【文章內(nèi)容簡介】 ADE7755 只在 ADC 和基準(zhǔn)源中使用模擬電路 ,所有其它信號(hào)處（如相乘和濾波）都使用數(shù)字電路 , 這使 ADE7755 在惡劣的環(huán)境條件下仍能保持極高的準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定性。 ADE7755 引腳 F1 和 F2 以較低頻率形式輸出有功功率平均值 ,能直接驅(qū)動(dòng)機(jī)電式計(jì)度器或與微控 制器（ MCU）接口。引腳CF 以較高頻率形式輸出有功功率瞬時(shí)值 ,用于校驗(yàn)或與 MCU 接口。 ADE7755內(nèi)部包含一個(gè)對(duì) AVDD 電源引腳的監(jiān)控電路。在 AVDD 上升到 4V 之 前 ,ADE7755 一直保持在復(fù)位狀態(tài)。當(dāng) AVDD 降到 4V 以下 ,ADE7755 也被復(fù)位 ,此時(shí) F1,F2 和 CF 都沒有輸出。內(nèi)部相位匹配電路使電壓和電流通道的相位始終是匹配的 ,無論通道 1 內(nèi)的高通濾波器（ HPL）是接通的還是斷開的。內(nèi)部的空載閾值特性保證 ADE7755 在空載時(shí)沒有潛動(dòng)。 額 ADE7755單相表計(jì)量 原理框圖 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的多功能電表設(shè)計(jì) 5 圖 21 AD7755面臨的問題及注意事項(xiàng) 1，在某些特殊場合的使用過程中 ,有時(shí)會(huì)出現(xiàn) AD7755 的 CF 和 F1/F2 兩個(gè)輸出有不同步現(xiàn) 象 ,這是由于在負(fù)載電流小于國際標(biāo)準(zhǔn) IEC1036 和國家標(biāo) GBN7215規(guī)定的啟動(dòng)電流時(shí) (AD7755 的啟動(dòng)電流要小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的啟動(dòng)電流 ),AD7755 的CF 端的工作方式和 F1/F2 端的工作不完全相同 ,F1/F2 端可能會(huì)處于工作和不工作之間 ,導(dǎo)致兩端口輸出不完全一致 ,按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ,負(fù)載電流小于啟動(dòng)電流 ,電能表可以不作計(jì)量 ,因此雖然不同步但輸出結(jié)果都符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 2，為了使電源的紋波和噪聲減小到最低程度 ,DVDD(數(shù)字電源引腳 )、 AVDD(模擬電源引腳 )REFIN/OUT(基準(zhǔn)電壓輸入輸出引腳 )都應(yīng)使用 10μ F電容并聯(lián) 100nF瓷介電容進(jìn)行去耦。 3， CF的輸出即使在穩(wěn)定負(fù)載條件下仍然隨時(shí)間變化 ,這種變化是由于瞬時(shí)有功功率信號(hào)中的 cos2ω t 引起的 .CF 以高頻輸出時(shí) ,對(duì)瞬時(shí)有功功率進(jìn)行累加完成頻率轉(zhuǎn)換的過程 ,累加時(shí)間較短 ,減弱了對(duì) cos2ω t 的平均作用 ,部分瞬時(shí)功率信號(hào)成分通過了數(shù)字 — 頻率轉(zhuǎn)換器 ,解決辦法是 CF的輸出頻還應(yīng)該用頻率計(jì)數(shù)器進(jìn)一步平均 ,消除紋波。 CF 用于帶微處理器的計(jì)量場合 ,也應(yīng)平均后再計(jì)算功率。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的多功能電表設(shè)計(jì) 6 4， AD7755 是對(duì) ESD(靜電放電 )敏感的器件 ,在人體和測試設(shè)備上的靜電荷很容易累計(jì)高達(dá) 4000V,并 在沒有察覺的情況下被放電 ,雖然有 ESD 保護(hù)電路 ,但高能量的放電仍能造成器件的永久性損壞 ,因此應(yīng)該采取靜電放電預(yù)防措。 數(shù)據(jù)處理部分 此部分由 825單片機(jī)和 LCD 顯示電路組成 .芯片 8253 內(nèi)部有 3 個(gè)獨(dú)立 16位計(jì)數(shù)器 ,計(jì)數(shù)頻率達(dá) 2MHz,而 AD7755 在輸入滿度交流信號(hào)的情況下 ,CF 的最高輸出頻率為 ,完全可滿足 AD7755 的計(jì)數(shù)要求 ,可通過單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)多路測量 .內(nèi)部定時(shí)器設(shè)定積分時(shí)間內(nèi)對(duì) CF 輸出的脈沖計(jì)數(shù) ,平均功率正比于平均頻率 :平均功率 =脈沖個(gè)數(shù) /積分時(shí)間 .一個(gè)周期內(nèi)消耗的 電能為 :電能 =平均功率積分時(shí)間 =脈沖個(gè)數(shù) .本文重點(diǎn)分析三相交流電的測量 .[2]三相交流電有三相三線制和三相四線制 ,三相三線制一般 iA+iB+ic=0,其三相有功功率為 P=uANiA+uBNiB+uCNiC=uANiA+uBNiBuCN(iA+iB)=uACiA+uBCiB (4) 三相四線制其三相有功功率之和為 P=uANiA+uBNiB+uCNiC (5) 由式 (4),式 (5)可知 ,三相三線制功率輸入信號(hào)為線 電壓和相電流 ,三相四線制為相電壓和相電流 ,我們可在測量原理圖的基礎(chǔ)上用圖 4 對(duì)三相有功功率進(jìn)行測三線四線制時(shí) ,直接取 3個(gè)相電壓和 3 個(gè)相電流分送 3個(gè) AD7755,AD7755 輸出脈沖送 8253,由它的 3個(gè)獨(dú)立計(jì)數(shù)器計(jì)量功率脈沖 .三相三線制只需接 2個(gè) AD7755,另一個(gè) AD7755 沒有脈沖輸出 ,對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器值為零。 圖 22： 三相有功功率測量原理示意圖 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的多功能電表設(shè)計(jì) 7 AD7755 有關(guān)電路 核心芯片，分流器，分壓電路，基本電壓源，保護(hù)電路，光電耦合器輸出電路 。 圖 23： 原理示意圖 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的多功能電表設(shè)計(jì) 8 第三章 多功能電表核心 74HC164與 LED數(shù)碼顯示 74HC164 是高速硅門 CMOS 器件 ，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引腳兼容。 74HC164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器 ，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個(gè)輸入端， A 或 B，之一串行輸入，任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。 時(shí)鐘 (CLK) 每次由低變高時(shí) ，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端 ， A 和 B，的 邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長度。 主復(fù)位 ( MR________) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無效 ，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。 特性 門控串行數(shù)據(jù)輸入，異步中央復(fù)位，符合 JEDEC 標(biāo)準(zhǔn) no. 7A，靜電放電 (ESD) 保護(hù) , HBM EIA/JESD22A114B 超過 20xx V,MM EIA/JESD22A115A 超過 200 V 。多種封裝形式，額定從 40 176。 C 至 +85 176。 C 和 40 176。 C 至 +12 5 176。 C 。 中央 處 理器（ CPU）。 是 單 片機(jī)的核心 單 元，通常由算 術(shù)邏輯運(yùn) 算部件 ALU 和控制部件構(gòu)成。 CPU就象人的大 腦 一 樣 ， 決定了單 片機(jī)的 運(yùn) 算能力和 處 理速度。并行 輸 入 /輸 出 （ I/O）口 :通常 為獨(dú) 立的 雙向 口，任何口既可以用作 輸 入方式，又可以作 輸 出方式，通過軟 件 編 程 來設(shè) 定。 現(xiàn) 代的 單 片機(jī)的 I/O 口也有不同的功能 ，有的 內(nèi) 部具有上拉或下拉 電阻 ，有的是漏極 開 路 輸 出，有的能提供足 夠 的 電 流可以直 接驅(qū)動(dòng) 外部設(shè)備 。 I/O 是 單 片機(jī)的重要 資 源，也是衡量 單 片機(jī)功能的重要指 針 之一。串口 輸入 /輸 出口 :用于 單 片機(jī)和串行 設(shè)備 或其它單 片機(jī)的通信。串行通信有同步和異步之分， 這 可以用硬件或通用串行收 發(fā) 器 件來實(shí)現(xiàn) 。不同的 單 片機(jī)可能提供不同 標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口，如 UART、 SPI、 2IC、 Micro Wire 等。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的多功能電表設(shè)計(jì) 9 LED 數(shù)碼管 led 數(shù)碼管（ LED Segment Displays）是由多個(gè) 發(fā)光二極管 封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連 接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。led 數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于 3 位 “+1”型。位數(shù)有半位， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 8， 10 位等等 ....， led 數(shù)碼管根據(jù) LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解 LED 的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖 2 是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。 led 數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車站，家電等場合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的多功能電表設(shè)計(jì) 10 第四章 AT24C16和單片機(jī)連接的中轉(zhuǎn)站 I2C總線 I2C 總線介紹 I2C 總線支持任何 IC 生產(chǎn)過程 (NMOS CMOS、雙極性）。兩線 ―― 串行數(shù)據(jù)（ SDA）和串行時(shí)鐘 （ SCL）線在連接到總線的器件間傳遞信息。每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址識(shí)別（無論是 微控制器 ——MCU、 LCD 驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器或鍵盤接口），而且都可以作為一個(gè)發(fā)送器或接收器（由器件的功能決定）。很明顯，LCD 驅(qū)動(dòng)器只是一個(gè)接收器，而存儲(chǔ)器則既可以接收又可以發(fā)送數(shù)據(jù)。除了發(fā)送器和接收器外器件在執(zhí)行數(shù) 據(jù)傳輸時(shí)也可以被看作是主機(jī)或從機(jī)（見表 1）。主機(jī)是初始化總線的數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)的器件。此時(shí)，任何被尋址的器件都被認(rèn)為是從機(jī)。 I2C 總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口 在數(shù)據(jù)的傳輸過程中 ，必須確定數(shù) 據(jù)傳送的其實(shí)和結(jié)束。在 i2c 總線技術(shù)規(guī)范中 ，有嚴(yán)格的時(shí)序表示起始信號(hào)和結(jié)束信號(hào)，或起始信號(hào)和停止信號(hào)。在傳輸數(shù)據(jù)開始前，主控器件應(yīng)發(fā)送起始位，通知從器件做好接收準(zhǔn)備，在傳輸數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)，主控器件應(yīng)發(fā)送停止位，通知從器件停止接收。 起始位時(shí)序 ，當(dāng) SCL 位為高位時(shí) ， SDA 線由高到低的轉(zhuǎn)換。啟動(dòng)信號(hào)是一種電平跳變時(shí)序信號(hào) ，而不是一個(gè)電平信號(hào)。啟動(dòng)信號(hào)是由主控器主動(dòng)建立的，在建立該信號(hào)之前 I2C 總線必須處于空閑狀態(tài) ，總線在起