【正文】 ............................................................................................................. 20 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖及說明 ...................................................................................................... 20 主要芯片讀寫程序設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)工具 ............................................................................................. 21 第五章 仿真調(diào)試 ............................................................................................................. 26 結(jié)語 ....................................................................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................. 29 致謝 ....................................................................................................................................... 31 附錄 電路圖 ....................................................................................................................... 32 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 第一章 引 言 電表是我國(guó)電 工儀表行業(yè)中產(chǎn)量最大的產(chǎn)品。智能電表利用微機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)等等，減少了能量的消耗，把采集，處理集中于一體，節(jié)省成本和人力資源，提高了工作效率，適應(yīng)了現(xiàn)代用戶的需求。全電子式則是采用集成電路為核心，取消了老式電表的機(jī)械結(jié)構(gòu)，減少了機(jī)械摩擦，使得計(jì)價(jià)更加準(zhǔn)確，可靠性高，耗電少，體積小。 (4)保密功能：通過 IC 卡加密，實(shí)現(xiàn) IC 卡與電能表的唯一對(duì)應(yīng)，可以嚴(yán)格有效地防止偽造和復(fù)制 IC卡的行為，在一定程度上便于電力部門的管理與監(jiān)督。但是此設(shè)計(jì)有諸多缺陷，首先，在信號(hào)采集方面，由于智能電表對(duì)于功率的計(jì)算，如果單純的使用單片機(jī)，會(huì)造成功率計(jì)算不準(zhǔn)確，如果要提高計(jì)算的精度，對(duì)于信號(hào)的 A/D轉(zhuǎn)換就必須采用高精度期間，成本費(fèi)用增加，其次即便使用了高精度的 A/D，在功率計(jì)算，補(bǔ)償方面的程序也想當(dāng) 麻煩 ，再則，由于使用分時(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，只用單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行粗略的計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的時(shí)間誤差比較大，長(zhǎng)時(shí)間的使用下會(huì)導(dǎo)致計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確，而使得電費(fèi)的計(jì)算出現(xiàn) 比較大的 誤差。 LSB ＝1/100% = 測(cè)量值的 % 。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 第三章 器件介紹和單元模塊設(shè)計(jì) 只有各個(gè)系統(tǒng)單元模塊的有機(jī)結(jié)合，才可以構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。 圖 AT89C51和 AT89C2051管腳圖 ADE7758 ADE7758 是一款高精度的電能計(jì)量芯片，具有高準(zhǔn)確度，適用于三相 /三線，三相 /四線和其他各種三相系統(tǒng)，該芯片通過 SPI 數(shù)據(jù)串行接口和單片機(jī)進(jìn)行連接，模擬電源端第三章 器件介紹和單元模塊設(shè)計(jì) 8 （ AVDD） =數(shù)字電源（ DVDD） =5V177。 第三章 器件介紹和單元模塊設(shè)計(jì) 14 信號(hào)采集電路 本次設(shè)計(jì)為智能電表，所以要對(duì)用戶的電壓和電流都進(jìn)行采樣，再通過 ADE7758 芯片來得到一個(gè)較為準(zhǔn)確的功率值并輸入單片機(jī)中，因此電流 和 電壓的采集電路 分別 如下圖所示： 圖 采集電路 圖 為電流 和 電壓 的 采集電路，在電流采集電路中，通過將電流互感器 TA32BM 串聯(lián)到用戶電路中，以采集用戶的電流信息， TA32BM 額定輸入輸出為 5A/,通過電流互感器將大電流轉(zhuǎn)換到 ADE7758 可以接受的小電流范圍內(nèi)，然后通過濾波降低信號(hào)的干擾，最終輸入芯片，在電壓采集電路中，通過將電壓互感器 TV31B02 并聯(lián)到用戶的負(fù)載上，采集用戶的電壓信息， TV31B02 是一款電流型電壓互感器，額定電流是 2mA/2mA,所以要在電壓互感器的緣邊串聯(lián)一個(gè) 51K的電阻 來 降低互感器原邊的電流值到可承受的范圍，最后通過 RC 電路濾波后， 得到一個(gè)近似 ADE7758 芯片，和前面的電流值一起，計(jì)算出用戶的功率。 時(shí)鐘及 LCD 顯示模塊 本次設(shè)計(jì) 中，該電表要實(shí)現(xiàn)分時(shí)計(jì)費(fèi)，既必須引入時(shí)鐘系統(tǒng)，該時(shí)鐘系統(tǒng)必須準(zhǔn)確，且在電表短時(shí)間斷電之內(nèi)，不會(huì)停止工作，因此，該模塊采用了一塊時(shí)鐘芯片 DS12887，該芯片為一款使用很廣泛的時(shí)鐘芯片，具體電路圖如下圖所示： M O T1NC2NC3A D 04A D 15A D 26A D 37A D 48A D 59A D 610A D 711G N D12V C C13S Q W14NC15NC16NC17I R Q18R E S E T19DS20NC21R /W22AS23CS24D S 1 28 87U3D S 1 28 87D S C SD S D SD S A SD S R WD0D1D2D3D4D5D6D7V C C 圖 DS12887接線圖 圖 為時(shí)鐘芯片 DS12887 的連線圖，其中 DS 與單片機(jī) 的 口連接， R/W 與單片機(jī) 的 口連接， AS 與單片機(jī) 的 口連接， CS 與單片機(jī) 的 口連接。比照 DS12887 中去讀的時(shí)間參數(shù)，選取電價(jià)開始計(jì)算余額，當(dāng)余額定于 30 元時(shí)，蜂鳴器每一分鐘鳴一次，當(dāng)余額為 0時(shí)，蜂鳴器長(zhǎng)鳴。 dsrw=0。 dsrw=1。 dsas=1。 type=typeamp。0X80 ) SDO = 1。loop++) { SCK=1。 } 本次設(shè)計(jì)的另一個(gè)重點(diǎn)就是現(xiàn)實(shí)程序， 1602 的顯示程序同樣按照其讀寫時(shí)序圖完成，不同的是， 1602 的顯示，需要在主程序的開始寫一個(gè)初始化函數(shù)用以設(shè)定 1602 的顯示方式，光標(biāo)等等，在本次設(shè)計(jì)中，只涉及到 1602 的寫程序，寫數(shù)據(jù)時(shí)，同樣需要先寫入地址，寫地址時(shí)，先將 RS,EN 置低，延遲后再將 EN 拉高，賦予地址，最后將 EN 拉低，寫數(shù)據(jù)與讀不同之處在于要將 RS 拉高其余同寫地址時(shí)一樣，具體初始化函數(shù)，寫函數(shù)如下 ： void init() { lcden=0。 } void write_(uchar ) { rs=0。 delay(5)。 本次軟件設(shè)計(jì)中比較艱難的部分在于 ADE7758 的讀寫程序以及 DS12887 在沒有實(shí)物的情況下經(jīng)行仿真，前者是因?yàn)閷?duì)于 SPI 接口的讀取掌握還是不到位，后者是因?yàn)檐浖姹締栴}， 版本以前的庫(kù)中沒有 DS12887 時(shí)鐘芯片，出于經(jīng)費(fèi)和穩(wěn)妥起見的考慮長(zhǎng)時(shí)間滯留在此處，后來在朋友的幫助下得以解決。 為了完成設(shè)計(jì)， 我也 同時(shí)查閱了大量的書籍和資料，自己獨(dú)立思考和學(xué)習(xí)能力得到了很好的鍛煉和提升，在設(shè)計(jì)同時(shí)，大量運(yùn)用了 Keil,protel99， Protues 等軟件，大大提升了熟練度，在 Protel 繪制電路 原理 圖， 在 protues 中畫了電路仿真圖，通過 keil 編程并將程序?qū)雴纹瑱C(jī)中，最后在 protues 中仿真。 在 此我要特別感謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師 ，王 老師 和歐陽 老師 ，通過每周的見面 或者打電話 ，老師對(duì)我進(jìn)行了悉心的指導(dǎo)，對(duì)我設(shè)計(jì)中存在的問題和不足進(jìn)行了批評(píng)和指正，不厭棄煩的進(jìn)行講解，讓我受益匪淺， 因此 本次設(shè)計(jì)的順利完成和老師的悉心指導(dǎo)密不可分，感謝 我的指導(dǎo) 老師。 雖然最終沒能做出實(shí)物，但我收獲很多。 第五章 仿真調(diào)試 26 第五章 仿真 調(diào)試 該程序是用 C 語言完成， C 語言具有簡(jiǎn)潔緊湊，靈活方便的特點(diǎn)，在調(diào)試程序的時(shí)候，軟件部分大致可以分為兩個(gè)部分，一部分是萬年歷等信息的顯示部分，一部分是信號(hào)采集部分。 } 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 void write_date(uchar date) { rs=1。 write_(0x06)。 _nop_()。 } for(loop=0。 _nop_()。當(dāng) ADE7758 寄存器經(jīng)行讀取操作訪問時(shí)，讀取命令個(gè)寫入命令之間至少需要有 的時(shí)間間隔，若果間隔過小，將會(huì)導(dǎo)致寫 入操作的最后一個(gè)字節(jié)丟失，具體位數(shù)參見芯片說明書，具體讀取函數(shù)如下： unsigned long read7753(unsigned char type,unsigned char databit) { unsigned char loop=0。 ds_date=P0。 dsas=1。 P0=add。 主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖及說明 Y 報(bào) 警 程序初始化 檢測(cè) IC 有 卡 ? 余額 為零？ 開 始 切斷用戶電源 信號(hào)采集及計(jì)量 LCD 顯示 N N Y Y 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 圖 主程序流程圖 本次設(shè)計(jì)的主要流程為當(dāng) IC 卡插入卡座，單片機(jī)檢測(cè)到 IC 卡并讀取其金額開始計(jì)時(shí)，當(dāng)按照開始設(shè)定好紅燈亮起，同時(shí)， LCD 顯示屏強(qiáng)制轉(zhuǎn)換到余額界面，字體開始閃爍，蜂鳴器長(zhǎng)鳴，此時(shí)停止計(jì)費(fèi)，并且開始檢測(cè)鍵盤，當(dāng)按下鍵盤 key4 后，警告解除， LCD 顯示界面重新返回時(shí)間界面。 ADE7758 集成了二階模數(shù)轉(zhuǎn)換器 , 數(shù)字積分器，基準(zhǔn)電路，溫度傳感器， 以及所有進(jìn)行有功，無功和視在電能計(jì)量以及有效值計(jì)量所需的信號(hào)處理元件。對(duì) IC 卡操作的命令分為控制，地址，數(shù)據(jù)三個(gè)部分，傳送從控制字節(jié) LSB 開始，其具體命令如下面所示： 表 IC卡命令格式及功能 字節(jié) 1 字節(jié) 2 字節(jié) 3 控制 地址 數(shù)據(jù) 操作 00110000 輸入地址 無效 讀主存儲(chǔ)器 00111000 輸入地址 輸入數(shù)據(jù) 升級(jí)主存儲(chǔ)器 00110100 無效