【正文】 存 器 0A01 1100 offP 功 率 偏 移 寄 存 器 0A01 1110 Status 狀 態(tài) 寄 存 器 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 其中 ，當(dāng) A為 1或 0時(shí)，分別表示寫(xiě)和讀寄存器。當(dāng)芯片上的狀態(tài)機(jī)接收到有效的命令字以后，他就會(huì)立刻進(jìn)行解碼，同時(shí)命令轉(zhuǎn)換器就會(huì)做出相應(yīng)的動(dòng)作。如果單片機(jī)在讀取寄存器的數(shù)據(jù)是，又發(fā)送新的命令，那么之前的讀操作就會(huì)立即停止，并執(zhí)行新的命令。 時(shí)鐘芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)全部都是有單片機(jī)發(fā)送相應(yīng)的命令，在由其進(jìn)行對(duì)應(yīng)的操作，時(shí)鐘芯片所有數(shù)據(jù)的傳輸都是根據(jù)命令來(lái)執(zhí)行的。而在串行時(shí)鐘的上升沿，數(shù)據(jù)就會(huì)寫(xiě)入芯片，在下降沿，數(shù)據(jù)就會(huì)從芯片中讀出來(lái)，并且每個(gè)數(shù)據(jù)都是從最低位開(kāi)始讀起。 串行端口 SI 是用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模?CS 端口和 WP 端口則分別是給芯片提供片選信號(hào)和寫(xiě)保護(hù)信號(hào)的，其中 CS 在低電平是有效， WP五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 在高電平時(shí)有效，而它與單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳入是在串行時(shí)鐘的上升沿進(jìn)行的，也就是說(shuō)在下降沿時(shí)輸出數(shù)據(jù)。下表 53 為X5045 的命令名稱及其格式： 表 53 X5045的命令名稱及其格 式 指 令 名 稱 指 令 格 式 完 成 操 作 WREN 0000 0110 寫(xiě) 允 許 WRDI 0000 0100 寫(xiě) 禁 止 RSDR 0000 0101 讀 狀 態(tài) 寄 存 器 WRSR 0000 0001 寫(xiě) 狀 態(tài) 寄 存 器 、 看 門(mén) 狗 和 塊 鎖 定 READ 0000 A8011 從 選 定 的 卡 是 單 元 地 址 中 讀 取 數(shù) 據(jù) WRITE 0000 A8011 向 選 定 的 開(kāi) 始 地 址 單 元 寫(xiě) 入 數(shù) 據(jù) （ 116 字 節(jié) ） 假如要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在時(shí)鐘數(shù)據(jù)信號(hào)的上升沿期間被鎖存在輸入線上，那么該數(shù)據(jù)就會(huì)在串行數(shù)據(jù)信號(hào)的下降沿傳送到輸出線上。在整體的程序中，按鍵掃描程序是不斷地反復(fù)地進(jìn)行，也就是說(shuō)每次主程序的循環(huán)都伴隨著一次按鍵掃描。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 開(kāi) 始延 時(shí) 程 序檢 測(cè) 有 鍵 按 下 ？延 時(shí) 1 0 M SY執(zhí) 行 相 應(yīng) 的程 序檢 測(cè) 有 鍵 按 下 ？Y鍵 按 是 否 釋 放 ？YNNN 圖 52 鍵盤(pán)組的掃描流程 數(shù)碼管顯示功能的實(shí)現(xiàn) 智能電表的顯示程序只要確定好要點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的段和位，并通過(guò)計(jì)算就可以逐位顯示所需要的數(shù)字?？墒俏也豢梢詰涯钸^(guò)去的時(shí)光，我要展望未來(lái)。 這次設(shè)計(jì)可以說(shuō)是對(duì)我微機(jī)原理掌握的程度和自我學(xué)習(xí)能力的檢測(cè)，這對(duì)現(xiàn)在的我要求很高，就是讓我把自己在課堂上的知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中進(jìn)行運(yùn)用，并加以深入的了解。 總之，經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)的許多課堂外的知識(shí)。這時(shí)候感覺(jué)整個(gè)人都輕松了很多，并且感到一定的成就感。同時(shí)我也培養(yǎng)了正確設(shè)計(jì)的方法和想，以及獨(dú)立解決實(shí)際應(yīng)用中遇到的問(wèn)題的工作能力。 最后要感謝我們的班導(dǎo)師，在大學(xué)四年的生活中馮老師為我們操了不少心。 在這里要特別感謝我們的指導(dǎo)老師，雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間，我們很少見(jiàn)面，我們都知道現(xiàn) 在 科技發(fā)達(dá)，通過(guò)畢業(yè)交流群來(lái)進(jìn)行交流 完全可以 。對(duì)于本次設(shè)計(jì)只要涉及到微機(jī)和弱電方面的領(lǐng)域的知識(shí)較多。不過(guò)生活就是大課堂，今后我要在生活這一課堂上學(xué)習(xí)更多知識(shí)。 在本次設(shè)計(jì)中，我提高了自主學(xué)習(xí)能力，通過(guò)自主學(xué)習(xí)，自己收集不同資料并且了解單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，這樣對(duì)我們這種應(yīng)試教育的學(xué)生來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是一個(gè)非常大的進(jìn)步。 經(jīng)過(guò) 大半年的時(shí)間的不斷努力，終于完成并實(shí)現(xiàn)智能電表的功能的設(shè)計(jì)。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 結(jié) 論 光陰似箭，日月如梭。如果有按鍵確定被按下時(shí)，但不知道是哪個(gè)，然后程序就按照行列掃描的方式來(lái)確定是哪個(gè)鍵被按下，在 根據(jù)相應(yīng)的程序，并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的功能。我們把這塊芯片的相應(yīng)的子函數(shù)合理的調(diào)用，那么 我們想要它執(zhí)行的功能就會(huì)實(shí)現(xiàn)。不過(guò)在進(jìn)行寫(xiě)操作之前，我們要先執(zhí)行WREN 命令，這是要讓寄存器能夠進(jìn)行寫(xiě)操作，在寫(xiě)完數(shù)據(jù)之后要進(jìn)行復(fù)位，運(yùn)用 WRDI 指令。下表 52 為 DS1302 命令字的格式： 表 52 DS1302的命令格式 1 RAM A4 A3 A2 A1 A0 RD CK WR 7 6 5 4 3 2 1 0 外部寄存芯片的 讀寫(xiě) 流程 在 X5045 芯片中包含三個(gè)寄存器，其中它們分是指令、狀態(tài)和寫(xiě)使能等寄存器。位 6為邏輯零時(shí)就表示對(duì)時(shí)鐘數(shù)據(jù)執(zhí)行讀寫(xiě)，反之就是對(duì) RAM 實(shí)行讀寫(xiě)。 時(shí)鐘芯片的讀寫(xiě) 流程 智能電表中的時(shí)間是由 DS1302 來(lái)提供的，它與單片機(jī)是通過(guò)串行端口來(lái)進(jìn)行通訊的 。假如命令字中含有寫(xiě)操作命令時(shí)，串行端口將會(huì)在之后的24 個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)，記錄方式還是按照高位在先的原則。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)在上升沿的時(shí)候， CS5460 就會(huì)對(duì)單片機(jī)發(fā)送的命令進(jìn)行解析，當(dāng)命令解析完畢之后， CS5460 就會(huì)立即執(zhí)行相應(yīng)的命令，當(dāng)它與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，緩沖區(qū)就會(huì)用來(lái)暫時(shí)存放發(fā)送或接收與微處理器交換的數(shù)據(jù)。 開(kāi) 始初 始 化A = 讀 x 5 0 4 5B = 讀 C S 4 6 0 電能 寄 存 器A = A + BA 1 0 0 0 0 0 ?清 零Y顯 示 A把 A 寫(xiě) 入X 5 0 4 5讀 D S 1 3 0 2更 換 月 份 ？更 換 月 份 數(shù)據(jù)月 份 數(shù) 據(jù) 寫(xiě)入 X 5 0 4 5有 鍵 按 下 ？對(duì) 應(yīng) 程 序延 時(shí) 1 sN 圖 51 智能電表的主程序控 制順序程序框圖 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 CS5460 數(shù)據(jù)交換 方法 CS5460 芯片中包含有 16個(gè) 24位不同類型的寄存器，它們分別是實(shí)現(xiàn)配置、直流電流偏移、交流電壓、直流 /交流電流增益、直流 /交流電壓增益、周期計(jì)數(shù)、脈沖速率、有符號(hào)、無(wú)符號(hào)、時(shí)基校準(zhǔn)、功率偏移、交流或電壓的偏移、狀態(tài)、屏蔽、控制等功能的 16個(gè)不同類型的寄存器。當(dāng) Vcc1 大于 Vcc2+ 時(shí) ,Vcc1 給 DS1302 提供電能 。在雙電源供電的情況下，運(yùn)用微機(jī) 系統(tǒng)的電源作為主電源。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 EEPROM 連接 電路 圖 45 X5045連接電路圖 圖 45所示為 X5045 芯片與單片機(jī)的硬件接線圖，從圖中我們看到 X5045 的復(fù)位重置端口連接到單片機(jī) STC89C51 的 9 腳，而這一管腳的連接是 X5045 芯片要實(shí)現(xiàn)看門(mén)狗作用所必須的。假如某一個(gè)鍵被按下，則這個(gè)鍵所在的列線的電平 就會(huì)變成邏輯零，因此行線的輸入就不會(huì)全部為零。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 44 鍵盤(pán)組的連接圖 如圖 44 所示本次設(shè)計(jì)的組合鍵盤(pán)采用由 、 、 、 口四根數(shù) 據(jù)線提供行線， 、 、 、 提供列線組成的行列式組合鍵盤(pán)。 數(shù)碼管連接 電路 這次設(shè)計(jì)中，顯示部分是運(yùn)用數(shù)碼管進(jìn)行顯示的，如圖 43 所 示，可以知道，數(shù)碼管沒(méi)有直接與微處理器進(jìn)行連接，而是通過(guò) 138 譯碼器和 74H753 鎖存器來(lái)與微處理器連接。其工 作原理與 8031 微處理器相同。電路經(jīng)過(guò)電壓互感器之后，在電壓互感器的輸出端連接一個(gè)電阻，其要小于 歐，因?yàn)?CS5460 測(cè)量電壓輸入端的最的值為 125MV，這個(gè)電阻的作用就是把電流再轉(zhuǎn)換成電壓。在使用互感器對(duì)電路進(jìn)行隔離后， CS5460 的輸入端口就不需要再次運(yùn)用其他方法進(jìn)行隔離。 現(xiàn)在我們使用的照明線路上的電壓電流有效值為： 220V， 10A，在這種情況下，我們可以假設(shè)照明線路上的電壓電流的最大額定值分別為： 300V， 30A。通常我們會(huì)使用簡(jiǎn)單方便的芯片和單片機(jī)進(jìn)行組合，這樣可以降低成本，減少編程的麻煩。本次設(shè)計(jì)的智能電表主要由測(cè)量計(jì)算模塊、單片機(jī) 、數(shù)碼管顯示模塊、外部寄存器、時(shí)鐘電路模塊以及電源電路組成，如圖 32所示。 智能電表的總體方案設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)制作的智能電表能夠具有以下功能： （ 1） 通過(guò)單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)寄存器儲(chǔ)存三個(gè)月份交替日的總電能度數(shù)，并通過(guò)計(jì)算 得到本月、上月和上上 月的用電量，并通過(guò)數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)值； （ 2） 能夠測(cè)量并通過(guò)轉(zhuǎn)換、計(jì)算得到功率、電壓和電流的瞬時(shí)值和電壓電流的有效 值，并通過(guò)轉(zhuǎn)換、計(jì)算從而在數(shù)碼管上顯示； （ 3） 能夠顯示自裝表后的總的用電電量 。常用 LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是 0、 A、 B、 C、 D、 E、 F。 它的引腳如圖 25 所示： 圖 25 74H138譯碼器的引腳圖 主要特性 （ 1）復(fù)合的使能輸入端，能夠方便的對(duì)單片機(jī)的引腳數(shù)量進(jìn)行擴(kuò)展 ； （ 2） HBM EIA/JESD22A114C超過(guò) 2021 V MM； （ 3） EIA/JESD22A115A超過(guò) 200 V； （ 4）溫度范圍 40～ +85℃ 40～ +125℃ ； （ 5）多路分配功能 。 引腳功能 （ 1） X1 X2 晶振管腳 ； （ 2） GND 地 ； （ 3） RST 復(fù)位腳 ； （ 4） I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 ； （ 5） SCLK 串行時(shí)鐘 ； （ 6） Vcc1,Vcc2 電源供電管腳 。 時(shí)鐘芯片 DS1302 簡(jiǎn)介 DS1302 是美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的芯片，它具有低功耗、高性能并帶有 RAM的特點(diǎn)，它能夠?qū)r(shí)、分、秒、年、月、日、周進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，并且能夠計(jì)算閏年，它的工作電壓是 到 。 外部寄存器 X5045 簡(jiǎn)介 X5045 是一種結(jié)合 EEPROM 功能、看門(mén)狗 復(fù)位功能、電壓跌落檢測(cè)功能等三中功能的三合一的監(jiān)控芯片。 （ 17） VA+、 VA：正負(fù)電源的差分模擬量的輸入輸出端口。此引腳的電壓相對(duì)于 VA為 。假如電能為負(fù)值時(shí)，這一端口就會(huì)輸出一個(gè)信號(hào)。 （ 6） MODE：這是模式選擇的引腳，如果它被置為高電平時(shí)， CS5460 就可以與外部串行數(shù)據(jù)寄存器組合，并且實(shí)現(xiàn)自引導(dǎo)的功能；如果它被置為邏輯零時(shí)， CS5460 就會(huì)與微處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 （ 3） SCLK：這是串行時(shí)鐘輸入端，我們可以根據(jù)這管腳輸入的串行時(shí)鐘的快慢來(lái)確定 SDI輸入串行端和 SDO輸出串行端的傳輸速率。 %； （ 14）功率消耗 12mW； （ 15）電源配置： VA+=+5V， VA=0V； VD+=+3V 至 +5V 或 VA+=， VA=； VD+=+3V。 CS5460 還具有“自引導(dǎo)”的功能，也就是說(shuō)它能夠在沒(méi)有微處理器的情況下，能夠獨(dú)立運(yùn)行。 電能計(jì)量芯片 CS5460A 簡(jiǎn)介 CS5460A 是美國(guó)的 Crystal system 公司生產(chǎn)的一種芯片，它一種專門(mén)用來(lái)測(cè)量電壓電流以及功率電能的芯片，它具有高精度、性能強(qiáng)、低成本等特點(diǎn)。 （ 10） EA/VPP：當(dāng)該引腳保持邏輯零時(shí)，單片機(jī)就會(huì)直接讀取外部程序寄存器中的數(shù)據(jù)，這是無(wú)論在單片機(jī)是否存在內(nèi)部程序寄存器。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 （ 8） ALE/PROG：當(dāng)微處理器對(duì)外進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，當(dāng)它被置為高電平時(shí)，它就會(huì)啟動(dòng)單片機(jī)的鎖存功能，這時(shí)微處理器就會(huì)把 P0 口的數(shù)據(jù)全部放進(jìn)鎖存器里面，從而進(jìn)行地址和數(shù)據(jù)隔離；如果它被置為邏輯 0 時(shí)，那么微處理器就不會(huì)啟動(dòng)鎖存功能。當(dāng)進(jìn)行程序編程和校正時(shí)，它口負(fù)責(zé)接收高 8 位的地址數(shù)據(jù)信號(hào)以及部分控制信號(hào)。 （ 5） P2 口：這個(gè)端口是一種八位的雙向的 I/O 口，與 P1相同同的是它內(nèi)部已經(jīng)與上拉電阻相連接， 4TTL 門(mén)電流可以通過(guò)它的緩沖器進(jìn)行接收或者由其發(fā)送出來(lái)。在進(jìn)行程序編程的時(shí)候，它還可以當(dāng)作源代碼直接的輸入端口來(lái)使用；如果它用作輸出數(shù)據(jù)時(shí)，它每一引腳都必須要在單片機(jī)外部連接一個(gè)上拉電阻，這樣它才能夠正常使用；或者它可以利用外部鎖存器來(lái)輸出數(shù)據(jù)，這是它就不需要連接上拉電阻，但是要在鎖存器的輸出電路上連接電阻。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 （ 2） GND：接地。由于單片機(jī)內(nèi)部已經(jīng)包含多功能的 8 位處理器以及快速寄存器，所以 STC89C51單片機(jī)也是一種高效率的微處理器 [6]。 智能電表的主要特點(diǎn) 和機(jī)械時(shí)的電表進(jìn)行對(duì)比，智能電表包含以下幾個(gè)特征： （ 1模轉(zhuǎn)換花費(fèi)時(shí)間短的特點(diǎn)，能夠?qū)σ粶y(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行多次的測(cè)量，然后對(duì)每次測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值，這樣就可以排除某些偶然的誤差以及一些不確定的干擾，它還可以通過(guò)微處理器的濾波命令來(lái)進(jìn)行數(shù)字濾波，從而排除一些隨機(jī)誤差以及大誤差，用這些方法可以大大的提高測(cè)量的精度； （ 2）一些能以測(cè)量的數(shù)據(jù)可以通過(guò)幾種容易測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和計(jì)算來(lái)得到； （ 3五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 程中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正，可以減少誤差； （ 4）能夠自動(dòng)修正誤差； （ 5會(huì)啟動(dòng)自診功能，就可以自己檢查出系統(tǒng)哪里出問(wèn)題； （ 6）能夠進(jìn)行復(fù)雜的控制； （ 7）可以通過(guò)程序來(lái)靈活改變功能； （ 8） 智能電表的通訊接口通常都是 GPIB 口或者是 RS232 口，而這些端口的功能就幫助智能電表進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口很明顯就是用來(lái)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流的端口