【文章內(nèi)容簡介】 ADE7755 只在 ADC 和基準源中使用模擬電路 ,所有其它信號處（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)動機電式計度器或與微控 制器（ MCU）接口。引腳CF 以較高頻率形式輸出有功功率瞬時值 ,用于校驗或與 MCU 接口。 ADE7755內(nèi)部包含一個對 AVDD 電源引腳的監(jiān)控電路。在 AVDD 上升到 4V 之 前 ,ADE7755 一直保持在復位狀態(tài)。當 AVDD 降到 4V 以下 ,ADE7755 也被復位 ,此時 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 在空載時沒有潛動。 額 ADE7755單相表計量 原理框圖 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 5 圖 21 AD7755面臨的問題及注意事項 1，在某些特殊場合的使用過程中 ,有時會出現(xiàn) AD7755 的 CF 和 F1/F2 兩個輸出有不同步現(xiàn) 象 ,這是由于在負載電流小于國際標準 IEC1036 和國家標 GBN7215規(guī)定的啟動電流時 (AD7755 的啟動電流要小于標準規(guī)定的啟動電流 ),AD7755 的CF 端的工作方式和 F1/F2 端的工作不完全相同 ,F1/F2 端可能會處于工作和不工作之間 ,導致兩端口輸出不完全一致 ,按標準規(guī)定 ,負載電流小于啟動電流 ,電能表可以不作計量 ,因此雖然不同步但輸出結(jié)果都符合國家標準。 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瓷介電容進行去耦。 3， CF的輸出即使在穩(wěn)定負載條件下仍然隨時間變化 ,這種變化是由于瞬時有功功率信號中的 cos2ω t 引起的 .CF 以高頻輸出時 ,對瞬時有功功率進行累加完成頻率轉(zhuǎn)換的過程 ,累加時間較短 ,減弱了對 cos2ω t 的平均作用 ,部分瞬時功率信號成分通過了數(shù)字 — 頻率轉(zhuǎn)換器 ,解決辦法是 CF的輸出頻還應(yīng)該用頻率計數(shù)器進一步平均 ,消除紋波。 CF 用于帶微處理器的計量場合 ,也應(yīng)平均后再計算功率。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 6 4， AD7755 是對 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高達 4000V,并 在沒有察覺的情況下被放電 ,雖然有 ESD 保護電路 ,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單片機和 LCD 顯示電路組成 .芯片 8253 內(nèi)部有 3 個獨立 16位計數(shù)器 ,計數(shù)頻率達 2MHz,而 AD7755 在輸入滿度交流信號的情況下 ,CF 的最高輸出頻率為 ,完全可滿足 AD7755 的計數(shù)要求 ,可通過單片機的控制實現(xiàn)多路測量 .內(nèi)部定時器設(shè)定積分時間內(nèi)對 CF 輸出的脈沖計數(shù) ,平均功率正比于平均頻率 :平均功率 =脈沖個數(shù) /積分時間 .一個周期內(nèi)消耗的 電能為 :電能 =平均功率積分時間 =脈沖個數(shù) .本文重點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 對三相有功功率進行測三線四線制時 ,直接取 3個相電壓和 3 個相電流分送 3個 AD7755,AD7755 輸出脈沖送 8253,由它的 3個獨立計數(shù)器計量功率脈沖 .三相三線制只需接 2個 AD7755,另一個 AD7755 沒有脈沖輸出 ,對應(yīng)計數(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)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 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)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 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。 時鐘 (CLK) 每次由低變高時 ，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個數(shù)據(jù)輸入端 ， A 和 B，的 邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。 主復位 ( MR________) 輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效 ，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。 特性 門控串行數(shù)據(jù)輸入，異步中央復位，符合 JEDEC 標準 no. 7A，靜電放電 (ESD) 保護 , 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 片機的核心 單 元，通常由算 術(shù)邏輯運 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 片機的 運 算能力和 處 理速度。并行 輸 入 /輸 出 （ I/O）口 :通常 為獨 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 外部設(shè)備 。 I/O 是 單 片機的重要 資 源，也是衡量 單 片機功能的重要指 針 之一。串口 輸入 /輸 出口 :用于 單 片機和串行 設(shè)備 或其它單 片機的通信。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 件來實現(xiàn) 。不同的 單 片機可能提供不同 標準的串行通信接口，如 UART、 SPI、 2IC、 Micro Wire 等。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 9 LED 數(shù)碼管 led 數(shù)碼管（ LED Segment Displays）是由多個 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 段有的另加一個小數(shù)點，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，對編程是很重要的，因為不同類型的數(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，黃等幾種。 led 數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 10 第四章 AT24C16和單片機連接的中轉(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）和串行時鐘 （ SCL）線在連接到總線的器件間傳遞信息。每個器件都有一個唯一的地址識別（無論是 微控制器 ——MCU、 LCD 驅(qū)動器、存儲器或鍵盤接口），而且都可以作為一個發(fā)送器或接收器（由器件的功能決定）。很明顯，LCD 驅(qū)動器只是一個接收器，而存儲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)傳輸時也可以被看作是主機或從機（見表 1）。主機是初始化總線的數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸?shù)臅r鐘信號的器件。此時，任何被尋址的器件都被認為是從機。 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)傳送的其實和結(jié)束。在 i2c 總線技術(shù)規(guī)范中 ，有嚴格的時序表示起始信號和結(jié)束信號，或起始信號和停止信號。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備，在傳輸數(shù)據(jù)結(jié)束時，主控器件應(yīng)發(fā)送停止位，通知從器件停止接收。 起始位時序 ，當 SCL 位為高位時 ， SDA 線由高到低的轉(zhuǎn)換。啟動信號是一種電平跳變時序信號 ，而不是一個電平信號。啟動信號是由主控器主動建立的，在建立該信號之前 I2C 總線必須處于空閑狀態(tài) ，總線在起