【正文】 ...................................................................................................................................... 18 附錄 ...................................................................................................................................................................... 19 山東科技大學課程設計 1 1 設計目的及要求 設計目的 設計 多用戶電能表 ， 掌握單片機在電力系統(tǒng)中的應用，并且可以通過計算機的編程實現(xiàn)對戶的用電狀況進行顯示，進一步熟練單片機編程，了解 24C16 的功能實用。同時，基于E2PROM 24C16 芯片實現(xiàn)單片機的掉電數(shù)據(jù)保護，基于 74HC165 芯片實現(xiàn)單片機的清零。 基于 AD7755 芯片實現(xiàn)電能脈沖的發(fā)生；應用單片機 C8051F360 編制程序完成脈沖的讀取、計數(shù)、計算、存儲、送顯示等功能；應用 74HC164 及八段譯碼顯示器完成數(shù)據(jù)的顯示；應用 74HC165 及鍵盤控制對脈沖清零；應用 E2PROM 24C16 完成數(shù)據(jù)的定時寫入以防停電時數(shù)據(jù)丟失。完成系統(tǒng)的硬件設計及軟件設計。 數(shù)據(jù)顯示：實現(xiàn)交流電表對單相交流電能的測量并顯示。 CAT24WC16 使用鐵電技術制造的 16K 位的非易失性的記憶體，并且可以快速讀寫數(shù)據(jù)被可以長時間掉電保存，并且其非易失性存儲器可靠性更高，系統(tǒng)更簡單，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，當數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對寫入數(shù)據(jù)的頻率要求比較高即速度要求快的時候E2PROM 24C16 也可以可靠的實時采集數(shù)據(jù)。用戶軟件對所有外設具有完全的控制，可以關斷任何一個或所有外設以節(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，從而達到抑制干擾的目的，保護電子設備。當電信號送入光電耦合器的輸入端時 , 發(fā)光器件將電信號轉換為光信號。 山東科技大學課程設計 7 設計參數(shù)： 基準電壓： 220V177。 選擇 f14=,SCF=0,S1=0,=S0=1,此時 CF 頻率為 f1 的 32 倍，所要求的頻率恰為 f1， f2 段的脈沖計數(shù) 標準為 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 功能強大，結構復雜，其余端口與本設計無關，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。時變?yōu)檫壿嫺?。乘法器的另一路輸入是由電壓通道 ADC 轉換而來的、與被測電壓對應的數(shù)字信號。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 軟件電路設計 主程序流程圖設計 山東科技大學課程設計 12 圖 主程序流程圖設計 顯示用戶及相應電能子程序框圖 單片機初始化 讀取 E2PROM 24C16 存儲值 利用定時器 T0 設置中斷 讀取 P2 口狀態(tài) 開始 調用顯示用戶及相應電能子程序 向 E2PROM中寫脈沖數(shù) 循環(huán) 結束 山東科技大學課程設計 13 圖 顯示用戶及相應電能子程序框圖 讀 24C16 子程序框圖 開始 結束 調用查詢鍵盤程序 處理脈沖數(shù)據(jù) 調用顯示程序顯示，并延時一秒 八戶是否顯示完 否 是 山東科技大學課程設計 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 送入一個字節(jié)串行數(shù)據(jù) 發(fā)送字節(jié)地址 結束 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 應答則傳送 讀最后一個數(shù)據(jù)前發(fā)非應答信號 發(fā)終止條件 山東科技大學課程設計 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 送入一個字節(jié)串行數(shù)據(jù) 發(fā)送字節(jié)地址 結束 寫失敗 否 是 將字節(jié)地址送到 24C16 寫數(shù)據(jù)到 24C16 并發(fā)應答信號 發(fā)數(shù)據(jù) 否 是 8 個字節(jié)發(fā)送完 否 數(shù)據(jù)接收錯誤 是 山東科技大學課程設計 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 讀出一個鍵盤狀態(tài) 鍵盤是否按下 對相應用戶進行清零 鍵盤狀態(tài)是否已全部移出 結束 是 是 否 開始 山東科技大學課程設計 17 中斷子程序流程圖 5 結束語 開始 將新的脈沖狀態(tài)存入 20H 單元 新舊脈沖狀態(tài)進行比較 是否有脈沖來 相應用戶的脈沖個數(shù) 加一 是 否 結束 山東科技大學課程設計 18 兩個星期的課程設計結束了，從中我學到了很多東西且感悟良多體會到了課本聯(lián)系實際 、 設計思想 、 實際動手能力都有所提高 。 致謝： 通過這次的實驗，我深刻認識到自己在理論與實際動手方面結合的不足之處，對單片機了解和認識的程度不高。24C16 的串行數(shù)據(jù)信號 PB0 EQU 。 讀取 外部 P2 口狀態(tài) MOV TMOD,01H 。調用顯示子程序，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 。置低準備接受數(shù)據(jù)位 NOP NOP NOP NOP NOP SETB SCL。發(fā)送非應答信號 SENDACK:NOP NOP SETB SCL 。發(fā)送完，準備接受應答位 NOP NOP NOP SETB SCL 。P1 口數(shù)據(jù)存入 A 中 山東科技大學課程設計 30 JB ,GOON1 。 口清零，準備將按鍵狀態(tài)輸入 74H165 CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR CLR SETB PUSH ACC 。準備接受下 1 位 DJNZ R5,AR_LP1 。接受完置低發(fā)應答或非應答信號 NOP NOP NOP 山東科技大學課程設計 28 NOP CLR SDA JNB F0,SENDACK 。發(fā)終止條件 RET /////////////I2C 啟動條件 ////////// START: SETB SDA NOP SETB SCL NOP NOP NOP NOP CLR SDA NOP NOP NOP 山東科技大學課程設計 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 。調向 2416 寫一字節(jié)并接收信號子程序 JB F0,I2C_WR 。查詢段碼 ANL A,0F7H 。6DH INC R1 EX7: RET ///////////////////用戶 8 計數(shù) ////////////////////////// AD08: MOV R1,6EH CJNE R1,99,AD81 。65H INC R1 EX3:RET //////////////////用戶 4 計數(shù) //////////////////////// AD04:MOV R1,66H CJNE R1,99,AD41 。判斷是否清零 RETI 。脈沖計數(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 。這次課程設計讓我的實際動手能力得到了大大的鍛煉讓我解決實際問題的能力得到了大大的提高并對本專業(yè)的課程布滿了濃厚的興趣及對以后的學習充滿了信心 ； 決定在以后的學習生活中加強練習端正心態(tài)迎接新的挑戰(zhàn)。 設計參數(shù) 如下 基準電壓 ： 220V177。邏輯高 ,HPF 使能。被測電流經(jīng)可編程增益放大器 (PGA)放大后接電流通道的 ADC,并由此 ADC 轉換為對應的數(shù)字信號。 8%)V,可接外部基準源； P11 AGND,模擬電路參考地 。它的技術指標滿足 GB/T172151998 標準規(guī)定的準確度等要求。 和 分配給 LED 顯示部分作為時鐘信號和數(shù)據(jù)輸入?？紤]到分流器存在寄生電感 ,較大時需要 進行補償。的外部相位誤差將產(chǎn)生 %的測量誤差。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 ,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 。應山東科技大學課程設計 6 用這個 電路解決了彈載黑匣子的電壓采樣信號的光電隔離問題。 220V~5V 轉換電路中，相關參數(shù)如下： C1=330uf，為濾波電容； C2=，用于抵消輸入線較長時的電感效應，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 單片機為主要部件，它具有片內上電復位電路、 VDD 監(jiān)視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器器件，是真正能獨立工作的片上系