8位準雙向 I/O 端口。 Ⅱ、 89C51 單片機引腳及其功能 如圖 2所示為單片機 AT89C51 的引腳圖。 圖 1 硬件系統(tǒng)框圖 （ 7）一個全雙工 UART 的串行 I/O 口，用于實現(xiàn)單片機之間或單片機與 PC機之間的串行通信。 （ 3）片內(nèi) 4KB 程序存儲器 Flash ROM，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表單片機（ AT89C51） LCD 顯示 IC 卡模塊 EEPROM 存儲器 電能 計量芯片 實時時鐘電路 電源電路 智能電表設(shè)計 8 格。 Ⅰ、 89C51 單片機的基本組成 本 電能表的硬件設(shè)計原則是在低功耗的前提下，實現(xiàn)多功能目的，該芯片功耗低，特別適用于電能表控制線路多、功能全、功耗低的要求。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。其硬件系統(tǒng)框圖如下圖 1 所示。 圖 3 電能表硬件整體框圖 上圖 3 表明了電能表的硬件設(shè)計方案。這也正好符合電力計費系統(tǒng)提出的分時段計費的要求。 電子式電能表，也稱為靜止式電能表，它也就是“電流和電壓在固態(tài) (電子 )器件中作用而產(chǎn)生與瓦時數(shù)成比率輸出的儀表”。從而可以很方便地與計算機和其他儀器組成用戶需要的多種功能的自動測量系統(tǒng)，來完成更復(fù)雜的測試任務(wù)。 ⑤具有自診斷的能力，智能電能表若發(fā)生了故障，可以自檢出來，儀器本身還能協(xié)助診斷發(fā) 生故障的根源 。 與傳統(tǒng)電能表相比，智能電能表具有以下幾個主要特點 : ①測量精度高，可以利用微處理器執(zhí) 行指令的快速性和 A/D 轉(zhuǎn)換的時間短等特點對被測量進行多次測量，然后求其平均值，就可以排除一些偶然的誤差與干擾，還可以通過數(shù)字濾波，剔除粗大誤差和隨機誤差的方法提高測量精度 。通過控制工 /0接口電路進行數(shù)據(jù)采集，對數(shù)據(jù)進行預(yù)定的設(shè)置 。人機交換通道是人與儀器相互溝通的主要渠道，它主要由鍵盤、數(shù)碼撥盤、打印機、顯示器等組成。 從結(jié)構(gòu)上來說，智能電能表是一個專用的微型計算機系統(tǒng)，它主要由硬件和軟件兩部分組成。 復(fù)費率多功能電能表的出現(xiàn)，目前正處于感應(yīng)式機械電能表向電子式電能表的轉(zhuǎn)變過程中，其基本上分為機械式、機電一體式及全電子式三種。為調(diào)節(jié)負荷用電時段，以解決日漸突出的電力供求矛 盾，在不增添設(shè)備，不擴大設(shè)備容量的前提下，主要通過兩種方法來解決：一是通過行政手段，在用電高峰時限、拉電；二是通過經(jīng)濟手段，實行分時電價，即提高用電高峰時段電能的售價，降低用電低谷時段電能的售價。居民用戶的計費電能表也正在逐步電子化過程中，如法國 2020 年起已停止購買安裝感應(yīng)式電能表；意大利在 2020 年已經(jīng)將全部感應(yīng)式電能表更新為自動抄表的電子式電能表；英國目前已有 80%居民計費用表為電子式電能表。 在二十世紀六十年代末，日本衫山桌先生發(fā)明了時分割乘法器并且提出了其功率測量原理，實現(xiàn)了全電子化電能計量裝置，并由日本橫河株式會社生產(chǎn)了 2885型數(shù)字功率變換器，受到全世界的關(guān)注。由于機械感應(yīng)式電能表的驅(qū)動線圈的低頻窄帶電磁特性，即對于基波外的各次諧波功率信號難以轉(zhuǎn)換成等比例的驅(qū)動力矩，因而造成感應(yīng)式電能表對非線性負荷、沖擊負荷的計量誤差較大問題。當(dāng)時，國外的感應(yīng)式電能表的過負荷能力達到 600％以上，而且采用雙寶石軸承和磁力軸承，使電能表壽命長達15～ 30 年。 1905 年出現(xiàn)了增加非工作磁路改進 90176。到 1890 年以后出現(xiàn)了帶電鐵芯的電能表，然而轉(zhuǎn)動元件仍是一銅杯，反作用力矩的產(chǎn)生是依靠交流電磁鐵。從此，感應(yīng)式電能表在電能計量應(yīng)用中占據(jù)了極其重要地位。由此，交流感應(yīng)式電能表又稱作弗拉里表。 關(guān)鍵字：自動化功能、智能化功能、芯片 Abstract Smart meters on the basic functions of the traditional energy meter new automation capabilities and intelligent features, smart meters with a more powerful internal MCU (microcontroller unit), with twoway munication, twoway metering and powerful control functions. The main content of the design of the microcontroller as the core, with twoway multirate measurements, the user control, twoway data munication, antitampering features a variety of intelligent features smart meters. The smart meter is microprocessor or microcontroller chip (SCM) as the core can store large amounts of measurement information and realtime analysis of the measurement results, and make a variety of instrument of judgment. Smart meter generally have simple measurement functions, powerful data processing capability, autozero and unit conversion function, simple fault tips, operator panel and display, alarm function. The smart meter is microprocessor or microcontroller chip (SCM) as the core can store large amounts of measurement information and realtime analysis of the measurement results, and make a variety of instrument of judgment. Smart meter generally have simple measurement functions, powerful data processing capability, autozero and unit conversion function, simple fault tips, op