【文章內(nèi)容簡介】 據(jù)可被寫入或從 CS5460A中讀出，圖 圖 3 為讀、寫時序。數(shù)據(jù)的讀、寫通過向串口 SDI 引腳寫入相應(yīng)的 8 位命令字（高位在前）來啟動。需要注意的是：一些命令字在執(zhí)行時受周期計(jì)數(shù)寄存器和配置寄存器內(nèi)容的影響，需要先對周期計(jì)數(shù)器和配置寄存器內(nèi)容進(jìn)行正確設(shè)置。寄存器寫指令后必須跟 24 位數(shù)據(jù)，先寫命令字啟動寫操作，然后隨著 24 個連 續(xù)的串行時鐘脈沖， CS5460A 將從串行輸入引腳 SDI 接收串行數(shù)據(jù)，一旦收到數(shù)據(jù)，狀態(tài)機(jī)便將數(shù)據(jù)寫入配置寄存器并返回到命令模式。寄存器讀指令可以終止在 8 位的邊界上。通過 SDI 引腳寫入命令后，可從 SDO 引腳讀出數(shù)據(jù) 電壓、電流有效值可直接從電壓有效值寄存器、電流有效值寄存器中讀取。 而由于計(jì)算周期設(shè)為 1s,電能寄存器中的電能值即為有功功率值 ,因此有功功率值可直接從電能寄存器中讀出。功率因數(shù)可由公式 COSφ P/ UI 得出。 頻率的測量 :將循環(huán)計(jì)數(shù)寄存器的 N 值改變?yōu)?1,此時電壓、電流瞬時值 數(shù)據(jù)的刷新率為 4000Hz,這就為通過軟件進(jìn)行信號過零判斷創(chuàng)造了條件。頻率測量的具體方法是：通過一個過零函數(shù)來記錄電壓信號正向過零次數(shù) ,并同時記下讀取數(shù)據(jù)次數(shù) ,如果取 10個周期的平均時間為實(shí)測周期時間 ,那么當(dāng)記到第 11次正向過零時 ,停下來算出每個周期內(nèi)讀取數(shù)據(jù)次數(shù) ,默認(rèn)兩次讀取數(shù)據(jù)的時間差為 250μ ,便可算出頻率。 四．硬件電路設(shè)計(jì) 單相電度表的工作原理： （ 1 前端電路調(diào)理模塊把所輸入的大電壓電流信號轉(zhuǎn)變成 CS5460 可接受的小電壓信號，以差模電壓或電流的形式輸入進(jìn)去。 （ 2 由 VIN+ , VIN 輸入的差模電壓模擬信號由∑模擬―數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換 ,獲得瞬時電壓，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號被送入功率計(jì)算器。由 VIN + , VIN 輸入的差模電流模擬信號同樣由∑模擬―數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換 , 獲得瞬時電流，轉(zhuǎn)換后的信號也被送入功率計(jì)算器。 3） CS5460 根據(jù)采樣電路輸入的瞬時電壓、瞬時電流計(jì)算出瞬時功率 ,然后把瞬時電壓、瞬時電流及瞬時功率由雙向串行接口傳送給單片機(jī) STC89C52。 4 單片機(jī)根據(jù)程序指令顯示測量結(jié)果，也可輸入程序通過累加計(jì)算出能 量。 該系統(tǒng)各個模塊芯片引腳連接情況如下圖所示： CS5460 STC89C52 液晶顯示 前端電路調(diào)理模塊 CS5460 的 IIN+,IIN接分流器的兩端 RS 的兩端，借助 RS 測量流過負(fù)載的電流。 RS 的選取須保證在最大允許電流負(fù)荷下，其采樣電壓值不超過正負(fù)150MV。 CS5460 的 VIN+,VIN接由 R1,R2 組成的電阻分壓器 R1 的兩端，將被測信號電壓通過電阻 R1， R2 的阻值比不同，將其換算到不超過正負(fù) 150MV 的電壓范圍內(nèi)，從而以差模信號的 形式加到 CS5460 芯片的差模信號輸入端。本電路圖中取 R1 200,R2 500K,得到其變比系數(shù)為 2500。類似，取 RS 110K,將電流以差模電流的形式輸入到 CS5460 芯片中。如圖 所示。 N L 圖 前端電路調(diào)理模塊 電能芯片 CS5460 模塊 經(jīng)調(diào)理電路的調(diào)理的電壓信號，電流信號通過 IIN+,IIN,VIN+,VIN接口送入電能表芯片 CS5460，芯片被初始化后開始工作，電流電壓通道的采 樣信號被片內(nèi)放大器放大，經(jīng)內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，在通過高通濾波器消除直流分量，并由計(jì)算引擎計(jì)算出瞬時功率，在此過程中也可以算出瞬時電壓，瞬時電流，根據(jù)采樣頻率的設(shè)定值可以計(jì)算出電能值，電流有效值，電壓有效值，并將其存入相應(yīng)的寄存器中，然后將單片機(jī)與其相連，從而將芯片寄存器中的電能值，電壓有效值，電流有效值讀出，并送于液晶顯示 單片機(jī)與 CS5460 的連接圖如圖 所示： CS5460 STC89C52 圖 單片機(jī) STC89C52 與 CS5460 的連接圖 單片機(jī) STC89C52 模塊 本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的是 C52 單片機(jī)，是 C51 單片機(jī)的增強(qiáng)版，其引腳及其功能與 C51 單片機(jī)類似，其引腳圖如下所示 STC89C52 液晶顯示模塊 本次設(shè)計(jì)的單相電度表中，單片機(jī)通過液晶的串口向液晶寄存器寫命令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對液晶顯示的控制，圖 是單片機(jī)與液晶模塊連接圖。該模塊用于顯示電壓，電流和功率。通過讀取顯示的數(shù)值再乘以 變比系數(shù)則可以得到被測器件真實(shí)的電壓，電流和功率值。在本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)中 五．程序設(shè)計(jì) 單片機(jī) C51 程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) 因?yàn)楸敬蜗到y(tǒng)設(shè)計(jì)中雖然采用 C52 單片機(jī)，但鑒于其二者引腳功能基本一致，故采用 C51 的編程方法即可。 現(xiàn)在有許多可以對 80C51 單片機(jī)硬件進(jìn)行操作的 C 語言，它們通常統(tǒng)稱為C51。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大時，設(shè)計(jì)人員都趨于采用 C 語言，這是因?yàn)?C 語言具有良好的可讀性、易維護(hù)性、可移植性和硬件操作能力。采用 C51 進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的程序開發(fā)，編譯器能自動完成變量的存儲單元的分配，編程者可以專注于應(yīng)用程 序的設(shè)計(jì)，可以對常用的接口芯片編寫通用的驅(qū)動函數(shù)，對常用的功能模塊和算法編寫相應(yīng)的函數(shù)，可以方便地進(jìn)行信號處理算法和程序的移植等等，從而加快了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)速度。 目前， C51 的代碼長度已經(jīng)達(dá)到了匯編程度水平的 倍 倍。當(dāng)代碼長度超過 4KB 以上時， C51 比匯編語言具有較為明顯的優(yōu)勢。另外，還可以借助于仿真器，對應(yīng)用程序的關(guān)鍵代碼進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，以減少代碼的長度，提高運(yùn)行的速度。同時，由于單片機(jī)生產(chǎn)工藝的發(fā)展，單片機(jī)的運(yùn)行速度和內(nèi)部存儲器容量都有了較大的提高，這些都為 C51 應(yīng)用程序的應(yīng)用創(chuàng)造了 更為有利的條件。 程序設(shè)計(jì)思路： STC89C52 的 INTO 接到 CS5460 的 INT 端，當(dāng)有中斷申請時，通過讀取內(nèi)部狀態(tài)寄存器，以獲得 CS5460 的工作情況，經(jīng)判斷執(zhí)行相應(yīng)的處理程序。 CS5460 驅(qū)動程序 CS5460 的設(shè)置和啟動 步驟： 復(fù)位 CS546，對 CS5460 的復(fù)位腳發(fā)復(fù)位脈沖，脈沖不少于 10MS。 寫同步控制命令字。 從外部存儲器讀原來保存的校準(zhǔn)值，并將讀出的值寫入相應(yīng)的校準(zhǔn)寄存器。 寫控制寄存器，設(shè)置各寄存器參數(shù)。 清狀態(tài)寄存器。 啟動 CS5460A 開始轉(zhuǎn)換。 讀 CS5460A 的 AD 轉(zhuǎn)換值或計(jì)算結(jié)果。 讀寫 CS5460 步驟： 讀能量寄存器。 讀電流有效值寄存器。 讀電壓有效值寄存器。 讀狀態(tài)寄存器，回寫狀態(tài)寄存器。 設(shè)置中斷。 寫 CS5460 void wr5460 uchar mand,uchar wh_byte,uchar wm_byte,uchar wl_byte CS 0。 wr5460byte mand 。 wr5460byte wh_byte 。 wr5460byte wm_byte 。 wr5460byte wl_byte 。 CS 1。 寫 CS5460 一個字節(jié) void wr5460byte uchar wrbyte uchar i。 for i 0。i 8。i++ SCLK 0。 if wrbyte amp。 0x80 0x80 SDI 1。 else SDI 0。 wrbyte wrbyte 1。 SCLK 1。 SCLK 0。 SDI 1。 讀 CS5460 void rd5460 uchar mand CS 0。 wr5460byte mand 。 rh_byte rd5460byte 。 rm_byte rd5460byte 。 rl_byte rd5460byte 。 CS 1。 讀 CS5460 一個字節(jié) uchar rd5460byte void uchar i,val。 val 0。 for i 0。i 8。i++ val val 1。 if SDO val val | 0x01。 if i 7 SDI 0。 else SDI 1。 SCLK 1。 _nop_ 。 SCLK 0。 _nop_ 。 return val 。 結(jié)果顯示程序 步驟： 1）將顯示緩存清零。 2）初始化單片機(jī)。 3）設(shè)置時鐘。 4）六位數(shù)碼管顯示程序。 顯示程序代碼： void display void //六位數(shù)碼管顯示程序， disdat[]是要顯示的內(nèi)容（是 0～ 9 的數(shù)字）， xsd 是在那一位顯示小數(shù)點(diǎn) uchar i,disa,disb,disc。 disb 0x00。 //顯示第 n 位 for i 0。i 6。i++ //共顯示 6 個數(shù)據(jù) disa disdat[i]。 //顯示數(shù)據(jù) if disa 10 P2 disb。 disc tab[disa]。 //顯示段碼 if xsd ! 5 amp。amp。 xsd i disc disc | 0x80。 //增加小數(shù)點(diǎn)顯示 P0 disc。 //送顯示 delay 。 //延時 P0 0x0。 disb++。 //下一個要顯示的位置 P2 0xff。 總 結(jié)