【正文】 圖318 + 部分參數(shù)計(jì)算根據(jù)78XX，79XX三端穩(wěn)壓器的輸入電壓要求，~~20V之間，選177。12V 電源硬件接線圖 ++，相關(guān)技術(shù)也比較成熟。輸出電流100mA，最大輸出電流140mA。 圖315 177。5V、177。10%串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1307Z：DC 5V，3V電池液晶顯示器：LCM12864ZK：DC 5V，3V電池兩輸入四異或門74LS86：DC 5V，74LS86運(yùn)算放大器OP07C：DC177。ADC2完全由CIP51通過(guò)特殊功能寄存器控制。但缺點(diǎn)在于比起其它單片機(jī)（如PIC18F系列單片機(jī)），其價(jià)格要高出一倍，花費(fèi)較大。5 個(gè)通用的16位定時(shí)器 真正 12 位、100 ksps 的 ADC，帶 PGA 和8 通道模擬多路開關(guān) 本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)作為系統(tǒng)核心，它能否穩(wěn)定工作，直接影響整個(gè)系統(tǒng)，所以單片機(jī)必須能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。 OP07C簡(jiǎn)介由電路組成可以看出，運(yùn)算放大器是滯回比較器的主要部件，它的性能直接影響到整個(gè)滯回比較器的性能。所以，一般在對(duì)稱三相電路中，電壓、電流都可能含有高次諧波分量。如圖311所示。 產(chǎn)品的型號(hào)描述及參數(shù) ：表31產(chǎn)品的型號(hào)描述及參數(shù)表電壓互感器選用北京森社公司的CHG300VB型精密電壓互感器，其部分產(chǎn)品參數(shù)特性如下：額定電壓，30（RMS）；測(cè)量范圍，0～360V（RMS）；輸出額定電壓，5V；精度，%；線性度，%；絕緣電壓，3KV（RMS）/50Hz/1分鐘；工作溫度，40℃～85℃。12～177。電源引腳和傳感器輸出引腳之間是電氣隔離的。同樣假設(shè)使用單相互（傳）感器，這樣做的好處是可以省掉六個(gè)互（傳）感器，至多只需多添加六組電位抬升電路和放大電路，在花銷上會(huì)帶來(lái)節(jié)省。因此使用可以輸出直流信號(hào)的傳感器來(lái)做信號(hào)的幅值檢測(cè)，其輸出直接進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器。但是，電壓、電流互感器的選擇、接線，以及其保護(hù)裝置，二次側(cè)導(dǎo)線截面積，長(zhǎng)度都有要求，在計(jì)算選型，安裝，運(yùn)行維護(hù)等方面都比較繁瑣，前期和后期的工作量都較大，需要投入的人力物力也較大。對(duì)于功能要求，兩種方案都可以滿足要求，但對(duì)于其它的涉及邏輯判斷或通信的功能，方案二實(shí)現(xiàn)起來(lái)會(huì)很困難。、論證與選擇設(shè)計(jì)的主體是具有一系列附加功能的電能計(jì)量裝置，那么電能計(jì)量的設(shè)計(jì)方案自然應(yīng)該成為本設(shè)計(jì)整個(gè)方案的核心，電能計(jì)量方案決定著其它的諸如電量采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)比較、信息顯示、報(bào)警等功能的方案。按照CAN總線協(xié)議，生成標(biāo)準(zhǔn)通信數(shù)據(jù)包。10%（50Hz）；額定功耗：≤1W；工作環(huán)境條件：溫度20℃～+55℃；濕度：＜95%；精度：1%。同時(shí)微處理器還可以通過(guò)RS232串行通信接口對(duì)計(jì)量電表的數(shù)據(jù)采集，兩者進(jìn)行比較，來(lái)確定是否有竊電行為發(fā)生，以及供電線路是否處于正常工作狀態(tài)，有何故障等。在我國(guó)一些地區(qū)或單位，偷漏電量競(jìng)超過(guò)了總用電量的30％，其經(jīng)濟(jì)損失非常嚴(yán)重，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因竊電而造成的電費(fèi)損失超過(guò)50億。它可以監(jiān)測(cè)到用戶供電線路上的異常狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)非法用電行為，避免事故的發(fā)生和經(jīng)濟(jì)損失。電能量是供用電雙方電貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)，其計(jì)量的準(zhǔn)確性直接影響到雙方的貿(mào)易關(guān)系。本設(shè)計(jì)充分析了電能計(jì)量，傳感器技術(shù)，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)等技術(shù)問題，參考了大量的解決方案，進(jìn)行總體方案的論證、功能單元電路的分析、設(shè)計(jì)、整定計(jì)算，元器件選型，提出了一整套完整的設(shè)計(jì)方案。因此，本設(shè)計(jì)的主體應(yīng)該為一個(gè)具備比較、判斷、統(tǒng)計(jì)、報(bào)警及傳遞數(shù)據(jù)等功能的電能計(jì)量裝置?？僧?dāng)?shù)仫@示線路電壓值、線路電流值、計(jì)量故障信息；可以顯示各種信息，應(yīng)該具備必要的顯示設(shè)備和必要的顯示管理，從而正確顯示功能要求現(xiàn)實(shí)的信息。額定功耗：≤1W；在選用各個(gè)器件時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的比較，盡量選用功耗小的器件。它的電壓、電流鐵芯線圈分別位于鋁盤的上下兩側(cè)，將鋁盤夾在中間，線圈上產(chǎn)生的電壓、電流交變磁通穿過(guò)鋁盤時(shí)會(huì)在鋁盤上產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁通和感應(yīng)電流相互作用，使鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。按照工程經(jīng)驗(yàn)，一般選擇二次側(cè)電壓為100V的電壓互感器，二次側(cè)電流為5A的電流互感器。隨著電子計(jì)量技術(shù)的成熟，電子式電能表早已被廣泛應(yīng)用，方案二其實(shí)也已經(jīng)非常常用，又因?yàn)樗谶x型、安裝、調(diào)試、維護(hù)以及經(jīng)濟(jì)性等方面幾乎全面優(yōu)于方案一，因此選用方案二。交流信號(hào)盡管就其幅值大小來(lái)說(shuō)，可以直接進(jìn)入單片機(jī)，但A/D轉(zhuǎn)換器只能對(duì)單極性信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因此，若使用交流信號(hào)輸出的互感器，也還要再對(duì)信號(hào)進(jìn)行必要的調(diào)理，才能用A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)其進(jìn)行幅值的測(cè)量。傳感器內(nèi)包括一個(gè)精確的線性霍爾集成芯片，該芯片針對(duì)傳感器內(nèi)部的磁路被優(yōu)化，從而提高了傳感器的靈敏度。目的是使輸出電壓在單片機(jī)端口能承受的電壓范圍——0~5V之內(nèi)，起到保護(hù)單片機(jī)的目的。參數(shù)計(jì)算：R4=R5=12V/10mA=1200Ω，D19=D20：穩(wěn)壓值Uz=5 V 電流互感器選用的為上海涌緯自控成套設(shè)備有限公司的CT04304W型精密電流互感器。本單元電路就是為了測(cè)量φ而設(shè)計(jì)的。因此，過(guò)零比較器很靈敏，但同時(shí)抗干擾能力較也差。 從集成運(yùn)放輸出端的限幅電路可以看出, 。3V～177。高速、流水線結(jié)構(gòu)的 8051 兼容的 CIP51 內(nèi)核（可達(dá) 25MIPS）4352（4K+256）字節(jié)的片內(nèi) RAM 端口 I/O、/RST和 JTAG 引腳都容許 5V 的輸入信號(hào)電壓。該ADC工作在500ksps的最大采樣速率時(shí)可提供真正的8位精度，INL為177。在轉(zhuǎn)換完成后，8位數(shù)據(jù)字被鎖存到一個(gè)特殊功能寄存器中。5V和177。+5V電源使用國(guó)家半導(dǎo)體公司（National Semiconducter）的集成三段穩(wěn)壓器LM78L05：Vin最大為35V，一般需在7V~20V，輸出電流100mA，最大輸出電流140mA。+12V電源使用國(guó)家半導(dǎo)體公司（National Semiconducter）的集成三段穩(wěn)壓器LM78L12AC：Vin最大為35V，~27V，典型值為19V。解決這個(gè)問題的有效方法是改用開關(guān)式的電源IC，如LM2575系列電源IC。輸入輸出端分別對(duì)地接電容，起到濾波的作用?？紤]電網(wǎng)電壓有177。 CAN總線的特點(diǎn)CAN可以是對(duì)等結(jié)構(gòu)，即多主機(jī)工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向 網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從，通訊方式靈活。它與ISO/DIS11898標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。目前RS232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口，許多電子式電能表上就帶有RS232接口，本設(shè)計(jì)單元就以讀取帶由RS232接口的電能表的計(jì)量值為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。Max232芯片的作用就是起到電平轉(zhuǎn)換的作用。強(qiáng)光下仍具有較好的可視效果。它可以實(shí)現(xiàn)漢字、ASICⅡ碼、點(diǎn)陣圖形的同屏顯示，廣泛應(yīng)用于各種儀器儀表、家用電器和信息產(chǎn)品上作為顯示器件。改變滑動(dòng)變阻器的值可用于調(diào)節(jié)LCD的亮度。矩陣式鍵盤的按鍵同時(shí)處于一條行線和一條列線上，一個(gè)按鍵按下會(huì)使得一條行線和一條列線的電平都發(fā)生變化，行線和列線都接到單片機(jī)的I/O口，單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)電平變化，和簡(jiǎn)單的公式計(jì)算出鍵盤的編號(hào)，然后轉(zhuǎn)去執(zhí)行該鍵對(duì)應(yīng)的功能程序。這也是監(jiān)測(cè)儀的一個(gè)重要功能之一。系統(tǒng)初始化流程圖：?jiǎn)纹瑱C(jī)在復(fù)位后需要將初始化系統(tǒng)時(shí)鐘、片內(nèi)AD、I/O端口、串行接口、中斷，還要對(duì)外部液晶芯片初始化，使他們能工作在需要的工作狀態(tài)。高電平脈寬測(cè)量程序：利用計(jì)數(shù)器和外部中斷0對(duì)相位差脈沖高電平寬度進(jìn)行測(cè)量，以得出相位差φ。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、性能、體積過(guò)多依賴硬件，使得設(shè)計(jì)成本較高，可以在軟件上加以改進(jìn)，減少對(duì)硬件的依賴，節(jié)約成本。斜率法和改良的變換函數(shù)法這兩種計(jì)算方法被引入并與著名的離散法（COG）做比較。當(dāng)要確定模型的輸入時(shí)，首先，計(jì)算那些對(duì)規(guī)則規(guī)定具有優(yōu)先權(quán)的事件的linguistic值的模型輸入x的隸屬度函數(shù)（）。方程式5轉(zhuǎn)化為方程式6。如本文中假設(shè)的一樣，當(dāng)輸出值用不規(guī)則四邊形函數(shù)描述時(shí)，帶有和的MamdamiAssilian模型經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致分段線性模糊輸出。圖4表示了如何用和來(lái)描述不規(guī)則四邊形隸屬函數(shù)的特征。由全局模糊輸出定義的區(qū)域的重心不僅取決于n個(gè)適合的隸屬函數(shù)的面積和重心，還取決于n1個(gè)重疊區(qū)域的面積和重心，它的計(jì)算公式如下：當(dāng)形成一個(gè)模糊分割的不規(guī)則四邊形隸屬函數(shù)依據(jù)或被適當(dāng)調(diào)整時(shí)。計(jì)算中使用了圖6中所示的5個(gè)隸屬函數(shù)和the sane randomly generated set of 1000 times 5 degrees of fulfilment。并且，每30代規(guī)則基礎(chǔ)會(huì)通過(guò)爬山法被優(yōu)化，爬山法對(duì)同一個(gè)離散模型輸出會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)不同的結(jié)果。表5列出了30次重復(fù)第二個(gè)實(shí)驗(yàn)的平均結(jié)果。注意到，文章中假定linguistic輸出值是用形成模糊分割的不規(guī)則四邊形隸屬函數(shù)來(lái)描述的。char MsgNum。int MsgIntNum。n255。 REF0CN=0x03。 AMX0SL=0x00。 for(i=0。 sd2=n4。 CLK = 0。 CLK = 0。 CLK = 0。 for ( i=0x80。 }for ( i=0x80。 }for ( i=0x80。 } CS=0。 delayus(110)。lcdscmd(0X30)。 P5MDOUT=0xFF。P2=0X00。lcdscmd(0x92)。show_str(f1)。//四delayus(80)。}}void delayX10ms(unsigned char count) / { unsigned char j,k。lcdscmd(0x9a)。delayus(80)。show_str( )。lcdscmd(0x80)。 P74OUT=0XFF。lcdscmd(0X0C)。*str。 delayus(110)。 i=i1 ) { if ( ( sd2 amp。 i=i1 ) { if ( ( sd1 amp。 i=i1 ) { if ( ( cmd amp。}void lcdsdat(uchar n) { uchar i,cmd,sd1,sd2。 i=0x01。 i=0x01。 i=0x01。i++) {delayus(1050)。 CLK_Init() 。 AMX0CF=0x00。 while((OSCXCN amp。sfr16 CAN0DAT = 0xD8。int i。更進(jìn)一步地，在假設(shè)出形成模糊分割的輸出變量的隸屬函數(shù)和輸入變量隸屬函數(shù)，或者假設(shè)規(guī)則基礎(chǔ)為連續(xù)的情況下，我們要檢查這種算法是否可以被簡(jiǎn)化。像在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中看到的，改良的變換函數(shù)法的計(jì)算消耗最小，其次是斜率法和離散法。Ⅳ.結(jié)論在表4中列出了50次重復(fù)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的RMSE值，相對(duì)以及絕對(duì)計(jì)算時(shí)間。例如，當(dāng)兩個(gè)參數(shù)重疊（相同）時(shí)，會(huì)得到一個(gè)矩形而不是更一般的不規(guī)則四邊形隸屬函數(shù)，或者當(dāng)兩個(gè)連續(xù)的參數(shù)值差別很小時(shí)，會(huì)產(chǎn)生帶有非常狹窄支撐的隸屬函數(shù)，這種特定形式的輸出隸屬函數(shù)常常可以使靠離散化方法進(jìn)行反模糊化的精度有所提高。計(jì)算和的公式見表3。當(dāng)計(jì)算N個(gè)模糊輸出的離散輸出時(shí)，對(duì)每一個(gè)模糊輸出：1） 轉(zhuǎn)變點(diǎn)是確定的（注意：不同模糊輸出之間的轉(zhuǎn)變點(diǎn)數(shù)量不同）2） 所有子區(qū)的和都要計(jì)算3） 由公式8得到改良的變換函數(shù)法是基于Patel和Mohan〔4〕，〔5〕提出的變換函數(shù)法，這種方法是一種在計(jì)算不規(guī)則四邊形隸屬函數(shù)的COG反模糊化方法上很有吸引力的一種技術(shù)?？梢钥吹剑梢陨纤枋龅姆椒ǖ贸龅膬蓚€(gè)子區(qū)經(jīng)常是無(wú)交點(diǎn)的。其中，矩形k越高，則它越窄，和真正的模糊輸出也越接近，在矩形k中模糊輸出被分割。對(duì)于和，這個(gè)結(jié)果分別是：接下來(lái)，用計(jì)算時(shí)使用的時(shí)域規(guī)范值來(lái)計(jì)算適合的隸屬函數(shù)（y）全局模糊輸出A（y）由下式?jīng)Q定：最后，離散模糊輸出用模糊輸出A（y）的反模糊化形式定義，例如COG反模糊化方法。本文中語(yǔ)言學(xué)意義上的輸出值被假設(shè)用可以形成模糊分割的不規(guī)則四邊形隸屬函數(shù)來(lái)描述。這些方法是為形成模糊分割的梯形成員函數(shù)想出來(lái)的。其它的不再贅述。需要ADC采集的數(shù)據(jù)共6路，采集完一相電壓后采集同相電流。報(bào)警電路的硬件采用聲光報(bào)警，每一種故障都同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。前一種方案的接線和軟件編程都相對(duì)簡(jiǎn)單，后一種方案雖然在這兩方面都要稍微繁瑣一點(diǎn)，但在需要按鍵較多，單片機(jī)I/O端口又不富裕的時(shí)候則顯現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。在不增加LCD體積的情況下，只能用軟件對(duì)信息進(jìn)行循環(huán)顯示，考慮到現(xiàn)實(shí)中并不是一直有工作人員在通過(guò)當(dāng)?shù)仫@示來(lái)獲取監(jiān)測(cè)信息，這樣做不僅沒有必要，而且加大了軟件開發(fā)的工作量，浪費(fèi)CPU資源，增加了功耗。與單片機(jī)等微控制器的接口界面靈活（三種模式：并行8位/4位。它的缺點(diǎn)是，只能顯示數(shù)字，一個(gè)數(shù)碼管只能顯示一位數(shù)字，多位顯示需要的數(shù)碼管數(shù)量較多，造成電路接線比較繁瑣。芯片引腳圖如下： 圖321 MAX引腳圖引腳功能說(shuō)明：C1+：電解電容1正極 C1：電解電容2負(fù)極C2+：電解電容2正極 C2：電解電容2負(fù)極V+：發(fā)送器輸出正電壓 V：發(fā)送器輸出正電壓T1IN： TTL/CMOS輸入端1 T2IN：TTL/CMOS輸入端2T1OUT：TTL/CMOS輸出端1 T2OUT：TTL/CMOS輸出端2R1IN： RS232輸入端1 R2IN： RS232輸入端2R1OUT：RS232輸出端1 R2OUT：RS232輸出端2 Vcc： 電源 GND：地MAX232芯片與