【文章內容簡介】 ，經(jīng)過某種運算或變換后再寫回到端口 鎖存器 。只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到 內部總線 。 89C51的 P0、 P P P3口作為輸入時都是 準雙向口 。 除了 P1口外 P0、P P3口都還有其他的功能。 RST： 復位輸入端，高電平有效。當 振蕩器 復位器件時，要保持 RST 腳兩個 機器周期 的高電平時間； ALE/PROG： 地址鎖存 允許 /編程 脈沖信號端。當訪問 外部存儲器 時， 地址鎖存 允許的 輸出電平 用于鎖存地址的低位字節(jié)。在 FLASH 編程 期間，此引腳 用于輸入 編程 脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為 振 蕩器 頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作 外部數(shù)據(jù) 存儲器 時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行MOVX， MOVC 指令時 ALE 才起作用。另外，該 引腳 被略微拉高。如果 微處理器 在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效； PSEN ： 外部 程序存儲器 的選通信號，低電平有效。在由外部程序 存儲器 取指期間，每個 機器周期 兩次 PSEN 有效。但在訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)； EA /VPP： 外部 程序存儲器 訪問允許。當 EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器 （ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1時， EA將內部鎖定為 RESET；當 EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）； XTAL1： 片內 振蕩器 反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸入端； XTAL2： 片內 振蕩器 反相放大器的輸出端。 本設計中主要用到了 P1 口和 RST 引腳。利用 P1 口與電量計量芯片的河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 SPI 通訊接口相連，實現(xiàn)通訊。其中： 1． 管腳用于計量模塊 ATT7026 的 SPI 串行數(shù)據(jù)輸出信號線； 2． 管腳用于計量模塊 ATT7026 的 SPI 串行數(shù)據(jù)輸入信號線； 3． 管腳用于計量模塊 ATT7026 的 SPI 串行時鐘輸入信號線； 4． 管腳用于計量模塊 ATT7026 的 SPI 片選信號線。 RST 保持兩個機器周期以上的高電平時自動復位。上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當于短路， RST 引腳上為高電平，自動復位；然后電源通過電阻對電容充電， RST 端電壓慢慢下降。當電容兩端的電壓達到電源電壓時，電容充電電流為零，電容相當于開路， RST 端降為低電平，單片機開始正常工作。 167。 小節(jié) 本章首先通過系統(tǒng)結構組 成框圖簡單明了地介紹了變壓器智能保護系統(tǒng)工作原理，并按照任務書的相關要求畫出系統(tǒng)流程圖。其次詳細介紹了系統(tǒng)的主控芯片 AT89S51 的特性及管腳說明。此外還提到了單片機與計量芯片ATT7026 的通訊接口，這一部分會在以后章節(jié)詳細介紹。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 第 2章 電量計量模塊硬件設計 167。 電量計量芯片 ATT7026 介紹 ATT7026是一種高精度三相電能專用計量芯片，適用于三相三線和三相四線制。它集成了六路二階 sigmadelta ADC、參考電壓電路以及所有功率、能量、有效值、功率因子以及頻率測量的數(shù)字信號處理等電路，因此， 在配置有單片機的系統(tǒng)中，能夠方便地測量各相以及合相的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量以及無功能量，同時還能測量各相電流有效值、電壓有效值、功率因子、相角和頻率等參數(shù)，能夠起到實時監(jiān)測系統(tǒng)功耗情況的作用。 167。 功能簡介 ATT7026的有功測量可達到 1級或 ，無功測量達到 2級或 3級，ATT7026支持電阻網(wǎng)絡校表和軟件校表兩種校表方式。軟件校表是通過相關的校表寄存器對增益、相位進行補償和小電流非線形補償，可測量到 21次以上諧波的有功和無功功率，將系統(tǒng)誤差校正在 。有功、無功頻率校驗 輸出 CF CF2 提供瞬時有功、無功功率信息，可以直接接到標準表，進行誤差校正。 ATT7026片內集成了 6路 16位的 ADC，采用雙端差分信號輸入。最大輸入電壓是 ，即可以輸入最大的正弦信號有效值是 1V。適宜將電壓通道 Un對應到 ADC的輸入選在 ，而電流通道 Ib時的 ADC輸入選在 左右。模數(shù)轉換電路接收電壓、電流互感器電路傳送的模擬電壓、電流信號，并將模擬信號轉變成數(shù)字信號，實現(xiàn) ATT7026芯片對電參數(shù)的數(shù)據(jù)采樣。 電源監(jiān)控電路連續(xù)對模擬電源（ AVCC）進行監(jiān)控。當電源電 壓低于 4V時， ATT7026芯片將被復位，有利于電路上電和掉電時芯片能正常啟動；芯片正常工作時，電源監(jiān)控電路被安排在延時和濾波環(huán)節(jié)中，可以最大程度防止由電源噪聲引發(fā)的錯誤。為保證 ATT7026芯片正常工作，應對模擬電源去耦，使 AVCC的波動不超過 5V177。5%。 ATT7026芯片提供一個 SPI接口，方便與主控制單片機之間進行計量參數(shù)和校表參數(shù)的數(shù)據(jù)傳遞。所有電量計量參數(shù)都可以通過 SPI接口讀出。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 167。 芯片引腳定義 ATT7026 芯片引腳如圖 21 所示。 圖 21 ATT7026 芯片引腳圖 引腳定義： RESET（ 1）：輸入，復位管腳，低電平有效，內部有 300K 上拉電阻； SIG（ 2）：輸出，正常應用時為高電平。當外部 MCU 通過 SPI 寫入校表數(shù)據(jù)后，立即變?yōu)楦唠娖剑簧想姀臀粫r或由于異常原因芯片重新啟動時，該引腳為低電平； V1P/V1N（ 3， 4）：輸入， A 相電流信道正、負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大信號電平為 177。兩個引腳內部都有 ESD 保護電路，最大承受電壓為 177。6V； REFCAP（ 5）：輸出，基準 ，可以外接。對該引腳使用 10uF 鉭電容并聯(lián) 100nF 瓷介電容進行去耦； V3P/V3N（ 6， 7）：輸入， B 相電流信道正、負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大信號電平為 177。兩個引腳內部都有 ESD 保護電路，最大承受電壓為 177。6V； AGND（ 8， 15）：電源，模擬電路（即 ADC 和基準電源）的接地參考點。河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 該引腳應連接到 PCB 的模擬地；為了有效地抑制噪聲，模擬地和數(shù)字地只應有一點連接； V5P/V5N（ 9， 10）：輸入， C 相電流信道正、負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大信號電平為 177。兩個引腳內部都有 ESD 保護電路，最大承受電壓為 177。6V； REFOUT（ 11）：輸出，基準電壓輸出，用做外部信號的直流偏置，偏置電壓為 左右； AVCC（ 12）：電源，該引腳提供 ATT7026 模擬電路的電源，正常工作電源電壓應保持在 5V177。5%；為使電源的紋波和噪聲減小至最低程度，該引腳應使用 10μF 鉭電容并聯(lián) 100nF 瓷介電容進行去耦； V2P/V2N（ 13， 14）：輸入， A 相電壓信道正、負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大信號電平為 177。兩個引腳內部都有 ESD 保護電路，最大承受電壓為 177。6V； V4P/V4N（ 16， 17）：輸入， B 相 電壓信道正、負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大信號電平為 177。兩個引腳內部都有 ESD 保護電路； AVCC (18)：電源，該引腳提供 ATT7026 模擬電路的電源，正常工作電源電壓應保持在 5V177。5%, 為使電源的紋波和噪聲減低至最低程度，該引腳應使用 10uf 電容并聯(lián) 電容進行去耦； V6P/V6N（ 19， 20）：輸入， C 相電壓信道正、負模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大信號電平為 177。兩個引腳內部都有 ESD 保護電路； S0/S1（ 21， 22）：輸入，這兩個邏輯 輸入用來選擇輸出頻率的系數(shù)。內部有 300K 上拉電阻； GND（ 23）：電源，數(shù)字地引腳； TEST（ 24） 輸入，測試管腳，正常應用接地。內部有 300K 上拉電阻； SCF（ 25）：輸入，這個邏輯輸入用來選擇輸出頻率的系數(shù)，與 S0/S1 配合使用，內部有 300K 上拉電阻； SEL（ 26）：輸入，接高電平時為選擇三相四線制，接地電平時為選擇三相三線制接線方式。內部有 300K 上拉電阻； CF1（ 27）：輸出，有功頻率校驗輸出，其頻率反映合相平均有功功率的河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 13 大小，常用于儀表有功功率的校驗，也可以用作電能計量； CF2（ 28）：輸出，無功頻率校驗輸出，其頻率反映合相平均無功功率的大小，常用于儀表無功功率的校驗，也可以用作電能計量； F1/F2（ 29， 30）：輸出，低頻脈沖輸出，其輸出反映三相平均有功功率的大小?？芍苯域寗訖C電式計度器； F3/F4（ 31， 32）：輸出，低頻脈沖輸出，其輸出反映三相平均無功功率的大小?？芍苯域寗訖C電式計度器； VDD (33)：電源，內核電源輸出 ，外接 10uf 電容并聯(lián) 電容進行去耦； VCC (34, 41)：電源，數(shù)字電源引腳，正常工作電源電壓應保持在5V177。5%，該引腳使用 10uf 電容并聯(lián) 電容進行去耦； CS (35)：輸入， SPI 片選信號，低電平有效，內部上拉 200K 電阻； SCLK (36)：輸入， SPI 串行時鐘輸入（施密特）， 注意：上升沿放數(shù)據(jù)，下降沿取數(shù)據(jù)； DIN（ 37）：輸入， SPI 串行數(shù)據(jù)輸入； DOUT（ 38）：輸出， SPI 串行數(shù)據(jù)輸出； VDD (39)：電源，內核電源輸出 ，外接 10uf 電容并聯(lián) 電容進行去耦； REVP（ 40）：輸出，當檢測到合相有功功率為負時，表示電流與電壓接線方向相反，輸出高電平；當再次檢測到合相功率為正時， 表示正常，該引腳的輸出又將復位到低電平。據(jù)此可判斷接線是否出錯； OSCI（ 42）：輸入，系統(tǒng)晶振的輸入端，或是外灌系統(tǒng)時鐘輸入； OSCO（ 43）：輸出，晶振的輸出端； GND (44)：電源，數(shù)字地引腳。 167。 內部框圖介紹 ATT7026 內部結構大致可以分為三個部分： 第一部分為模數(shù)轉換，芯片將通過六路通道采集的電壓、電流模擬量在內部的 AD 轉換器中進行轉換，輸出芯片能夠進行相關計算的數(shù)字量；第二部分為數(shù)字處理，該模塊負責將傳遞過來的數(shù)字量進行有效值計算，從而得出其有功功率和 無 功功率及功率因數(shù)，該部分為 ATT7026 的核心；第三部分河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 14 主要為輸出，即通過 SPI 接口與單片機相連，把數(shù)據(jù)傳送出去。內部框圖如圖 22 所示： 圖 22 ATT7026 內部框圖 167。 應用示意圖 如圖 23 所示， ATT7026 外部硬件電路主要包括電源、電壓及電流模擬輸入、脈沖輸出及 SPI 通訊接口等電路。每路的的 ADC 的交流輸入由 VxP和 VxN 輸入，同時要求 VxP、 VxN 迭加 左右直流偏置電壓。 VxP 和VxN 輸入電路中電阻 和電容 構成了抗混疊濾波器，其結構和參數(shù)要講究對稱。由于 ATT7026 計量部分采用了數(shù)字濾波器 結構，所以為了保證測量精度，建議選用 的晶振，檢查晶體振蕩是否正常，頻率及幅度是否符合要求。 ATT7026 與單片機一般有六條連線，其中 4 條是 SPI 口線 CS、 SCLK、 DIN、 DOUT，一條復位控制線，一條握手信號 SIG。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 15 圖 23 ATT7026 應用示意圖 167。 系統(tǒng)復位 ATT7026提供兩種復位方式：硬件復位和軟件復位。 硬件復位通過外部引腳 RESET完成， RESET引腳內部有 300K電阻上拉，所以正常工作時為高電平，當 RESET出現(xiàn)大于 20us的低電平時， ATT7026進入復位狀態(tài) ，當 RESET變?yōu)楦唠娖綍r ATT7026將從復位狀態(tài)進入正常工作狀態(tài)。 軟件復位通過 SPI 口完成，當往 SPI 口寫入 0xD3 命令后，系統(tǒng)進行一次復位，復位之后 ATT7026A 從初始狀態(tài)開始運行。 ATT7026在復位狀態(tài)下 SIG為高電平，當 ATT7026從復位到工作狀態(tài)之后，大約經(jīng)過 500us左右， SIG將從高電平變?yōu)榈碗娖?，此時芯片開始進入正常工作狀態(tài)，方可寫入校表數(shù)據(jù)，一旦寫入校表數(shù)據(jù)之后， SIG又會變?yōu)楦唠娖?。復位示意圖如圖 24所示。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 16 數(shù) 字 移 相 濾波器 無功功 率測量 電壓增益 補償 電壓有效 值測量 有功功 率測量 數(shù) 字 移 相 濾波器 數(shù) 字 移 相 濾波器 相位 校正 功率增益 補償 電流增益 補償 電流有效 值測量 功率增益 補