【正文】 FA0005) 周期計數(shù)寄存器：0X000FA06) 時基寄存器：0X8000007) 狀態(tài)寄存器：0X0000018) 屏蔽寄存器：0X0000009) 有符號寄存器：0X00000010) 無符號寄存器：0X000000 (3) 命令解釋及操作 對CS5460的操作是通過向其傳輸命令字來實現(xiàn)的， CS5460提供了寄存器的讀/寫和校準控制等在內的7個操作命令，所有的命令長度均為1個字節(jié)（8位）。5) 電壓測量精度：％。10％電源供電。芯片被初始化后開始工作，電流和電壓通道的采樣信號被片內可調增益放大器放大，經內部轉換器（16位分辨率、2kHz信號帶寬）轉換為數(shù)字信號，再通過高通濾波器消除直流成分后送到能量計算引擎中，算出功率和能量值并存入CS5460的內部寄存器中，然后通知CPU將功率和能量值取走，同時芯片也直接輸出可編程的頻率脈沖來表示能量。本設計采用山東力創(chuàng)科技有限公司生產的LCTV3JCF系列微型精密電壓互感器,其主要資料如下。Q8A型要求負載≤4Ω(mA輸出)，在本設計中選用的負載為3Ω。電流互感器有固定式與鉗形供電互感器幾種。 采樣器基本電路(2) 。GST一4型的光電系統(tǒng)見圖，它是由兩個發(fā)光器件F1 、F2和兩只光敏接收元件Sl、S2，以及一只對光管G組成。上電復位利用電容器充電來實現(xiàn)；在按鍵手動復位中本設計采用按鍵電平復位。本設計選擇AT89C51的內部時鐘方式。ATEML公司的AT89C51單片機算術運算功能強大，變成靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術成熟和成本低等優(yōu)點，使其在各個領域應用廣泛。其過程如下：首先對電壓和電流進行測量，然后把測量值送入CS5460芯片，每次采樣后，利用單片機較強的運算功能，計算出本次采樣周期內消耗的電能△W2i，則被測電能表的轉盤轉過N轉后的實際電流，如公式（22）。根據上述分析，本設計系統(tǒng)采用方案二。便于對鉗形互感器帶來的相移進行修正或補償，但電路較為繁瑣，軟件開銷量較大。固定式互感器的優(yōu)點是顯而易見的，采用線夾后可直接加在供電線路的母線上，避免了現(xiàn)場檢測需要停電接線的麻煩。具體要求如下：(1).電量測量范圍：電壓220VAC，電流0~40A，單相；(2).檢驗對象：單相電能表；(3).測量誤差：177。電壓互感器采用固定式，接線端使用線夾，電流互感器采用鉗形互感器，現(xiàn)場不用接線。這種方法分為兩種形式，一種方法是將電能表從供電線路上拆下，利用實驗室的電能表校驗臺對電能表進行校驗，另一種方法是不拆下電能表，利用電能表現(xiàn)場檢測儀器對電能表進行現(xiàn)場校驗。(2) 通過檢驗電能表的外觀，確定電能表有無破壞痕跡。本文內容涉及微控制器、電氣測量技術等多項應用技術，具有一定的應用價值與實際意義。本文針對檢測儀的技術要求，闡述了系統(tǒng)的總體方案設計、硬件電路設計和軟件設計，分析了影響測量精度的主要原因及解決方法。 Microprocessor目次1 引言 3 研究背景 3 研究現(xiàn)狀 42 總體設計方案 5 技術要求 5 方案論證 6 總體方案 73 硬件電路設計 8 單片機的選擇及外圍電路設計 8 光電采樣器的選擇及接口電路 10 電流互感器的選擇與連接 12 電壓互感器的選擇與連接 13 電能計量芯片 15 顯示接口電路設計 19 鍵盤接口電路設計 21 電源電路設計 224 軟件設計 23 主程序設計 24 中斷服務程序設計 25 25結論 26致謝 27參考文獻 28附錄：電能計量 光電檢測、鍵盤、顯示及單片機外圍電路設計圖 311 引言 研究背景 電能是各類能源中使用最為廣泛的能源，與國民經濟的發(fā)展和日常生活有著不可分割的聯(lián)系，隨著人民生活水平的不斷提高，家用電器越來越普及，每戶居民的用電量也大大增加，因此每戶居民每月的電費支出也大幅度地增長；隨著社會市場經濟的發(fā)展，新興工業(yè)猶如雨后春筍，用電量大大增加。4) 針對用戶竊電的無線報警形式的電能計量保護監(jiān)測系統(tǒng)。采用的技術手段上，一是采用微型計算機加數(shù)據采集卡，二是采用微處理器結合自行設計的數(shù)據采集通道。在有功功率的測量方面，一是采用真有效值轉換，分別測量出電壓、電流和功率因數(shù)，利用微處理器計算出功率。利用互感器將供電電路的電壓、電流轉換為弱電信號，計算機通過有功功率測量通道對電參數(shù)進行實時采集并計算出電能，通過光電采樣器對被測電能表進行采樣，從而計算出被測電能表的相對誤差。因要測量電壓和電流，故需要一只電壓互感器和一只電流互感器。傳統(tǒng)的數(shù)碼管具有：低功耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對外界環(huán)境要求低，易于維護，同時其精度要求比較高，稱量快，精確可靠，操作簡單。光電采樣器是由光發(fā)射管、光敏接受管及整形電路組成。鍵盤部分具有手動測量功能和自動測量功能。2）主要性能參數(shù)：ａ. 與MCS51系列產品指令系統(tǒng)完全兼容ｂ. 4K字節(jié)可重復擦寫Flash閃速存儲器ｃ. 1000次擦寫周期ｄ. 全靜態(tài)操作：0Hz24Hzｅ. 三級加密程序存儲器ｆ. 128 X 8字節(jié)內部RAMｇ. 32個可編程I/O口線ｈ. 2個16位定時/計數(shù)器ｉ. 6個中斷源ｊ. 可編程串行UART通道ｋ. 低功耗空閑和掉電模式3）功能特性概述：AT89C51提供以下標準功能：4 K字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)內部RAM，32根I/O口線，兩三個16位定時/計數(shù)器，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。CC2對頻率有微調作用，晶體或陶瓷諧振器的頻率范圍可在0MHz～24MHz/33MHz之間選擇。光電采樣器的物理基礎是光電效應，它通常是由光源、光通道、光電轉換器件和測量電路四部分組成。、S2為接收管，G為對光點，在對接過程中，只需調動手輪，使三個光點在鋁盤上，成一直線，就告完成。在測量中，一般規(guī)定它的二次繞組的額定電流為5A?？紤]到方便檢測這一問題，我們選擇鉗形電流互感器。 電壓互感器的選擇與連接 電壓互感器的選擇電壓互感器的工作原理與變壓器相同，構造和連接方式也相似。(3)使用環(huán)境條件1) 環(huán)境溫度：40℃～+85℃；2) 相對濕度：溫度為40℃時不大于90%。電流通道包括一個可編程增益放大器, 可以直接測量電流經采樣轉變成的177。這些增加的功能更加便于與微處理器（MPU）接口，并能方便地實現(xiàn)電壓、電流、功率的測量和用電量累積等功能。 串行接口及其操作(1) 串行接口CS5460的串行口包括4條控制線：CS、SDI、SDO、SCLK，如果片選CS直接與邏輯0相連接，則只需要3條線就可以完成串行口的操作，通過實驗還發(fā)現(xiàn)，如果將串行數(shù)據輸入SDI和串行數(shù)據輸出SDO連在一起，同樣可以進行串行通讀，而且僅需要兩條接口線，這對于使用AT89C1051和AT89C2051的系統(tǒng)是極為有利的。其中：W/R：寫入/讀取控0=讀取寄存器1=寫入寄存器RA0～RA4：寄存器地址位 (4) CS5460與AT89C51的連接電路。LCD1602液晶顯示模塊，它可以顯示兩行，每行16個字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比。 LCD1602顯示接口電路 鍵盤接口電路設計 鍵盤的數(shù)目及功能確定在微控制器應用系統(tǒng)中，通常都要有人機對話功能。本設計對鍵盤沒做太多要求，所以，采用行掃描方法。并且列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。 電源電路設計我們本次的系統(tǒng)設計中使用的直流電源是正5V直流電源，供MCU及其外圍電路、電能計量芯片、光電采樣器、顯示器、鍵盤接口電路使用。設計軟件采用模塊化設計方法。本設計主要是鍵盤中斷。本次畢業(yè)設計，我感到收獲很大，在設計過程中，遇到了很多在沒有遇到過的問題，在老師與同學的幫助下，都得到了妥善解決。96:482483[24] Miljanic PN (1989) Calibrator for Alternating Voltage， Current，and Power．IEEE Trans． Instrum. Meas. 38:384389[25] IEC (1995) Alternating current static varhour meters forreactive energy (classes 2 and 3) ．IEC Publication 1268附錄：電能計量 光電檢測、