【正文】 ...................................................................................................................................... 18 附錄 ...................................................................................................................................................................... 19 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 1 1 設(shè)計(jì)目的及要求 設(shè)計(jì)目的 設(shè)計(jì) 多用戶電能表 ， 掌握單片機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，并且可以通過計(jì)算機(jī)的編程實(shí)現(xiàn)對(duì)戶的用電狀況進(jìn)行顯示，進(jìn)一步熟練單片機(jī)編程，了解 24C16 的功能實(shí)用。同時(shí)，基于E2PROM 24C16 芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的掉電數(shù)據(jù)保護(hù)，基于 74HC165 芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的清零。 基于 AD7755 芯片實(shí)現(xiàn)電能脈沖的發(fā)生；應(yīng)用單片機(jī) C8051F360 編制程序完成脈沖的讀取、計(jì)數(shù)、計(jì)算、存儲(chǔ)、送顯示等功能；應(yīng)用 74HC164 及八段譯碼顯示器完成數(shù)據(jù)的顯示；應(yīng)用 74HC165 及鍵盤控制對(duì)脈沖清零；應(yīng)用 E2PROM 24C16 完成數(shù)據(jù)的定時(shí)寫入以防停電時(shí)數(shù)據(jù)丟失。完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)。 數(shù)據(jù)顯示：實(shí)現(xiàn)交流電表對(duì)單相交流電能的測(cè)量并顯示。 CAT24WC16 使用鐵電技術(shù)制造的 16K 位的非易失性的記憶體，并且可以快速讀寫數(shù)據(jù)被可以長(zhǎng)時(shí)間掉電保存，并且其非易失性存儲(chǔ)器可靠性更高，系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，并且 24C16 可以承受超過 100 億次的速寫或者是比 EPROM 高一萬倍的寫操作，當(dāng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)寫入數(shù)據(jù)的頻率要求比較高即速度要求快的時(shí)候E2PROM 24C16 也可以可靠的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。用戶軟件對(duì)所有外設(shè)具有完全的控制，可以關(guān)斷任何一個(gè)或所有外設(shè)以節(jié)省功耗。電路隔離的主要目的是通過隔離元件把干擾的路徑切斷，從而達(dá)到抑制干擾的目的，保護(hù)電子設(shè)備。當(dāng)電信號(hào)送入光電耦合器的輸入端時(shí) , 發(fā)光器件將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 7 設(shè)計(jì)參數(shù)： 基準(zhǔn)電壓： 220V177。 選擇 f14=,SCF=0,S1=0,=S0=1,此時(shí) CF 頻率為 f1 的 32 倍，所要求的頻率恰為 f1， f2 段的脈沖計(jì)數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)為 100imp/ 。C1=C2=C3=C4=33nF。AD7755 的供電電壓由電容分壓器分壓、二極管整流、 RC 濾波和 7805 IC 穩(wěn)壓產(chǎn)生。 此外， C8051F360 功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其余端口與本設(shè)計(jì)無關(guān)，故其分配情況不再詳述。 AD7755 在電子電能表中的連接如圖 1 所示。時(shí)變?yōu)檫壿嫺?。乘法器的另一路輸入是由電壓通道 ADC 轉(zhuǎn)換而來的、與被測(cè)電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。高通濾波器接入或斷開造成的相移 ,由相位校正電路校正 ,使電壓通道和電流通道的相位匹配。 4 軟件電路設(shè)計(jì) 主程序流程圖設(shè)計(jì) 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 12 圖 主程序流程圖設(shè)計(jì) 顯示用戶及相應(yīng)電能子程序框圖 單片機(jī)初始化 讀取 E2PROM 24C16 存儲(chǔ)值 利用定時(shí)器 T0 設(shè)置中斷 讀取 P2 口狀態(tài) 開始 調(diào)用顯示用戶及相應(yīng)電能子程序 向 E2PROM中寫脈沖數(shù) 循環(huán) 結(jié)束 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 13 圖 顯示用戶及相應(yīng)電能子程序框圖 讀 24C16 子程序框圖 開始 結(jié)束 調(diào)用查詢鍵盤程序 處理脈沖數(shù)據(jù) 調(diào)用顯示程序顯示，并延時(shí)一秒 八戶是否顯示完 否 是 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 14 圖 讀 24C16 子程序框圖 開始 發(fā)送起始地址 送寫控制字 向 24C16 送入一個(gè)字節(jié)串行數(shù)據(jù) 發(fā)送字節(jié)地址 結(jié)束 寫失敗 否 是 將字節(jié)地址送入 24C16 重新發(fā)起始條件 將 24C16 里的數(shù)據(jù)讀出 發(fā)控制字 應(yīng)答則傳送 讀最后一個(gè)數(shù)據(jù)前發(fā)非應(yīng)答信號(hào) 發(fā)終止條件 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 15 寫 24C16 子程序流程圖 寫 24C16 子程序流程圖 查詢鍵盤流程圖 開始 發(fā)送起始地址 送寫控制字 向 24C16 送入一個(gè)字節(jié)串行數(shù)據(jù) 發(fā)送字節(jié)地址 結(jié)束 寫失敗 否 是 將字節(jié)地址送到 24C16 寫數(shù)據(jù)到 24C16 并發(fā)應(yīng)答信號(hào) 發(fā)數(shù)據(jù) 否 是 8 個(gè)字節(jié)發(fā)送完 否 數(shù)據(jù)接收錯(cuò)誤 是 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 16 圖 查詢鍵盤流程圖 中斷子程序流程圖 將鍵盤狀態(tài)存入 74HC165 讀出一個(gè)鍵盤狀態(tài) 鍵盤是否按下 對(duì)相應(yīng)用戶進(jìn)行清零 鍵盤狀態(tài)是否已全部移出 結(jié)束 是 是 否 開始 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 17 中斷子程序流程圖 5 結(jié)束語(yǔ) 開始 將新的脈沖狀態(tài)存入 20H 單元 新舊脈沖狀態(tài)進(jìn)行比較 是否有脈沖來 相應(yīng)用戶的脈沖個(gè)數(shù) 加一 是 否 結(jié)束 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 18 兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，從中我學(xué)到了很多東西且感悟良多體會(huì)到了課本聯(lián)系實(shí)際 、 設(shè)計(jì)思想 、 實(shí)際動(dòng)手能力都有所提高 。 致謝： 通過這次的實(shí)驗(yàn)，我深刻認(rèn)識(shí)到自己在理論與實(shí)際動(dòng)手方面結(jié)合的不足之處，對(duì)單片機(jī)了解和認(rèn)識(shí)的程度不高。24C16 的串行數(shù)據(jù)信號(hào) PB0 EQU 。 讀取 外部 P2 口狀態(tài) MOV TMOD,01H 。調(diào)用顯示子程序，顯示第五位 MOV B,10 DIV AB PUSH ACC MOV A,B LCALL XSYUSHU 。數(shù)字輸入 MOV P1MDOUT,0EFH 。讀取 P2 口狀態(tài) MOV 20H, P2 JNB , BJ1 NEXT1: JNB , BJ2 。判斷低字節(jié)是否滿 99 JMP AD12 。67H INC R1 INC R1 EX4:RET //////////////////////用戶 5 計(jì)數(shù) ////////////////////////// AD05:MOV R1,68H CJNE R1,99,AD51 。6FH INC R1 EX8:RET ////////除十顯示余數(shù)子程序 //////// XSYUSHU: MOV B,10 DIV AB PUSH ACC MOV A,B LCALL XS 。八戶 LOOP2: RRC A 。選擇地址 LCALL SENDI2C JB F0,I2C_WR 。至此，地址寫完 lcall START MOV A,0A1H 。置低準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù)位 NOP NOP NOP NOP NOP SETB SCL。發(fā)送非應(yīng)答信號(hào) SENDACK:NOP NOP SETB SCL 。發(fā)送完，準(zhǔn)備接受應(yīng)答位 NOP NOP NOP SETB SCL 。P1 口數(shù)據(jù)存入 A 中 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 30 JB ,GOON1 。 口清零，準(zhǔn)備將按鍵狀態(tài)輸入 74H165 CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR SETB PUSH ACC 。準(zhǔn)備接受下 1 位 DJNZ R5,AR_LP1 。接受完置低發(fā)應(yīng)答或非應(yīng)答信號(hào) NOP NOP NOP 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 28 NOP CLR SDA JNB F0,SENDACK 。發(fā)終止條件 RET /////////////I2C 啟動(dòng)條件 ////////// START: SETB SDA NOP SETB SCL NOP NOP NOP NOP CLR SDA NOP NOP NOP 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 27 NOP CLR SCL RET ///////////I2C 終止條件 /////////// STP: CLR SDA NOP SETB SCL NOP NOP NOP NOP SETB SDA NOP NOP NOP NOP RET ////////LOADI2C///////// LOADI2C: MOV R5,08H RCV: SETB SDA 。若寫失敗，從頭開始 MOV A,00H 。調(diào)向 2416 寫一字節(jié)并接收信號(hào)子程序 JB F0,I2C_WR 。查詢段碼 ANL A,0F7H 。6DH INC R1 EX7: RET ///////////////////用戶 8 計(jì)數(shù) ////////////////////////// AD08: MOV R1,6EH CJNE R1,99,AD81 。65H INC R1 EX3:RET //////////////////用戶 4 計(jì)數(shù) //////////////////////// AD04:MOV R1,66H CJNE R1,99,AD41 。判斷是否清零 RETI 。脈沖計(jì)數(shù)首地址 PUSH ACC 。判斷是否顯示完八戶，顯示完順序執(zhí)行 LCALL I2C_WR 。初始戶名 LOOP : MOV A,R0 LCALL XSYUSHU 。調(diào)用初始化子程序 LCALL I2C_RD 。LED 顯示部分的數(shù)據(jù)輸入 SCL EQU 。這次課程設(shè)計(jì)讓我的實(shí)際動(dòng)手能力得到了大大的鍛煉讓我解決實(shí)際問題的能力得到了大大的提高并對(duì)本專業(yè)的課程布滿了濃厚的興趣及對(duì)以后的學(xué)習(xí)充滿了信心 ； 決定在以后的學(xué)習(xí)生活中加強(qiáng)練習(xí)端正心態(tài)迎接新的挑戰(zhàn)。 設(shè)計(jì)參數(shù) 如下 基準(zhǔn)電壓 ： 220V177。邏輯高 ,HPF 使能。被測(cè)電流經(jīng)可編程增益放大器 (PGA)放大后接電流通道的 ADC,并由此 ADC 轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。 8%)V,可接外部基準(zhǔn)源； P11 AGND,模擬電路參考地 。它的技術(shù)指標(biāo)滿足 GB/T172151998 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的準(zhǔn)確度等要求。 和 分配給 LED 顯示部分作為時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)輸入。考慮到分流器存在寄生電感 ,較大時(shí)需要 進(jìn)行補(bǔ)償。的外部相位誤差將產(chǎn)生 %的測(cè)量誤差。線路電壓經(jīng)電壓分壓器分壓 ,也降到允許的最大電壓范圍之內(nèi) ,接 V2P 和 V2N。 4) 光電耦合器的傳輸特性具有非線性和隨溫度變化性 。應(yīng)山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 6 用這個(gè) 電路解決了彈載黑匣子的電壓采樣信號(hào)的光電隔離問題。 220V~5V 轉(zhuǎn)換電路中，相關(guān)參數(shù)如下： C1=330uf，為濾波電容； C2=，用于抵消輸入線較長(zhǎng)時(shí)的電感效應(yīng)，以防止電路產(chǎn)生自激震蕩； C3=1uf，用于消除輸出電壓中的高頻噪聲。 C8051F360 功能介紹 C8051F360 單片機(jī)為主要部件，它具有片內(nèi)上電復(fù)位電路、 VDD 監(jiān)視器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器器件，是真正能獨(dú)立工作的片上系