【正文】 智能電度表在我國具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，雖然起步較晚，但勢頭非常迅猛。在打印程序中的常數(shù)、符號(hào)、標(biāo)記、參數(shù)等不變的字符存放在AT89C51單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器中，需要打印的數(shù)據(jù)從電量存儲(chǔ)單元取出，打印數(shù)據(jù)從日歷/時(shí)鐘芯片中取出。AT89C51與X5045的接口軟件包括設(shè)置寫使能鎖存器子程序(COMMSUB)，讀狀態(tài)寄存器子程序X_RDSR，字節(jié)讀子程序X_RDBYTE，字節(jié)寫子程序X_WRBYTE，復(fù)位看門狗子程序WATCHDOG。 邏輯1指定讀操作(輸出)。 用戶進(jìn)行時(shí)段設(shè)置查詢時(shí)，需要讀取DS1302片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。通知一個(gè)寄存器寫操作的命令字必須緊跟24位數(shù)據(jù)。系統(tǒng)上電之后，設(shè)備就等待接收有效的命令。4 電能表的軟件設(shè)計(jì) 電能表的軟件實(shí)現(xiàn)根據(jù)電能表的硬件電路設(shè)計(jì)，電能表運(yùn)行的過程可以表述為:1. 當(dāng)CS5460A未輸出電能脈沖和方向脈沖以及中斷脈沖時(shí)，單片機(jī)AT89C51循環(huán)執(zhí)行清看門狗程序、執(zhí)行顯示本月累計(jì)電量值的顯示程序、判斷是否更新時(shí)段值、判斷是否有紅外線通信發(fā)生、讀CS5460A的電流瞬時(shí)寄存器和電壓瞬時(shí)寄存器的值以判斷是否該過電流或過電壓或欠壓斷電保護(hù)。 DS1302與AT89C51的硬件連接DS1302與AT89C51的連接只需三條線，SCLK I/O、分別與AT89C51的TO、P2P26連接。DS1302內(nèi)部有一個(gè)318的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。一旦通過編程預(yù)置，這個(gè)超時(shí)值將保持不變。SCK:串行時(shí)鐘輸入引腳。/WDI:片選引腳/看門狗輸入引腳。按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。如果是共陽LED數(shù)碼管顯示器，公共陽極接高電平，顯示“P”字符的字形代碼應(yīng)為10001100（8CH）。通過電腦下flash、動(dòng)畫、文字等文件，或使用動(dòng)畫設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)個(gè)性化動(dòng)畫，播放各種動(dòng)感變色的圖文效果； 八段數(shù)碼管顯示器 八段LED數(shù)碼管顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成。計(jì)算電流增益Ki=15OmV/30A=。 電壓電流采樣模塊在能量測量中使用電壓互感器和電流互感器與電力線隔離，減小電力線上交流信號(hào)中竄入CS5460A電壓、電流輸入通道的各種干擾信號(hào)。CS5460A的復(fù)位引腳接AT89C51的P14，CS5460A的復(fù)位信號(hào)由AT89C51提供。其工作原理同8031微控制器。用于監(jiān)控模擬電源。VREFOUT:參考電壓輸出引腳。當(dāng)為邏輯低電平時(shí)，CS546OA可與微處理器或微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。SCLK:串行時(shí)鐘輸入引腳。這些增加的功能更加便于與微控制器接口，并能方便地實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率的測量和用電量累積等功能。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。隨著電子技術(shù)和制造工藝的飛速發(fā)展，單片微控制器行業(yè)百花齊放，并已滲入到人類生活中的各個(gè)角落。 電能表的總體方案設(shè)計(jì)此多功能復(fù)費(fèi)率電能表具有如下功能:1. 通過單片機(jī)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)本月、上月、上上月的各月電量，能存儲(chǔ)各月峰時(shí)、平時(shí)、谷時(shí)各時(shí)段的用電量，并能通過液晶顯示器顯示各自的數(shù)值；2. 具有欠壓斷電保護(hù)、欠費(fèi)停電保護(hù)功能；3. 具有在過電壓、過電流和欠壓斷電保護(hù)后用戶自己送電的功能；本次設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的整個(gè)電能計(jì)量系統(tǒng)主要由電能表構(gòu)成。在T1中斷服務(wù)程序中對(duì)主程序進(jìn)行監(jiān)視；T0中斷監(jiān)視T1中斷。 智能電能表的抗干擾方法智能電能表是以微處理器為核心的微機(jī)測量控制系統(tǒng)，因此智能電能表在許多場合都是與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)或DCS(集散控制系統(tǒng))聯(lián)系在一起的。智能電能表的軟件設(shè)計(jì)需要有一個(gè)細(xì)致全面的過程。需要保證帶寬和有限執(zhí)行時(shí)間的應(yīng)用包括PC電話和其他語音及視頻通信應(yīng)用。它主要有這樣一些通信技術(shù):2. PCI總線PCI總線技術(shù)為CPU和板上外設(shè)之間提供方便的高速通信連接，工作頻率為33MHz()。目前國際上采用的智能電能表的標(biāo)準(zhǔn)接口有GPIB，RS232等,本設(shè)計(jì)采用RS232接口。根據(jù)信號(hào)對(duì)象的變化率及轉(zhuǎn)換精度要求，確定A/D轉(zhuǎn)換速度，以保證智能電能表的實(shí)時(shí)性要求，對(duì)快速信號(hào)必須考慮采樣/保持電路。傳感器能轉(zhuǎn)換信息存在的能量形式，通常是將其他能量形式轉(zhuǎn)換成電量形式，以便進(jìn)一步加工處理，傳感器的輸出往往總是電信號(hào)。智能電能表的監(jiān)控程序固化在程序存貯器EPROM、ROM、EEPROM等中，被測參量通過傳感器將非電量變換成電量，然后經(jīng)過信號(hào)處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后變?yōu)槲⑻幚砥髂苤苯幼R(shí)別的數(shù)字信號(hào)。　　電子式智能電表，是在電子式電表的基礎(chǔ)上，近年來開發(fā)面世的高科技產(chǎn)品，它的構(gòu)成、工作原理與傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表有著很大的差別。直接采樣則是用熱穩(wěn)定性高的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)來取得電壓信號(hào)，而用電阻溫度系數(shù)非常小的錳銅片進(jìn) 行電流直接采樣。其基本結(jié)構(gòu)是在原有機(jī)械電度表的轉(zhuǎn)盤上打孔或涂(貼)上能吸收光線的材料。為了適應(yīng)社會(huì)的需求，保證用戶安全，方便，合理的用電，對(duì)傳統(tǒng)的電表和用電模式進(jìn)行改造。此外，近年來智能電表控制高峰需求期電力消費(fèi)量的效果也越來越明顯。本文針對(duì)電表現(xiàn)狀，提出了基于單片機(jī)的智能電表的總體設(shè)計(jì)方案?；趩纹瑱C(jī)的智能電表設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能電表的設(shè)計(jì)摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平不斷地提高，傳統(tǒng)的電網(wǎng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會(huì)的需求。本文主要完成以下工作：提出了智能電表總體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集電路，運(yùn)用Protel DXP軟件繪制了原理圖及生成了PCB板，焊制了數(shù)據(jù)采集電路板，運(yùn)用Keil uVision2編寫了程序。電力公司利用智能電表向用戶發(fā)送電力相關(guān)信息，從而根據(jù)需求響應(yīng)減少電力消費(fèi)量。使之符合社會(huì)的發(fā)展需要，所以我選擇了基于單片機(jī)的智能電能表的設(shè)計(jì)。這類電度表由于其計(jì)量原理沒有改動(dòng)，其計(jì)量精度和特性與機(jī)械表完全一樣，而成本相對(duì)較高，其優(yōu)勢在于能充分利用現(xiàn)已安裝使用中的大量的機(jī)械電度表，且其計(jì)量原理為大眾所熟悉而容易接受。采用互感器采樣，在起動(dòng)電流、線性范圍、功耗和精度等指標(biāo)皆不如直接采樣，尤其是小電流時(shí)更為突出。而電子式智能電表主要是由電子元器件構(gòu)成，其工作原理是先通過對(duì)用戶供電電壓和電流的實(shí)時(shí)采樣，再采用專用的電能表集成電路，對(duì)采樣電壓和電流信號(hào)進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出，最后通過單片機(jī)進(jìn)行處理、控制，把脈沖顯示為用電量并輸出。所采集的數(shù)據(jù)或從鍵盤上輸入的數(shù)據(jù)以及經(jīng)過一定的算法運(yùn)算后的數(shù)據(jù)均暫存于片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM中。這主要是電信號(hào)較容易地進(jìn)行放大、反饋、濾波、積分、微分、存儲(chǔ)及遠(yuǎn)距離傳送等操作。在選用A/D時(shí)還應(yīng)考慮智能電能表所處的環(huán)境選擇A/D轉(zhuǎn)換器的環(huán)境參數(shù)。1. RS232C標(biāo)準(zhǔn)通信接口RS232C總線標(biāo)準(zhǔn)接口是目前最常用的串行通信總線接口，其邏輯電平是對(duì)地對(duì)稱的，與TTL、MOS邏輯電平完全不同。PCI對(duì)于連接到它上面的器件是具有即插即用的高速總線。除了這些新的多媒體設(shè)備外，USB也用于傳統(tǒng)的I/O設(shè)備。一般先是清楚的列出智能電能表系統(tǒng)各系統(tǒng)部件與軟件設(shè)計(jì)的有關(guān)特點(diǎn)，并進(jìn)行定義和說明，以作為軟件設(shè)計(jì)的根據(jù)。智能電能表在不同的應(yīng)用場合所受到干擾也各不相同，當(dāng)儀器在運(yùn)行時(shí)所受到的干擾超過一定限度時(shí)就會(huì)嚴(yán)重影響智能電能表的可靠性，甚至嚴(yán)重影響工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，因此在設(shè)計(jì)智能電能表時(shí)要注意智能電能表的抗干擾設(shè)計(jì)。3 智能電能表的硬件設(shè)計(jì) 電能表概述電能表是一種計(jì)量某一段時(shí)間內(nèi)通過的電能的累積值的表計(jì)。電能表部分應(yīng)包括電流傳感器、電壓傳感器、電能計(jì)量芯片、顯示器件、按鍵開關(guān)時(shí)鐘/日歷芯片、看門狗電路、擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及用于通斷電控制用的小功率交流開關(guān)。其組成為：?4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器?數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年?全靜態(tài)工作：0Hz24MHz?三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定?1288位內(nèi)部RAM?32可編程I/O線?兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器?5個(gè)中斷源?可編程串行通道?低功耗的閑置和掉電模式?片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 AT89C51各主要引腳功能：VCC：供電電壓。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。EA/VP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。據(jù)此選擇CS5460A作為電能計(jì)量芯片更能實(shí)現(xiàn)各種電參數(shù)的測量。在這個(gè)引腳上輸入的時(shí)鐘信號(hào)確定SDI和SDO引腳上的數(shù)據(jù)輸入輸出速率。此引腳懸空時(shí)為低電平。VREFIN:參考電壓輸入引腳。:復(fù)位引腳。由于CS546OA提供了SPI串行接口，減少了單片機(jī)的總線使用數(shù)，為微控制器的外圍電路的擴(kuò)展提供了更多的總線。 電源模塊由于電能表屬于不間斷工作的電力計(jì)量產(chǎn)品，因而其電源電路是其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分之一。電壓互感器具有高精度、低阻抗特性，并且即使在高次諧波情況下具有很小的相延遲。Rs=50歐時(shí)，電流互感器T3的變比為1/1000?；?個(gè)長條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個(gè)賀點(diǎn)形的發(fā)光管在數(shù)碼管顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)碼管顯示器顯示常用兩種辦法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。當(dāng)行線通過上拉電阻接+5V時(shí)，被鉗位在高電平狀態(tài)。SO、SI:串行數(shù)據(jù)輸出引腳和輸入引腳。輸入數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升沿被鎖存，輸出數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的下降沿被同步輸出。X5045的電源監(jiān)控電路提供在VCC低于限值時(shí)，響應(yīng)RESET信號(hào)的功能，可使系統(tǒng)在開機(jī)、關(guān)機(jī)過程中穩(wěn)定可靠，不出意外。 。在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運(yùn)行方式下連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。完成以上功能后程序隨時(shí)準(zhǔn)備接收外部中斷和，每循環(huán)一次程序就查詢一次按鍵開關(guān)的狀態(tài)，根據(jù)所按的開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)的程序。狀態(tài)機(jī)接收并解碼一個(gè)有效命令字之后就立即命令轉(zhuǎn)換器執(zhí)行一個(gè)系統(tǒng)操作或與內(nèi)部寄存器之間傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)以讀命令字初始化數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，串行口將在SD0引腳為緊接的16或24個(gè)串行時(shí)鐘周期按高位在先的原則傳送寄存器的各位數(shù)字。DS1302所有數(shù)據(jù)的讀寫都是通過向DS1302寫入命令字的方式告訴其讀寫地址單元以及將進(jìn)行的是讀操作還是寫操作。 在電能表中對(duì)串行EEPROM的讀寫X5045片內(nèi)包括一個(gè)指令寄存器、寫使能寄存器、狀態(tài)寄存器。對(duì)設(shè)置寫使能鎖存器子程序、復(fù)位寫使能鎖存器子程序、寫狀態(tài)寄存器子程序來說，可以通過給數(shù)據(jù)緩沖區(qū)寫入不同的命令字調(diào)用同一子程序，根據(jù)X5045的讀寫操作時(shí)序編寫的在電能表主程序中調(diào)用的子程序。鍵掃描程序流程圖中的12ms軟件延時(shí)用來消除鍵抖動(dòng)現(xiàn)象的。在打印機(jī)的打印控制程序中，數(shù)據(jù)的打印順序是按照從上到下、從左到右的順序打印字符、數(shù)據(jù)。在鑒于我國幅員遼闊，各地、乃至同一城市不同區(qū)域的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)布局以及負(fù)荷情況都不相同的實(shí)際情況下，本著降低成本、提高可靠性的原則，因地制宜地開發(fā)出各種適宜的智能電度表。希望可以在以后的時(shí)間加以完善。當(dāng)打印機(jī)的應(yīng)答信號(hào)低電平有效時(shí)，表明打印機(jī)己取走數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)。對(duì)于需要多個(gè)組合鍵才能完成的功能來說，把多次所得的鍵值相加后送寄存器A，然后完成相應(yīng)功能。 X5045命令集指令名指令格式操作WREN00000110設(shè)置寫使能鎖存器(允許寫操作)WRDI0000