【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ?5個(gè)中斷源?可編程串行通道?低功耗的閑置和掉電模式?片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 AT89C51各主要引腳功能：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3口管腳 備選功能P30 RXD（串行輸入口）P31 TXD（串行輸出口）P32 /INT0（外部中斷0）P33 /INT1（外部中斷1）P34 T0（記時(shí)器0外部輸入）P35 T1（記時(shí)器1外部輸入）P36 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P37 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。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。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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/VP：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）。X1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。X2：來自反向振蕩器的輸出。 電能計(jì)量芯片在電子式電能表中使用得比較多的電能計(jì)量專用芯片有：CS546OA以及AD7755等等。從性能上來比較CS546OA比AD7755增加了如下功能:具有片內(nèi)看門狗定時(shí)器與內(nèi)部電源監(jiān)視器；具有瞬時(shí)電流、瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)功率、電流有效值、電壓有效值、功率有效值測(cè)量及電能計(jì)量功能；提供了外部復(fù)位引腳；雙向串行接口與內(nèi)部寄存器陣列可以方便地與微處理器相連接；外部時(shí)鐘最高頻率可達(dá)20MHz；具有功率方向輸出指示。這些增加的功能更加便于與微控制器接口，并能方便地實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率的測(cè)量和用電量累積等功能。據(jù)此選擇CS5460A作為電能計(jì)量芯片更能實(shí)現(xiàn)各種電參數(shù)的測(cè)量。 CS5460A的性能1. 能量數(shù)據(jù)精確度:在1000:%；2. 芯片功能:可以測(cè)量電能，I?U， 、和 ，具有電能與脈沖轉(zhuǎn)換功能；3. 通過串行EEPROM實(shí)現(xiàn)智能“自引導(dǎo)”，不需要微控制器；4. AC或DC系統(tǒng)校準(zhǔn)；5. 可驅(qū)動(dòng)機(jī)計(jì)度器/步進(jìn)馬達(dá)；6. 能量消耗小于12mw；7. 為分流傳感器提供優(yōu)化的接口；8. 具有相補(bǔ)償功能；9. 為單電源提供地參考信號(hào)；10. (最大溫漂60Ppm/ )；11. 具有簡(jiǎn)單的三線數(shù)字串行接口； CS5460A管腳說明CS546OA芯片有24個(gè)引腳。各管腳功能說明如下: CS5460A的引腳圖XOUT、XIN:系統(tǒng)時(shí)鐘輸出引腳和系統(tǒng)時(shí)鐘輸入引腳。，并通過片內(nèi)的分頻單元的分頻得到相應(yīng)的時(shí)鐘頻率。另外也可通過 XIN引腳使用外部的CMOS時(shí)鐘為CS5460A提供系統(tǒng)時(shí)鐘。CPUCLK:片內(nèi)振蕩器輸出引腳。輸出的時(shí)鐘頻率可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CMOS負(fù)載。SCLK:串行時(shí)鐘輸入引腳。在這個(gè)引腳上輸入的時(shí)鐘信號(hào)確定SDI和SDO引腳上的數(shù)據(jù)輸入輸出速率。在片內(nèi)與此引腳相連的是一個(gè)施密特觸發(fā)器，其允許通過具有慢上升時(shí)間的信號(hào)通過。僅在 有效時(shí)才識(shí)別時(shí)鐘信號(hào)。SDO:串行數(shù)據(jù)輸出引腳。:片選引腳。MODE:模式選擇引腳。當(dāng)為邏輯高電平時(shí)，CS5460A可在一個(gè)外部串行EEPROM的幫助下執(zhí)行自引導(dǎo)功能接收命令和設(shè)置。當(dāng)為邏輯低電平時(shí)，CS546OA可與微處理器或微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。此引腳懸空時(shí)為低電平。:中斷輸出引腳。:電能輸出引腳。:電能方向指示引腳。當(dāng)電能輸出為負(fù)時(shí)此引腳輸出一脈沖。SDI:串行數(shù)據(jù)輸入引腳。VIN+、VIN:電壓通道的差分模擬輸入引腳。VREFOUT:參考電壓輸出引腳。VREFIN:參考電壓輸入引腳。輸入此引腳的電壓作為調(diào)節(jié)器的參考電壓。IIN+、IIN:電流通道的差分模擬輸入引腳。VD+:正數(shù)字電源。DGND:數(shù)字地。VA+、VA:正模擬電源和負(fù)模擬電源。PFMON:電源故障監(jiān)測(cè)引腳。用于監(jiān)控模擬電源。:復(fù)位引腳。當(dāng)此引腳電平為低時(shí)，CS5460A的所有內(nèi)部寄存器都被設(shè)置為缺省值。 CS5460A外圍電路及供電電路設(shè)計(jì) CS5460A外圍電路、供電電路及與AT89C51的接口電路，參考電壓輸入端(VREFIN)和參考電壓輸出端(VREFOUT)，模擬電源負(fù)引腳(VA)也直接接地。這使得片上模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓為O伏。根據(jù)單相電子式電能表使用的具體情況在系統(tǒng)時(shí)鐘輸出引腳(XOUT)和系統(tǒng)時(shí)鐘輸入引腳(XIN)=1的分頻系數(shù)為CS546OA提供系統(tǒng)時(shí)鐘。 微控制器AT89C51與CS5460A的接口微控制器AT89C51與Intel系列的80C51微控制器的指令集和管腳兼容，微控制器內(nèi)有4K字節(jié)的可擦寫閃爍只讀程序存儲(chǔ)器和256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。它具有掉電模式和閑置狀態(tài)兩種工作方式。其工作原理同8031微控制器。由于CS546OA提供了SPI串行接口，減少了單片機(jī)的總線使用數(shù)，為微控制器的外圍電路的擴(kuò)展提供了更多的總線。在SPI總線上傳送的數(shù)據(jù)和命令字都是高位在先的方式傳送。、P1P12引腳分別與CS546OA的SDI、SDO、SCLK引腳交換數(shù)據(jù)。CS546OA的片選引腳 接地，使其始終保持有效狀態(tài)。另外，使用AT89C51的外部中斷12(INTO)接收CS546OA的電能輸出引腳()輸出的表示電能的脈沖信號(hào)，當(dāng)AT89C51接收到一個(gè)脈沖時(shí)發(fā)生中斷使存放累計(jì)電能值的存儲(chǔ)單元的值按一個(gè)脈沖所代表的電能數(shù)增加。AT89C51的PP1P12引腳分別與CS5460A的SDI、SDO、SCLK引腳交換數(shù)據(jù)。CS5460A的 輸出的低電平信號(hào)說明CS5460A發(fā)生了一個(gè)激活的事件，單片機(jī)AT89C51接收到這個(gè)信號(hào)就發(fā)生中斷向CS5460A寫入正確地命令字并使CS5460A的 變?yōu)檫壿嫺唠娖健S5460A的復(fù)位引腳接AT89C51的P14，CS5460A的復(fù)位信號(hào)由AT89C51提供。 電源模塊由于電能表屬于不間斷工作的電力計(jì)量產(chǎn)品，因而其電源電路是其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分之一。電源電路負(fù)責(zé)給各個(gè)硬件模塊供電，以保證整個(gè)電能表的正常運(yùn)行。CS5460A的電源電壓提供方式可以采用外接直流穩(wěn)壓電源供電，或通過變壓器Tl變壓成12V直流電壓后再用分壓的方式供電也可使用鋰電池供電三種方式，從可靠性和實(shí)用性來說選擇通過變壓器降壓的方式為CS5460A供電，變壓器Tl變比選擇220V/12V，因此在變壓器的次級(jí)可得到12v的交流電壓。變壓器次級(jí)接二極管的作用是為后繼電路提供直流電壓(即起全波整流作用)。電源電路中設(shè)計(jì)由兩個(gè)一階無源RC濾波網(wǎng)絡(luò)組成的二階濾波電路濾掉直流電壓中的噪聲信號(hào)。電源失效監(jiān)控引腳(PFMON)監(jiān)控模擬電源。當(dāng)達(dá)不到閥值電壓時(shí)，在電源監(jiān)控單元就會(huì)使CS5460A復(fù)位。 電壓電流采樣模塊在能量測(cè)量中使用電壓互感器和電流互感器與電力線隔離，減小電力線上交流信號(hào)中竄入CS5460A電壓、電流輸入通道的各種干擾信號(hào)。電壓互感器具有高精度、低阻抗特性，并且即使在高次諧波情況下具有很小的相延遲。在采用互感器隔離措施后，CS5460A的數(shù)字接口不必再采用隔離技術(shù)。在照明電力干線中，相電壓有效值為22Ov，線電流可以選擇10A的有效值，在這種條件下，假定電力線上的最大額定電壓為30OV，最大額定電流為30A。對(duì)于正弦曲線的交流信號(hào)，電壓/。但是在實(shí)際使用中，交流信號(hào)的波形通常不是以準(zhǔn)確的正弦曲線形式出現(xiàn)，為了在兩個(gè)輸入通道允許有一些超范圍的信號(hào)進(jìn)入。25OmV=150mV，其在規(guī)定的25OmV范圍內(nèi)。由此計(jì)算電壓Kv=15OmV/300V=，此時(shí)電壓互感器T2的變比為2000/1。計(jì)算電流增益Ki=15OmV/30A=。Rs=50歐時(shí)，電流互感器T3的變比為1/1000。，在電流輸入通道中，電阻 有兩個(gè)作用:一是和配合與C1構(gòu)成一階低通濾波器，這個(gè)濾波器除了濾除遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過有用頻率的寬帶噪聲還作為抗混疊濾波器以阻止A/D轉(zhuǎn)換器接收高于其采樣頻率一半的輸入信號(hào)。二是為IIN+輸入引腳提供限流保護(hù)。 和的典型值取47O歐。在電壓通道中的電阻、電容所起的作用與電流通道中的電阻、電容所起的作用相同，其典型取值也是相同的。 顯示模塊LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅，黃，藍(lán)，綠，白，七彩效果。單色，分段全彩管可用大樓，道路，河堤輪廓亮化，LED數(shù)碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字，并可播放不同格式的視頻文件。通過電腦下flash、動(dòng)畫、文字等文件，或使用動(dòng)畫設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)個(gè)性化動(dòng)畫，播放各種動(dòng)感變色的圖文效果； 八段數(shù)碼管顯示器 八段LED數(shù)碼管顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成?；?個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個(gè)賀點(diǎn)形的發(fā)光管在數(shù)碼管顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。LED數(shù)碼管顯示器有兩種不一樣的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起的，稱之為共陽(yáng)極LED數(shù)碼管顯示器；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED數(shù)碼管顯示器。如下圖所示。共陰和共陽(yáng)結(jié)構(gòu)的LED數(shù)碼管顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。8個(gè)筆劃段hgfedcba對(duì)應(yīng)于一個(gè)字節(jié)（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二進(jìn)制碼就能表示欲顯示字符的字形代碼。例如，對(duì)于共陰LED數(shù)碼管顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平），而陽(yáng)極hgfedcba各段為0111011時(shí)，數(shù)碼管顯示器顯示P字符，即對(duì)于共陰極LED數(shù)碼管顯示器，“P”字符的字形碼是73H。如果是共陽(yáng)LED數(shù)碼管顯示器，公共陽(yáng)極接高電平，顯示“P”字符的字形代碼應(yīng)為10001100