【正文】 字節(jié)為指令字節(jié)，而第二個字節(jié) 則為數(shù)據(jù)字節(jié)。 BC7281A 的 DAT 引腳為漏極開路輸出結(jié)構(gòu)，使用時需要在該線上加上拉電阻。使中斷有效，自動發(fā)生中斷，進入讀取數(shù)據(jù)處理， 同時讀取狀態(tài)寄存器，將該值寫入狀態(tài)寄存器，將 DRDY 位清 0，使中斷無效 啟動連續(xù)轉(zhuǎn)換 首先設(shè)置周期計數(shù)器的值，及一秒鐘轉(zhuǎn)換多少次，本次用默認值， N=4000， 然后寫入啟動連續(xù)轉(zhuǎn)換命令 0xe8。 AC 與 DC 校準不同。對于配置寄存 器，本次取默認值，及取 K=1,Gi=0（即電流增益取 10，電流模擬通道輸入典型 值為 150mV）， S1=0； S1=0 表示 INT 引腳低電平有效。 第三章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計 29 CS5460A 的初始化設(shè)計 我們對 STC12C5410進行初始化以后就對 CS5460A進行初始化。上電后 CS5460A 初始化并處于可完全操作狀態(tài)，等待接收有效的命令（輸入串口的前 8 位數(shù)據(jù)）。用戶可以選擇顯示的電量類型。 一般 Keil C51 編譯器中 沒有 STC 單片機型號 ，所以 把 STC 單片機，當成 Intel 的 8052/87C52/87C54/87C58,或 Philips 的 P87C52/P87C54/P87C58 就可以了 [10]。 LM7805 需要加散熱模塊。 鍵盤電路的設(shè)計 本次設(shè)計中原始的數(shù)據(jù)是由鍵盤來輸入的，同樣數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)是電流有效值還是瞬時值，是電壓有效值還是瞬時值還是功率值這都是由鍵盤來控制的，所以鍵盤電路在本次設(shè)計中有重要的作用。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。n* （ V+)/R8*Iseg 或 223。 與單片機的接口電路 BC7281A 與單片機的接口共需要三根線數(shù)據(jù)線 DAT、時鐘線 CLK 和按鍵指 示 KEY，其中時鐘線 CLK 和按鍵指示 KEY 分別為輸入和輸出引腳，而 DAT 腳則 22 智能數(shù)顯表的設(shè)計 為雙向口，其內(nèi)部為 OPEN DRAIN 結(jié)構(gòu)，需要外接一 20K 左右的上拉電阻，以使 其能可靠地輸出高電平。當 BC7281檢測到有效按鍵后 ,其值被鎖存在此寄存器中 , KEY腳輸出低電平 6. 譯碼寄存器 (14H～ 18H) :BCD 譯碼寄存器為 14H ,寫入數(shù)據(jù)格式為 :高 4 位是顯示地址 ,取值范圍 0～ F ,對應(yīng)第 0～ 15 位顯示 。 DIG0～ DIG7：位驅(qū)動輸出端，與第 8～ 15 位顯示位驅(qū)動共用，同時也是鍵盤矩陣 的行 。 KEY：鍵盤有效輸出端，該腳輸出低電平，并一直保存到鍵值被讀出。 顯示電路的設(shè)計 由于系統(tǒng)外接的鍵盤和數(shù)碼管的數(shù)量較多 ,所以本次設(shè)計將采用 BC7281A 鍵盤顯示芯片。它的特點是顯示字跡清楚，價格相對便宜。數(shù)碼管只能是顯示 0—— 9 的數(shù)據(jù)。VD+=+3V～ +5V 或 VA+=,VA=。 CS5460A具有與微控制器通訊的雙向串口，芯片的脈沖輸出頻率與有功能量 成正比。其中邏輯單元的設(shè)計具有獨到之處，它隨時檢測輸出負壓的最大值以保證輸出用的 N 溝道 MOC 管不會出現(xiàn)偏置。 CD4051C 口接地，其中一片 CD4051 的 13， 14， 15 引腳分別接 三相輸入電流，另一片接三相輸入電壓。兩片 CD4051 的地址碼相同，由 STC12C5410 相同的 I/O 控制 這樣就能保證相電流與相電壓一一對應(yīng) [4] CD4051 有如下的特點： 。 本次設(shè)計 要用的 電壓互感器 TV6301，該互感器應(yīng)用于高精度、小相位誤差的要求用于電流、功率和電能監(jiān)測裝置，能滿足此次設(shè)計要求 。其電路圖如 ： 圖 STC12C5410的時鐘電路 在單片機系統(tǒng)中，一般需要一個硬件復(fù)位電路，用于用戶的手動復(fù)位，高電平有效。 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。 ： （ 5V 單片機） 3. 工作頻率： 035MHz，相當于普通 8051 的 0420MHz。 第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 7 綜合以上各種單片機的基本性能及本設(shè)計的滿足需要，我們將選擇 51 系列單片機。它 具有一個完整計算機所需要的大部分部件： CPU，內(nèi)存，總線系統(tǒng)等。單片機電路主要用于 數(shù)據(jù)的讀取，存儲和處理。根據(jù)上述的儀表的基 本功能我本次設(shè)計主要完成的任務(wù)是設(shè)計智能數(shù)顯表的硬件和軟件系統(tǒng) ,具體任務(wù)包括如下： 硬件系統(tǒng)設(shè)計 包括：單片機硬件系統(tǒng)的設(shè)計，采樣電路部分的設(shè)計，顯示電路部分的設(shè)計，供電系統(tǒng)的設(shè)計以及它們之間的連接。它具有數(shù)據(jù)存儲、運算、邏輯判斷能力，能根據(jù)被測參數(shù)的變化自選量程。 本課題的發(fā)展趨勢 回顧電子儀器的發(fā)展過程，交流電參數(shù)檢測儀表的發(fā)展經(jīng)歷了從直接作用模擬的指針式儀表，到數(shù)字式儀表，又到智能化儀表的過程。這就顯然提高了對電能測試儀器的要求。由于它客觀的顯示出測量結(jié)果在很多領(lǐng)域中已經(jīng)替代了指針式測量儀表。 本課題在境內(nèi)的發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢 本課題在境內(nèi)外的發(fā)展 隨著電力網(wǎng)的不斷擴大，微型計算機測控技術(shù)和自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，無人值班、少人值守的模式，紅外智能電度表系統(tǒng)的推廣，特別是對城市和農(nóng)村電網(wǎng)的改造，可大量采取將電參量的監(jiān)測、監(jiān)控與保護設(shè)備，下放到戶外端子箱，無需再另建專門的控制室。 第二代是數(shù)字電子儀表。這樣，可以充分利用計算機的 軟硬件資源。其測量范 圍如下： 電流測量范圍： 0～ 20A ， 電壓測量范圍： 0～ 380V 本章小結(jié) 本章首先主要介紹了智能數(shù)顯表的設(shè)計背景和設(shè)計的重要性 ，同時簡單的敘述了本課題在國內(nèi)外的發(fā) 展歷史，發(fā)展程度以及未來發(fā)展的趨勢，最后給出了本設(shè)計的主要任 第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 5 第二章 系統(tǒng)的 硬件 設(shè)計 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計 本次設(shè)計的智能數(shù)顯表的硬件系統(tǒng)主要由一只 STC12C5410 單片機，六個電流電壓互感器，電量輸入電路，模擬開關(guān)電路，電流電壓采樣電路和顯示電路組成。將三相電流所對應(yīng)的變換信號依次送入 CS5460A 的電流測量輸入通道，同時將對應(yīng)的相電壓對應(yīng)的信號送入 CS5460A。 51系列單片機的特點是：硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史悠久，世界有許多芯片公司都買了51 的芯片核心專利技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上擴充其性能，使得芯片的運行速度變得更快，性價比更高。它指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的 8051單片機的指令系統(tǒng)，但速度比傳統(tǒng)的 8051單片機快幾倍， 12時鐘和 6時鐘任意選擇，最新的 D版本內(nèi)部集成 MAX810專用復(fù)位電路。 5. 片上集成 512 字節(jié) RAM， STC12C5410 單片機有 512KB RAM，傳統(tǒng) 8051 只 有 128KB RAM， 8052 只有 256KB RAM。 10. 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 20M 以下時，可省外部復(fù)位電路） 11. 共 2個 16 位定時器 /計數(shù)器，但可用 PCA 模塊再產(chǎn)生 4個定時器 12. 外部中斷 2 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ， powerdown模式可由外部中斷喚醒。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的 線路 中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流互感器在工作時，它的 2次回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護回路串聯(lián) 線圈 的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。其電路圖如 圖 所示： 圖 電流輸入電路 三相電流電壓選通電路 的設(shè)計 三相電流電壓的選通由 CD4051 芯片來完成的， CD4051 系列芯片是用數(shù)字 第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 11 信號控制的多路選擇模擬開關(guān)，模擬量幅度可高達 15Vpp，與 CD 系列數(shù)字電路的 3V～ 15V 工作范圍正好相對應(yīng)。 。 圖 CD4051 的連接圖 負電壓供電設(shè)計 本次設(shè)計 用 ICL7660 對 CD4051 的 VEE 管腳提供負電壓， ICL7660 是由Intersil 公司開發(fā)的， CMOS 結(jié)構(gòu)的電壓反轉(zhuǎn)模塊。當 C=l00pF 時， f≈lKHz； C=1000pF 時， f≈ 100Hz。在自引導(dǎo)模式中 ， CS5460A 從一個外部 EEPROM 中讀取校準數(shù)據(jù)和啟動指令。 本次設(shè)計 CS5460A 運用連接圖如圖 ，其晶振頻率為 。 LED 點陣顯示器件是由好多個發(fā)光二極管組成的。不過它的價格比 1602 液晶貴了很多 [6]?？梢院透鞣N驅(qū)動電路配合，適合于任何尺寸的數(shù)碼管。 VCC,GND：電源正負端。由于第 0～ 7 位 第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 21 與第 8～ 15 位共用一組驅(qū)動 ,故第 8～ 15 位顯示不能單獨控制閃爍屬性相應(yīng)的數(shù)據(jù)位為 1 時 ,表示該位正常顯示 。 16H、 17H 為光柱譯碼器 ,18H 為段尋址譯碼器 ,可獨立控制每個顯示段 。 BC7281A 的 DIG0DIG7 連接位驅(qū)動電路。的發(fā)射極電阻 Iseg 的單位為 mA。三態(tài)。 如：當按下測量鍵時，系統(tǒng)開始測量，當按下電流有效值時，數(shù)碼管分別顯示三相電流有效值，按下顯示電流瞬時值將瞬時值示，其他鍵有同樣功能。 26 智能數(shù)顯表的設(shè)計 第三章 軟件系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計要求和思路 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計要 軟件設(shè)計是智能化測量儀器 設(shè)計 的 主要內(nèi)容 。智能數(shù)顯表的軟件設(shè)計過程中，對于一個復(fù)雜系統(tǒng)，可 以 按 照 儀表的 具體功能把軟件分成若干個子程序， 然 后將各子程序連接起來進行總體調(diào)試，這樣使系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)清晰，便于獨立修改調(diào)試。 CS5460A 的軟件設(shè)計 CS5460A 的操作遠原理 CS5460A 的串行接口部分集成了一個帶有發(fā)送 /接收緩沖器的狀態(tài)機，狀態(tài)機在 SCLK 的上升沿解釋 8 位命令字。 可是 一些命令字的執(zhí)行受配置寄存器 和 周期計數(shù)寄存器的影響， 所以我們需要 先對周期計數(shù)器和配置寄存器內(nèi)容進行正確設(shè)置。 CS5460A的串口初始化 串口與 SCLK不同步是有可能的， 一旦發(fā)生這種情況，任何輸入 CS5460A的有效指令或者不會產(chǎn)生動作或者產(chǎn)生錯誤動作，因為 CS5460A不能正確解釋輸入的命令字。用戶通過設(shè)置校準命令字中的相應(yīng)位來決定執(zhí)行那種校準。 本次設(shè)計主要校準寄存器包括交流電流增益寄存器，交流電流偏置寄存器，交流電壓增益寄存器，交流電流增益寄存器，校準之前必須使 CS5460A 處于活動狀態(tài)，同時使其準備接收有效命令，并清除狀態(tài)寄存器的 DRDY 位，因為 DRDY用于判斷校準是否完成。寫時序如圖 所示： 圖 CS5460A的寫時序圖 CS5460A 寄存器讀命令 當發(fā)出一個讀命令時，串口根據(jù)發(fā)出的命令，在下面的 8， 16 或 24 個 SCLK 周期初始化串行傳輸 SDO 管腳上的寄存器的內(nèi)容。第一個 字節(jié)為命令字，第二個字節(jié)為數(shù)據(jù)。發(fā)送是 數(shù)據(jù)的高位（ MSB）在前。一個與希爾指令不同的地方是，當 8個數(shù)據(jù)均讀出了以后， STC12C5410 還必須多發(fā)出一個 CLK 脈沖，表示數(shù)據(jù)接收完畢， BC7281A 才能從 數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)成輸入狀態(tài)，準備接收下一個指令。 STC12C5410 在傳送完指令字后， 應(yīng)將 DAT 線置于輸入狀態(tài)，以便從 BC7281A 接收數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)字節(jié)即寫入或從寄存器讀出的數(shù)據(jù)，寫入指令（ R/W=0）時，數(shù)據(jù)由 MCU傳向 BC7281，讀出指令（ R/W=0）時，數(shù)據(jù)由 BC7281傳向 MCU。讀時序如圖 所示： 32 智能數(shù)顯表的設(shè)計 圖 CS5460A的讀時序圖 BC7281A 的軟件設(shè)計 BC7281 的指令格式 BC7281A 與 STC12C5410 之間的通訊采用 2 線高速串行接口，兩根連線分別是數(shù)據(jù)線 DAT 和同步時鐘線 CLK，其中 DAT 為雙向數(shù)據(jù)傳輸線， BC7281A 既用該線從 STC12C5410 接收數(shù)據(jù)，也用該線向 STC1