【文章內(nèi)容簡介】 ，經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口 鎖存器 。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到 內(nèi)部總線 。 89C51的 P0、 P P P3口作為輸入時(shí)都是 準(zhǔn)雙向口 。 除了 P1口外 P0、P P3口都還有其他的功能。 RST： 復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng) 振蕩器 復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè) 機(jī)器周期 的高電平時(shí)間； ALE/PROG： 地址鎖存 允許 /編程 脈沖信號(hào)端。當(dāng)訪問 外部存儲(chǔ)器 時(shí)， 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(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為 振 蕩器 頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行MOVX， MOVC 指令時(shí) 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(chǔ)器 的選通信號(hào)，低電平有效。在由外部程序 存儲(chǔ)器 取指期間，每個(gè) 機(jī)器周期 兩次 PSEN 有效。但在訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)； EA /VPP： 外部 程序存儲(chǔ)器 訪問允許。當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器 （ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1時(shí)， EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）； XTAL1： 片內(nèi) 振蕩器 反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端； XTAL2： 片內(nèi) 振蕩器 反相放大器的輸出端。 本設(shè)計(jì)中主要用到了 P1 口和 RST 引腳。利用 P1 口與電量計(jì)量芯片的河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 SPI 通訊接口相連，實(shí)現(xiàn)通訊。其中： 1． 管腳用于計(jì)量模塊 ATT7026 的 SPI 串行數(shù)據(jù)輸出信號(hào)線； 2． 管腳用于計(jì)量模塊 ATT7026 的 SPI 串行數(shù)據(jù)輸入信號(hào)線； 3． 管腳用于計(jì)量模塊 ATT7026 的 SPI 串行時(shí)鐘輸入信號(hào)線； 4． 管腳用于計(jì)量模塊 ATT7026 的 SPI 片選信號(hào)線。 RST 保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)自動(dòng)復(fù)位。上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當(dāng)于短路， RST 引腳上為高電平，自動(dòng)復(fù)位；然后電源通過電阻對(duì)電容充電， RST 端電壓慢慢下降。當(dāng)電容兩端的電壓達(dá)到電源電壓時(shí)，電容充電電流為零，電容相當(dāng)于開路， RST 端降為低電平，單片機(jī)開始正常工作。 167。 小節(jié) 本章首先通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組 成框圖簡單明了地介紹了變壓器智能保護(hù)系統(tǒng)工作原理，并按照任務(wù)書的相關(guān)要求畫出系統(tǒng)流程圖。其次詳細(xì)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(jī)與計(jì)量芯片ATT7026 的通訊接口，這一部分會(huì)在以后章節(jié)詳細(xì)介紹。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 2章 電量計(jì)量模塊硬件設(shè)計(jì) 167。 電量計(jì)量芯片 ATT7026 介紹 ATT7026是一種高精度三相電能專用計(jì)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(cè)量的數(shù)字信號(hào)處理等電路，因此， 在配置有單片機(jī)的系統(tǒng)中，能夠方便地測(cè)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(shí)還能測(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功耗情況的作用。 167。 功能簡介 ATT7026的有功測(cè)量可達(dá)到 1級(jí)或 ，無功測(cè)量達(dá)到 2級(jí)或 3級(jí)，ATT7026支持電阻網(wǎng)絡(luò)校表和軟件校表兩種校表方式。軟件校表是通過相關(guān)的校表寄存器對(duì)增益、相位進(jìn)行補(bǔ)償和小電流非線形補(bǔ)償，可測(cè)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(yàn) 輸出 CF CF2 提供瞬時(shí)有功、無功功率信息，可以直接接到標(biāo)準(zhǔn)表，進(jìn)行誤差校正。 ATT7026片內(nèi)集成了 6路 16位的 ADC，采用雙端差分信號(hào)輸入。最大輸入電壓是 ，即可以輸入最大的正弦信號(hào)有效值是 1V。適宜將電壓通道 Un對(duì)應(yīng)到 ADC的輸入選在 ，而電流通道 Ib時(shí)的 ADC輸入選在 左右。模數(shù)轉(zhuǎn)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(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn) ATT7026芯片對(duì)電參數(shù)的數(shù)據(jù)采樣。 電源監(jiān)控電路連續(xù)對(duì)模擬電源（ AVCC）進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)電源電 壓低于 4V時(shí)， ATT7026芯片將被復(fù)位，有利于電路上電和掉電時(shí)芯片能正常啟動(dòng)；芯片正常工作時(shí)，電源監(jiān)控電路被安排在延時(shí)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(cuò)誤。為保證 ATT7026芯片正常工作，應(yīng)對(duì)模擬電源去耦，使 AVCC的波動(dòng)不超過 5V177。5%。 ATT7026芯片提供一個(gè) SPI接口，方便與主控制單片機(jī)之間進(jìn)行計(jì)量參數(shù)和校表參數(shù)的數(shù)據(jù)傳遞。所有電量計(jì)量參數(shù)都可以通過 SPI接口讀出。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(fù)位管腳，低電平有效，內(nèi)部有 300K 上拉電阻； SIG（ 2）：輸出，正常應(yīng)用時(shí)為高電平。當(dāng)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?fù)位時(shí)或由于異常原因芯片重新啟動(dòng)時(shí)，該引腳為低電平； V1P/V1N（ 3， 4）：輸入， A 相電流信道正、負(fù)模擬輸入引腳。完全差動(dòng)輸入方式，正常工作最大信號(hào)電平為 177。兩個(gè)引腳內(nèi)部都有 ESD 保護(hù)電路，最大承受電壓為 177。6V； REFCAP（ 5）：輸出，基準(zhǔn) ，可以外接。對(duì)該引腳使用 10uF 鉭電容并聯(lián) 100nF 瓷介電容進(jìn)行去耦； V3P/V3N（ 6， 7）：輸入， B 相電流信道正、負(fù)模擬輸入引腳。完全差動(dòng)輸入方式，正常工作最大信號(hào)電平為 177。兩個(gè)引腳內(nèi)部都有 ESD 保護(hù)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(zhǔn)電源）的接地參考點(diǎn)。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 該引腳應(yīng)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(yīng)有一點(diǎn)連接； V5P/V5N（ 9， 10）：輸入， C 相電流信道正、負(fù)模擬輸入引腳。完全差動(dòng)輸入方式，正常工作最大信號(hào)電平為 177。兩個(gè)引腳內(nèi)部都有 ESD 保護(hù)電路，最大承受電壓為 177。6V； REFOUT（ 11）：輸出，基準(zhǔn)電壓輸出，用做外部信號(hào)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(yīng)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(yīng)使用 10μF 鉭電容并聯(lián) 100nF 瓷介電容進(jìn)行去耦； V2P/V2N（ 13， 14）：輸入， A 相電壓信道正、負(fù)模擬輸入引腳。完全差動(dòng)輸入方式，正常工作最大信號(hào)電平為 177。兩個(gè)引腳內(nèi)部都有 ESD 保護(hù)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(fù)模擬輸入引腳。完全差動(dòng)輸入方式，正常工作最大信號(hào)電平為 177。兩個(gè)引腳內(nèi)部都有 ESD 保護(hù)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(yīng)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(yīng)使用 10uf 電容并聯(lián) 電容進(jìn)行去耦； V6P/V6N（ 19， 20）：輸入， C 相電壓信道正、負(fù)模擬輸入引腳。完全差動(dòng)輸入方式，正常工作最大信號(hào)電平為 177。兩個(gè)引腳內(nèi)部都有 ESD 保護(hù)電路； S0/S1（ 21， 22）：輸入，這兩個(gè)邏輯 輸入用來選擇輸出頻率的系數(shù)。內(nèi)部有 300K 上拉電阻； GND（ 23）：電源，數(shù)字地引腳； TEST（ 24） 輸入，測(cè)試管腳，正常應(yīng)用接地。內(nèi)部有 300K 上拉電阻； SCF（ 25）：輸入，這個(gè)邏輯輸入用來選擇輸出頻率的系數(shù)，與 S0/S1 配合使用，內(nèi)部有 300K 上拉電阻； SEL（ 26）：輸入，接高電平時(shí)為選擇三相四線制，接地電平時(shí)為選擇三相三線制接線方式。內(nèi)部有 300K 上拉電阻； CF1（ 27）：輸出，有功頻率校驗(yàn)輸出，其頻率反映合相平均有功功率的河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 大小，常用于儀表有功功率的校驗(yàn)，也可以用作電能計(jì)量； CF2（ 28）：輸出，無功頻率校驗(yàn)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(yàn)，也可以用作電能計(jì)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?qū)動(dòng)機(jī)電式計(jì)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?qū)動(dòng)機(jī)電式計(jì)度器； VDD (33)：電源，內(nèi)核電源輸出 ，外接 10uf 電容并聯(lián) 電容進(jìn)行去耦； VCC (34, 41)：電源，數(shù)字電源引腳，正常工作電源電壓應(yīng)保持在5V177。5%，該引腳使用 10uf 電容并聯(lián) 電容進(jìn)行去耦； CS (35)：輸入， SPI 片選信號(hào)，低電平有效，內(nèi)部上拉 200K 電阻； SCLK (36)：輸入， SPI 串行時(shí)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(nèi)核電源輸出 ，外接 10uf 電容并聯(lián) 電容進(jìn)行去耦； REVP（ 40）：輸出，當(dāng)檢測(cè)到合相有功功率為負(fù)時(shí)，表示電流與電壓接線方向相反，輸出高電平；當(dāng)再次檢測(cè)到合相功率為正時(shí)， 表示正常，該引腳的輸出又將復(fù)位到低電平。據(jù)此可判斷接線是否出錯(cuò)； OSCI（ 42）：輸入，系統(tǒng)晶振的輸入端，或是外灌系統(tǒng)時(shí)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(nèi)部框圖介紹 ATT7026 內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致可以分為三個(gè)部分： 第一部分為模數(shù)轉(zhuǎn)換，芯片將通過六路通道采集的電壓、電流模擬量在內(nèi)部的 AD 轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出芯片能夠進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的數(shù)字量；第二部分為數(shù)字處理，該模塊負(fù)責(zé)將傳遞過來的數(shù)字量進(jìn)行有效值計(jì)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 主要為輸出，即通過 SPI 接口與單片機(jī)相連，把數(shù)據(jù)傳送出去。內(nèi)部框圖如圖 22 所示： 圖 22 ATT7026 內(nèi)部框圖 167。 應(yīng)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(shí)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(gòu)成了抗混疊濾波器，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)要講究對(duì)稱。由于 ATT7026 計(jì)量部分采用了數(shù)字濾波器 結(jié)構(gòu)，所以為了保證測(cè)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(jī)一般有六條連線，其中 4 條是 SPI 口線 CS、 SCLK、 DIN、 DOUT，一條復(fù)位控制線，一條握手信號(hào) SIG。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 23 ATT7026 應(yīng)用示意圖 167。 系統(tǒng)復(fù)位 ATT7026提供兩種復(fù)位方式：硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。 硬件復(fù)位通過外部引腳 RESET完成， RESET引腳內(nèi)部有 300K電阻上拉，所以正常工作時(shí)為高電平，當(dāng) RESET出現(xiàn)大于 20us的低電平時(shí)， ATT7026進(jìn)入復(fù)位狀態(tài) ，當(dāng) RESET變?yōu)楦唠娖綍r(shí) ATT7026將從復(fù)位狀態(tài)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 軟件復(fù)位通過 SPI 口完成，當(dāng)往 SPI 口寫入 0xD3 命令后，系統(tǒng)進(jìn)行一次復(fù)位，復(fù)位之后 ATT7026A 從初始狀態(tài)開始運(yùn)行。 ATT7026在復(fù)位狀態(tài)下 SIG為高電平，當(dāng) ATT7026從復(fù)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(shí)芯片開始進(jìn)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(huì)變?yōu)楦唠娖?。?fù)位示意圖如圖 24所示。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 數(shù) 字 移 相 濾波器 無功功 率測(cè)量 電壓增益 補(bǔ)償 電壓有效 值測(cè)量 有功功 率測(cè)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(bǔ)償 電流增益 補(bǔ)償 電流有效 值測(cè)量 功率增益 補(bǔ)