【正文】 R1=200,R2=500K,得到其變比系數(shù)為 2500。 四 ． 硬件電路設(shè)計(jì) 單相電度表的工作原理： （ 1)前端電路調(diào)理模塊 把所輸入的大電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成 CS5460 可接受的小電壓信號(hào) ，以差模電壓或電流的形式輸入進(jìn)去 。需要 注意的是：一些命令字在執(zhí)行時(shí)受周期計(jì)數(shù)寄存器和配置寄存器內(nèi)容的影響，需要先對(duì)周期計(jì)數(shù)器和配置寄存器內(nèi)容進(jìn)行正確設(shè)置。二進(jìn)制編碼的 0到 31。當(dāng)接收到一個(gè)開(kāi)始轉(zhuǎn)換命令時(shí)，測(cè)量開(kāi)始進(jìn)行。超時(shí)被編程為大約 5秒。當(dāng)狀態(tài)寄存器的一個(gè)位有效，并且屏蔽寄存器相應(yīng)的位是邏輯 1， 信號(hào)被激活。 CS5460 可以測(cè)量瞬間電流，瞬間電壓，瞬間功率，能量， RMS 電流和 RMS 電壓。 由于是 單供應(yīng)， CS5460適用于一般模式信號(hào)。 ] 三 系統(tǒng)硬件組成介紹 CS5460 簡(jiǎn)介 CS5460是 CRYSTAL公司最新推出的帶有串行接口的單相雙向功率 /電能計(jì)量集成電路芯片 ,該芯片比目前比較流行的電子電度表芯片如 AD7750、 AD7755 更容易實(shí)現(xiàn)與微處理器的連接。 隨著電能管理的現(xiàn)代化，需要訪問(wèn)電能表很多信息，同事決策還要與電能表進(jìn)行雙向通訊，由于數(shù)字乘法器型電能表是以微處理器為核心，所以功能容易擴(kuò)展，易和配電自動(dòng)化系統(tǒng)集成， CS5460 是一種帶有串行接口的單相雙向功率電能集成電路芯片。 目前我國(guó)高校學(xué)生公寓普遍采用限電措施來(lái)控制學(xué)校電能利用 ,公寓管理社會(huì)化后 ,限制學(xué)生用電將改為鼓勵(lì)學(xué)生安全用電 ,從而將采用限制安全功率、限制基本電費(fèi)、超量收費(fèi)的形式。 該系統(tǒng)由前端電路調(diào)理模塊，電能表芯片 CS5460 模塊，單片機(jī) STC89C52 模塊，顯示模塊，存儲(chǔ)模塊等組成。 其中 使用CS5460 芯片設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單單 相電度表可以用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電量數(shù)據(jù)采集和簡(jiǎn)單的功率計(jì)算， 使用 CS5460 芯片設(shè)計(jì)的數(shù)字電表適用于住宅用電計(jì)量的最精確，并具成本效益的電表方案，打開(kāi)了電表設(shè)計(jì)的新領(lǐng)域，是下一代民用電表的理想產(chǎn)品和最好的工業(yè)解決方案。 電度表的發(fā)展 作為測(cè)量電能的專用儀表電能表，自誕生至今已有 100 多年的歷史。國(guó)家城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造結(jié)束后，電工儀器儀表行業(yè)進(jìn)入了平穩(wěn)過(guò)渡期，出現(xiàn)了短暫的低潮，但行業(yè)的發(fā)展并未停滯，以華立集團(tuán)、寧波三星、林洋電子等為代表的行業(yè)企業(yè)在低谷中不斷拓寬服務(wù) 領(lǐng)域，尋求新的發(fā)展空間，從而在競(jìng)爭(zhēng)中提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力 . 經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的凈化和洗禮，產(chǎn)品也發(fā)生了質(zhì)的變化，開(kāi)始從單純量的增長(zhǎng)向技術(shù)創(chuàng)新過(guò)渡，并步入高質(zhì)量、高技術(shù)、高附加值時(shí)代，生產(chǎn)模式逐步向集約化大規(guī)模轉(zhuǎn)變，核心競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)品出口主要以電能表、便攜式電表為主，出口輻射到幾十個(gè)國(guó)家。 CS5460 具有 低成本分流或變壓器測(cè)量電流接口，與測(cè)量電壓 的 電阻分壓器或變壓器。 溫度系數(shù)： ＜ 60ppm/℃ 。當(dāng)計(jì)算周期結(jié)束時(shí)，狀態(tài)和屏蔽寄存器的 DRDY 被置位。當(dāng)向狀態(tài)寄存器寫(xiě)入字時(shí)，字中的任何 1 都可以清除狀態(tài)寄存器相應(yīng)的位，其它位保持不變。在將看門狗用在其他方面時(shí)，必須能夠保證能量寄存器至少每 5 秒讀取一次。 SCS5460 寄存器配置 CS5460 內(nèi)部集成了包括偏置寄存器，增益寄存器，脈沖速率寄存器和參數(shù)寄存器等 16 個(gè)寄存器，還集成了串行口發(fā)送寄存器，串行口接受寄存器和一個(gè)命令解釋狀態(tài)機(jī)，用于完成 CS5460 的設(shè)置，采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和串行輸入輸出的 SDI SDO SCLK CS5460 /RESET /INT /CS STC89C52 INT1 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 控制，圖 為內(nèi)部寄存器分配圖。 圖 寫(xiě)時(shí)序 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 讀時(shí)序 寄存器讀寫(xiě)命令如下： 其中， W／ R 為 0 讀寄存器，為 1 寫(xiě)寄存器， RA（ 0～ 4）寄存器地址說(shuō)明如下： 00000：配置寄存器， 00001：電流偏移校準(zhǔn)， 00010：電流增益校準(zhǔn)， 00011：電壓偏移校準(zhǔn)， 00010：電壓增益校準(zhǔn)， 00101：轉(zhuǎn)換次數(shù)， 00110：能量， 00111：最新電流， 01000：最新電壓， 01001：最新功率， 01111：狀態(tài)寄存器， 10000：交流電流偏移寄存器， 10001：交流電壓偏移寄存器 CS5460 實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)電流、瞬時(shí)功率的測(cè)量 , 電壓和電流通道輸入信號(hào)被送到 cs5460 功率計(jì)算單元，由輸入 的瞬時(shí)電壓值和瞬時(shí)電流值計(jì)算得到瞬時(shí)功率值，同時(shí)還可以通過(guò)輸入的瞬時(shí)電壓值和瞬時(shí)電流值得到電壓和電流的有效值。通過(guò) SDI 引腳寫(xiě)入命令后，可從 SDO 引腳讀出數(shù)據(jù) 電壓、電流有效值可直接從電壓有效值寄存器、電流有效值寄存器中讀取。 3） CS5460 根據(jù)采 樣電路輸入的瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)電流計(jì)算出瞬時(shí)功率 ,然后把瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)電流及瞬時(shí)功率由雙向串行接口傳送給單片機(jī) STC89C52。 N L 圖 前端電路調(diào)理模塊 SCLK VIN+ SDO VIN SDI IIN+ CS IIN RESET INT CS SDI SCLK 前 端 電 路 調(diào) 理 模 塊 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 電能芯片 CS5460 模塊 經(jīng)調(diào)理 電路的調(diào)理的電壓信號(hào)，電流信號(hào)通過(guò) IIN+,IIN,VIN+,VIN接口送入電能表芯片 CS5460， 芯片被初始化后開(kāi)始工作，電流電壓通道的采樣信號(hào)被片內(nèi)放大器放大，經(jīng)內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在通過(guò)高通濾波器消除直流分量 ， 并由計(jì)算引擎 計(jì)算出瞬時(shí)功率，在此過(guò)程中也可以算出瞬時(shí)電壓，瞬時(shí)電流，根據(jù)采樣頻率的設(shè)定值可以計(jì)算出電能值，電流有效值，電壓有效值，并將其存入相應(yīng)的寄存器中，然后將單片機(jī)與其相連，從而將芯片寄存器中的電能值，電壓有效值，電流有效值讀出，并送于液晶顯示 單片機(jī)與 CS5460 的連接圖如圖 ： CS5460 STC89C52 圖 單片機(jī) STC89C52 與 CS5460 的連接圖 單片機(jī) STC89C52 模塊 本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的是 C52 單片機(jī)，是 C51 單片機(jī)的增強(qiáng)版，其引腳及其功能與 C51 單片機(jī)類似，其引腳圖如下所示 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） STC89C52 液晶 顯示模塊 本次設(shè)計(jì)的單相電度表中，單片機(jī)通過(guò)液晶的串口向液晶寄存器寫(xiě)命令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶顯示的控制 ，圖 是單片機(jī)與液晶模塊連接圖。當(dāng)代碼長(zhǎng)度超過(guò) 4KB 以上時(shí)， C51 比匯編語(yǔ)言具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。 5） 清狀態(tài)寄存器。 寫(xiě) CS5460 void wr5460(uchar mand,uchar wh_byte,uchar wm_byte,uchar wl_byte) { CS=0。i8。 SDI=1。 val=0。 _nop_()。 顯示程序代碼： void display(void) //六位數(shù)碼管顯示程序， disdat[]是要顯示的內(nèi)容（是 0～ 9的數(shù)字）， xsd是在那一位顯示小數(shù)點(diǎn) { uchar i,disa,disb,disc。amp。 本文所研究的基于CS5460 的單相電度表測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是一個(gè)高精度芯片和單片機(jī)的應(yīng)用。 2）程序的編寫(xiě)。龍老師要指導(dǎo)很多同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，加上本 來(lái)就有的教學(xué)任務(wù)，工作量之大可想而知。 河北大學(xué)工商學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） void wr5460byte(uchar wrbyte)。 sbit SDO = P1^1。 INT=1。 /*讀狀態(tài)寄存器 */ wr5460(0x5e,rh_byte,rm_byte,rl_byte)。 wr5460byte(wl_byte)。 } /************************************************************* 寫(xiě) CS5460 一個(gè)字節(jié) **************************************************************/ void wr5460byte(uchar wrbyte) { uchar i。 SCLK=1。 if(SDO) val=val | 0x01。 } /************************************************************** 延時(shí)程序 延時(shí)時(shí)間＝ n*15 us **************************************************************/ void delay(uint n) { do { _nop_()。 _nop_()。 extern void yj_clrtext(void)。 extern void yj_clxy(uchar x,uchar y,uchar cd,uchar kd)。 extern uchar rh_byte。 uchar irms_h,irms_m,irms_l。}。 do { cjdat()。 pyg_l=rl_byte。 vrms_l=rl_byte。 [2]=pyg_m。 [0]=0x0。 yj_clrgraph()。 dishz(20,63,mA)。 dishz(9,42,zfbuf)。 /*定時(shí)計(jì)數(shù)器方式 T1 amp。 /*啟動(dòng) T2運(yùn)行 */ ES=1。i++) { SBUF = a[i]。 if (rspoint 4) { if (recbuf[4] != 0x0a) { rspoint