【正文】 3 主程序設(shè)計 24 中斷服務(wù)程序設(shè)計 25 25結(jié)論 26致謝 27參考文獻 28附錄：電能計量 光電檢測、鍵盤、顯示及單片機外圍電路設(shè)計圖 311 引言 研究背景 電能是各類能源中使用最為廣泛的能源，與國民經(jīng)濟的發(fā)展和日常生活有著不可分割的聯(lián)系，隨著人民生活水平的不斷提高，家用電器越來越普及，每戶居民的用電量也大大增加，因此每戶居民每月的電費支出也大幅度地增長；隨著社會市場經(jīng)濟的發(fā)展，新興工業(yè)猶如雨后春筍，用電量大大增加。通過T1與T2的比較，就可以判斷電能表是否正常工作，從而達到檢測目的。4) 針對用戶竊電的無線報警形式的電能計量保護監(jiān)測系統(tǒng)。(4) 采用專門的檢測儀器對電能表進行校驗。采用的技術(shù)手段上，一是采用微型計算機加數(shù)據(jù)采集卡，二是采用微處理器結(jié)合自行設(shè)計的數(shù)據(jù)采集通道。但需要停電接線，不便于現(xiàn)場檢測。在有功功率的測量方面，一是采用真有效值轉(zhuǎn)換，分別測量出電壓、電流和功率因數(shù)，利用微處理器計算出功率。 2 總體設(shè)計方案 技術(shù)要求本課題以MCU為核心，利用光電采樣器對被測電能表進行采樣，同時采用互感器及電能計量專用芯片對電能進行實時計量，利用單片機較強的運算功能，計算出被測電能表的誤差，以檢驗電能表計量是否準確。利用互感器將供電電路的電壓、電流轉(zhuǎn)換為弱電信號，計算機通過有功功率測量通道對電參數(shù)進行實時采集并計算出電能，通過光電采樣器對被測電能表進行采樣，從而計算出被測電能表的相對誤差。方案二：電壓互感器采用固定式，接線端使用線夾，電流互感器采用鉗形互感器，現(xiàn)場不用接線。因要測量電壓和電流，故需要一只電壓互感器和一只電流互感器。方案二：采用真有效值轉(zhuǎn)換電路，分別測量出電壓、電流和功率因數(shù)，利用微處理器計算出功率。傳統(tǒng)的數(shù)碼管具有：低功耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對外界環(huán)境要求低，易于維護，同時其精度要求比較高，稱量快，精確可靠，操作簡單。LCD符合本設(shè)計系統(tǒng)的要求，利用其自帶的字符庫，進行編程還可以實現(xiàn)各信息的顯示，即節(jié)省資源又省去了大量編程任務(wù)，且在強光照射下的戶外進行檢測時，LCD可清晰地顯示數(shù)值。光電采樣器是由光發(fā)射管、光敏接受管及整形電路組成。W1 = N H/B （21），從而得到實際的有功功率。鍵盤部分具有手動測量功能和自動測量功能。3 硬件電路設(shè)計 單片機的選擇及外圍電路設(shè)計(1) 單片機的選擇PIC系列單片機是Microchip公司生產(chǎn)的16位單片機，集成了CCP捕捉，PWM脈寬調(diào)制等功能，但是它單價較貴，又是精簡指令集，給編程帶來不便。2）主要性能參數(shù)：ａ. 與MCS51系列產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容ｂ. 4K字節(jié)可重復擦寫Flash閃速存儲器ｃ. 1000次擦寫周期ｄ. 全靜態(tài)操作：0Hz24Hzｅ. 三級加密程序存儲器ｆ. 128 X 8字節(jié)內(nèi)部RAMｇ. 32個可編程I/O口線ｈ. 2個16位定時/計數(shù)器ｉ. 6個中斷源ｊ. 可編程串行UART通道ｋ. 低功耗空閑和掉電模式3）功能特性概述：AT89C51提供以下標準功能：4 K字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32根I/O口線，兩三個16位定時/計數(shù)器，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。(2) 單片機外圍電路設(shè)計AT89C51系列單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，但要形成時鐘，外部還需要附加電路。CC2對頻率有微調(diào)作用，晶體或陶瓷諧振器的頻率范圍可在0MHz～24MHz/33MHz之間選擇。單片機的外部復位電路由上電自動復位和按鍵手動復位兩種。光電采樣器的物理基礎(chǔ)是光電效應，它通常是由光源、光通道、光電轉(zhuǎn)換器件和測量電路四部分組成。(1) GST一4型光電采樣器的原理GST一4的光學結(jié)構(gòu)不同于普通光電采樣器，它采用的是兩個發(fā)射光，兩個接收光點及一個亮度較弱的參照光點對光，這樣就大大減少對光中的盲目性，只需把三個光點調(diào)成一條直線，對光即告完成。、S2為接收管，G為對光點，在對接過程中，只需調(diào)動手輪，使三個光點在鋁盤上，成一直線，就告完成。 光電采樣器設(shè)計電路(1) 。在測量中，一般規(guī)定它的二次繞組的額定電流為5A。一次繞組中的電流幾完全取決于一次電路中的負載電流，而與二次側(cè)無關(guān)?？紤]到方便檢測這一問題，我們選擇鉗形電流互感器。適用于10A以下電纜的在線測量。 電壓互感器的選擇與連接 電壓互感器的選擇電壓互感器的工作原理與變壓器相同，構(gòu)造和連接方式也相似。此種方法沒有改變電壓互感器本身固有的特性，接線端使用接線夾，也免去了拆線的麻煩，便于現(xiàn)場使用。(3)使用環(huán)境條件1) 環(huán)境溫度：40℃～+85℃；2) 相對濕度：溫度為40℃時不大于90%。 LCTV3JCF系列微型精密電壓互感器 電壓互感器的連接 電壓互感設(shè)計電路 電能計量芯片CS5460是CRYSTAL公司最新推出的帶有串行接口的單相雙向功率/電能計量集成電路芯片。電流通道包括一個可編程增益放大器, 可以直接測量電流經(jīng)采樣轉(zhuǎn)變成的177。其電流與電壓通道間的相位誤差可內(nèi)部數(shù)字校準, 可以使用單＋5V、177。這些增加的功能更加便于與微處理器（MPU）接口，并能方便地實現(xiàn)電壓、電流、功率的測量和用電量累積等功能。 (3) 主要技術(shù)指標1) 差分電壓輸入范圍：150mV；2) 溫度系數(shù)：＜60ppm/℃3) 功率消耗：＜10mW；4) 電能計量精度：在300∶％。 串行接口及其操作(1) 串行接口CS5460的串行口包括4條控制線：CS、SDI、SDO、SCLK，如果片選CS直接與邏輯0相連接，則只需要3條線就可以完成串行口的操作，通過實驗還發(fā)現(xiàn)，如果將串行數(shù)據(jù)輸入SDI和串行數(shù)據(jù)輸出SDO連在一起，同樣可以進行串行通讀，而且僅需要兩條接口線，這對于使用AT89C1051和AT89C2051的系統(tǒng)是極為有利的。在系統(tǒng)初始化或復位后，CS5460內(nèi)部寄存器初始化為以下狀態(tài)。其中：W/R：寫入/讀取控0=讀取寄存器1=寫入寄存器RA0～RA4：寄存器地址位 (4) CS5460與AT89C51的連接電路。但是，本系統(tǒng)要求的精確度高，且要顯示出正負數(shù)值，故要使用大量的數(shù)碼管；使用液晶顯示屏顯示各種信息，液晶顯示屏（LCD）具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強等優(yōu)點。LCD1602液晶顯示模塊，它可以顯示兩行，每行16個字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址；當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 LCD1602顯示接口電路 鍵盤接口電路設(shè)計 鍵盤的數(shù)目及功能確定在微控制器應用系統(tǒng)中，通常都要有人機對話功能。編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與按鍵對應的編碼。本設(shè)計對鍵盤沒做太多要求，所以，采用行掃描方法。本設(shè)計系統(tǒng)就用到了行掃描法。并且列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。功能鍵主要是啟動鍵、手動按鍵、自動按鍵。 電源電路設(shè)計我們本次的系統(tǒng)設(shè)計中使用的直流電源是正5V直流電源，供MCU及其外圍電路、電能計量芯片、光電采樣器、顯示器、鍵盤接口電路使用。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(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。設(shè)計軟件采用模塊化設(shè)計方法。本設(shè)計主要是鍵盤中斷。在作畢業(yè)設(shè)計的過程中，我真正的了解到了自己掌握所學知識的情況，通過這段時間畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，我的理論知識得到了很大的改進。本次畢業(yè)設(shè)計，我感到收獲很大，在設(shè)計過程中，遇到了很多在沒有遇到過的問題，在老師與同學的幫助下，都得到了妥善解決。他總是在關(guān)鍵時刻啟發(fā)和開拓我的思路，保證了課題研究的順利進行。96:482483[24] Miljanic PN (1989) Calibrator for Alternating Voltage， Current，and Power．IEEE Trans． Instrum. Meas. 38:384389[25] IEC (1995) Alternating current static varhour meters forreactive energy (classes 2 and 3) ．IEC Publication 1268附錄：電能計量 光電檢測、