【導(dǎo)讀】強(qiáng)大的控制功能。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是以單片機(jī)為核心，具備雙向多費(fèi)率計(jì)量、用戶控制、數(shù)據(jù)雙向通信、防竊電功能等多種智能化功能的智能電表。單的故障提示，具有操作面板和顯示器，有簡(jiǎn)單的報(bào)警功能。量的測(cè)量信息并具有對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、綜合和做出各種判斷能力的儀器。很高，既要求準(zhǔn)確、更要求穩(wěn)定，并保證長(zhǎng)期可靠。由此，交流感應(yīng)式電能表又稱作弗拉里表。美國(guó)電工技術(shù)學(xué)校有位教師也利用同一原理制造出感應(yīng)式電能表的模型。論和模型都是交流電能表雛形的萌芽。一塊感應(yīng)式電能表。二十世紀(jì)初，感應(yīng)式電能表就得到了飛速發(fā)展。增加非工作磁路改進(jìn)90°的方法，使電能表的各項(xiàng)參數(shù)有了很大提高。來(lái)降低其損耗，同時(shí)改善了電能表的負(fù)荷特性。當(dāng)時(shí)，國(guó)外的感應(yīng)式電能表的過(guò)。感應(yīng)式電能表的突出優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作安全、維修方便、造。至此，感應(yīng)式電能表在電能計(jì)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。量精度提出了新的要求，電子式電能表越來(lái)越顯示出其優(yōu)越性。

　　

【正文】 ___ 在電能表中對(duì)串行 EEPROM 的讀寫(xiě) X5045 片內(nèi)包括一個(gè)指令寄存器、寫(xiě)使能寄存器、狀態(tài)寄存器。送往指令寄存器的命令集如表 1所示。 AT89C51對(duì)指令寄存器的訪問(wèn)是通過(guò)串行輸入線（ SI）進(jìn)行的。在片選信號(hào)（ ）為低電平并且寫(xiě)保護(hù)信號(hào)（ ）為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)在串行時(shí)鐘信號(hào) SCK 的上升沿由時(shí)鐘同步輸入。所有數(shù)據(jù)的傳輸都是以高位在前的方式進(jìn)行傳送。在用 WREN 指令置位寫(xiě)使能鎖存器之后進(jìn)行寫(xiě)操作、再用 WRDI指令復(fù)位鎖存器。狀態(tài)寄存器中可以設(shè)置看門(mén)狗定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，在電能表的程序設(shè)計(jì)中，選擇了看門(mén)狗定時(shí)周期位 600ms。 表 1 X5045 命令集 指令名 指令格式 操作 WREN 00000110 設(shè)置寫(xiě)使能鎖存器 (允許寫(xiě)操作 ) WRDI 00000100 復(fù)位寫(xiě)使能鎖存器 (禁止寫(xiě)操作 ) RDSR 00000101 讀狀態(tài)寄存器 WRSR 00000001 寫(xiě)狀態(tài)寄存器 (塊鎖定位 ) READ 0000A011 從所選地址的存儲(chǔ)器陣列開(kāi)始讀出數(shù)據(jù) WRITE 0000A010 把數(shù)據(jù)寫(xiě)入所選的存儲(chǔ)器陣列 (1— 4 字節(jié) ) 串行輸入線 (51)上輸入的數(shù)據(jù)在 SCK 的上升沿被鎖存，數(shù)據(jù)在 SCK 的下降沿輸出到串行輸出線 (50)上。 AT89C51 與 X5045 的接口軟件包括設(shè)置寫(xiě)使能鎖存器子程序 (COMMSUB)，讀狀態(tài)寄存器子程序 X_RDSR， 字節(jié)讀子程序 X_RDBYTE，字節(jié)寫(xiě)子程序 X_WRBYTE，復(fù)位看門(mén)狗子程序 WATCHDOG。對(duì)設(shè)置寫(xiě)使能鎖存器子程序、復(fù)位寫(xiě)使能鎖存器子程序、寫(xiě)狀態(tài)寄存器子程序來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)給數(shù)據(jù)緩沖區(qū)寫(xiě)入不同的命令字調(diào)用同一子程序，根據(jù) X5045 的讀寫(xiě)操作時(shí)序編寫(xiě)的在電能表主程序中調(diào)用的子程序。 COMMSUB： CLR P17 ； P17 接 X5045 的串行時(shí)鐘引腳SCK CLR P13 ； P13 接 X5045 的片選引腳 MOV A， R1 ； R1用于存放命令字 CALL OUTDATA CLR P17 SETB P13 RET X_RDSR: CLR P17 ； P17 接 X5045 的串行時(shí)鐘引腳SCK CLR P13 ； P13 接 X5045 的片選引腳 MOV A， R1 ； R1用于存放命令字 智能電表設(shè)計(jì) 26 CALL OUTDATA CALL INDATA CLR P17 SETB P13 RET X_WRBYTE： CLR P17 CLR P13 MOV A， R1 MOV B， R2 MOV C， MOV ， C CALL OUTDATA ；發(fā)送寫(xiě)指令 CALL A， R3 ； R3 用于存放地址的低位字節(jié) CALL OUTDATA ；發(fā)送地址 MOV A， R2 CALL OUTDATA CLR P17 SETB P13 RET X_RDSR: CLR P17 ； P17 接 X5045 的串行時(shí)鐘引腳 SCK CLR P13 ； P13 接 X5045 的片選引腳 MOV A， R1 ； R1 用于存放命令字 MOV B， R2 ； R2 用于存放地址的高位字節(jié) MOV C， MOV ， C CALL OUTDATA CALL A， R3 CALL OUTDATA MOV A， R2 CALL INDATA CLR P17 SETB P13 RET OUTDATA: MOV R4， 08H OUT1: CLR P17 RLC A MOV P16， C ； P16 接 X5045 的串行輸入引腳 智能電表設(shè)計(jì) 27 SETB P17 DJNZ R4， OUT1 CLR P16 RET INDATA： MOV R4， 08H OUT2: SETB P17 CLR P17 MOV C， P15 ； P15 接 X5045 的串行輸出引腳 RLC A DJNZ R4， OUT2 CLR P16 RET WATCHDOG： CLR P13 SETB P13 RET 矩陣鍵盤(pán)鍵功能處理程序 電能表的鍵盤(pán)處理程序采用編程掃描工作方式進(jìn)行處理。在主程序中每循環(huán)一次主程序就判斷一次“是否有按鍵按下”的事件。當(dāng)查詢有鍵被按下時(shí)，程序按以下方法進(jìn)行處理 :軟件延時(shí)一段時(shí)間再判斷鍵盤(pán) 狀態(tài)，如果仍為有鍵按下?tīng)顟B(tài)，則認(rèn)為有一個(gè)確認(rèn)的鍵按下，否則按鍵抖動(dòng)處理 。在確認(rèn)有鍵按下的條件下，通過(guò)掃描的方式求取鍵值 。鍵閉合一次僅進(jìn)行一次鍵功能操作。對(duì)于需要多個(gè)組合鍵才能完成的功能來(lái)說(shuō)，把多次所得的鍵值相加后送寄存器 A，然后完成相應(yīng)功能。 鍵掃描程序流程圖如圖 12。鍵掃描程序流程圖中的 12ms 軟件延時(shí)用來(lái)消除鍵抖動(dòng)現(xiàn)象的。當(dāng)有多個(gè)鍵被依次按下時(shí)，把每次按下的鍵值存于緩沖區(qū)中，當(dāng)沒(méi)有鍵按下時(shí)再把鍵值總和送寄存器 A 中，根據(jù) A中的鍵值和執(zhí)行相應(yīng)功能。 智能電表設(shè)計(jì) 28 圖 12 掃描程序流程圖 液晶顯示器 SMS0601在電能表中顯示功能實(shí)現(xiàn) 液晶顯示器 SMS0601 的程序由生產(chǎn)公司隨帶產(chǎn)品提供，只需用戶根據(jù)需要填寫(xiě)用戶程序。在電能表部分 需要顯示的內(nèi)容包括時(shí)間、電量、單位為伏特的電壓、單位為安培的電流。在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中在主程序中根據(jù)需要顯示二進(jìn)制數(shù)字查表得到相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字的顯示代碼，然后把相應(yīng)的顯示代碼送顯示器緩沖區(qū)，最后調(diào)用顯示程序顯示電量或時(shí)間。在程序設(shè)計(jì)中顯示器緩沖區(qū)被定義在從單片機(jī)片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間的 50H— 56H 單元。對(duì)于兩個(gè)時(shí)間間隔符的顯示，在主程序中只需給 50H 單元送數(shù) 01H 或 02H 即可實(shí)現(xiàn)。給出顯示碼的查表子程序 : ；入口條件：待查找的內(nèi)容在 A 中，表格的首地址在 DPTR 中，兩者的值根據(jù)主程序確定 FDS： PUSH DPH PUSH DPL MVOC A， @A+DPTR POP DPL 智能電表設(shè)計(jì) 29 POP DPH RET TAB1： DB 0EEH， 028H， 0CDH， 6DH， 2BH DB 67H， 0E3H， 2CH， 0EFH， 06FH ；第 6 個(gè) LED 的代碼以及第 4個(gè) LED 在作為時(shí)間顯示是的代碼表 TAB2： DB 0FEH， 038H， 0DDH， 7DH， 3BH DB 77H， 0F3H， 3CH， 0FFH， 07FH ；第 4個(gè) LED在用作電量顯示是的代碼表 打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序 打印機(jī)接口的時(shí)序圖表明了 8 位并行數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)選通信號(hào)的上升沿被打印機(jī)讀入機(jī)內(nèi)鎖存，數(shù)據(jù)選通信號(hào)的寬度必須大于 s。打印機(jī)“忙”狀態(tài)信號(hào) BUSY 高電平有效，高電平狀態(tài)表明打印機(jī)正忙于處理數(shù)據(jù)，此時(shí)，單片機(jī)AT89C51 不得使用數(shù)據(jù)選通信號(hào)向打印機(jī)送入新的數(shù)據(jù)。當(dāng)打印機(jī)的應(yīng)答信號(hào)低電平有效時(shí)，表明打印機(jī)己取走數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)。 在打印程序中的常數(shù)、符號(hào)、標(biāo)記、參數(shù)等不變的字符存放在 AT89C51 單片機(jī)的片 內(nèi)程序存儲(chǔ)器中，需要打印的數(shù)據(jù)從電量存儲(chǔ)單元取出，打印數(shù)據(jù)從日歷/時(shí)鐘芯片中取出。在打印機(jī)的打印控制程序中，數(shù)據(jù)的打印順序是按照從上到下、從左到右的順序打印字符、數(shù)據(jù)。在主程序中主要是給需要調(diào)用的子程序的緩沖空間賦值，判斷打印條件是否滿足，從電量存儲(chǔ)空間讀取電量值和其他數(shù)據(jù)。主程序需要調(diào)用的子程序包括打印機(jī)查詢、送數(shù)子程序 PRSUB1，打印字符串子程序 PRSUB2。這兩個(gè)子程序的編制如下 : PRSUB1: MOVX A， @DPTR ；查詢打印機(jī)是否處于忙狀態(tài) JB ， PRSUB1 MOV A， R1 ； R1在主程序中被賦予打印指令代碼 MOVX @DPTR， A ；送打印機(jī)命令、數(shù)據(jù)后啟動(dòng) RET PRSUB2: MOVX A， @DPTR ；片外讀取，產(chǎn)生 RD_____信號(hào) JB ， PRSUB2 ；查詢打印機(jī)是否處于忙狀態(tài) LP： MOV A， R4 ； R4 存放字符串的表首偏移量 MOVC A， @A+PC ；查表取打印數(shù)據(jù) MOVX @DPTR ；數(shù)據(jù)送打印機(jī) LP1： MOVX A， @DPTR ；查詢數(shù)據(jù)是否打印完 JB ， LP1 INC R4 MOV A， R4 ；打完，指向下一數(shù)據(jù) XRL A， R3 ； R3存放字符串表尾偏移量加 1的數(shù)據(jù) 智能電表設(shè)計(jì) 30 JNZ LP RET 智能電表設(shè)計(jì) 31 總結(jié) 經(jīng)過(guò)為期三個(gè)月的努力將自己的畢業(yè)論文寫(xiě)完，在寫(xiě)的過(guò)程中遇到不少的困難，但經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)的協(xié)商、詢問(wèn)導(dǎo)師、翻閱圖書(shū)資料將其一一的解決，自是一個(gè)學(xué)習(xí)機(jī)械專業(yè)的對(duì)單片機(jī)應(yīng)用握程度 不如機(jī)械傳動(dòng)應(yīng)用的那么如魚(yú)得水，但在三個(gè)月的不斷地努力，堅(jiān)持不懈的中終于將所有問(wèn)題解決了對(duì)智能電表的調(diào)試，查找并解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題，系統(tǒng)最終達(dá)到了基本的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電能、電壓有效值、電流有效值、及功率的測(cè)量，系統(tǒng)參數(shù)自校正模塊，校正時(shí)手動(dòng)校正較麻煩，并且精度有限，可以通過(guò)編寫(xiě)系統(tǒng)參數(shù)自動(dòng)校正程序，當(dāng)系統(tǒng)打到系統(tǒng)參數(shù)自校正模式時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成校正。而且設(shè)計(jì)的誤差和精度方面受到各方面因素影響較大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，有待于進(jìn)一步的改進(jìn)，還有很大的提升空間。 智能電表設(shè)計(jì) 32 參考文獻(xiàn) 1.《單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)用子程序》 邊春遠(yuǎn)、王志強(qiáng)，人民郵電出版社 2.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》 孫涵芳、許愛(ài)欽， 北京航空航天大學(xué)出版社 3.《單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 胡學(xué)海，電子工業(yè)出版社 4.《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》 朱勇清華大學(xué)出版社 5.《單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》 王義軍，中國(guó)電力出版社 6.《單片微機(jī)原理及應(yīng)用》 丁元杰，機(jī)械工業(yè)出版社