【導讀】表，它只能顯示出用電總量。若想查看上個月的用電量，只能靠電費單計算得來。經(jīng)是信息時代了，這種做法很顯然跟不上社會潮流。將會成為社會的潮流。智能電表是在傳統(tǒng)電表的基礎上增加了自動化和智能化的功能，從。更好適應電力市場?，F(xiàn)在智能電網(wǎng)是全球電力部門研究和討論的熱點話題，智能電表是智。能電網(wǎng)中的最重要的環(huán)節(jié)，它支撐著電網(wǎng)的信息化、自動化以及互動化等方面的實現(xiàn)。微處理器是智能電表的最主要的核心器件。它可以儲存海量的檢測數(shù)據(jù)，同時對測量。出的結果進行分析、判斷和處理。本次設計是運用單片機STC89C52為微處理器、CS5460A. 芯片進行電能測量和計算、X5045芯片作為外部存儲、數(shù)碼管進行顯示進行設計的。

　　

【正文】 行。這些寄存器所相應的地址如下 表 51 所示： 表 51 CS5460A的內(nèi)部寄存器相對應的名稱和地址 地 址 名 稱 描 述 0A00 0000 Config 配 置 寄 存 器 0A00 0010 DCoffI 電 流 通 道 直 流 偏 移 寄 存 器 0A00 0100 gnI 電 流 通 道 增 益 寄 存 器 0A00 0110 DCoffV 電 壓 通 道 直 流 偏 移 寄 存 器 0A00 1000 gnV 電 壓 通 道 增 益 寄 存 器 0A00 1010 CycleCount /AD每 個 計 算 周 期 的 轉 換 數(shù) 0A00 1100 Pulse Rate? EO U T ED I R用 于 設 置 和 上 的 能 量 脈 沖 速 率 0A00 1110 I 瞬 時 電 流 寄 存 器 （ 最 近 一 次 電 流 采 樣 ） 0A01 0000 V 瞬 時 電 壓 寄 存 器 （ 最 近 一 次 電 壓 采 樣 ） 0A01 0010 P 瞬 時 功 率 寄 存 器 （ 最 近 一 次 功 率 采 樣 ） 0A01 0100 E 電 能 寄 存 器 （ 最 后 一 次 計 算 周 期 的 值 ） 0A01 0110 RMSI 電 流 有 效 值 寄 存 器 （ 最 后 一 次 計 算 周 期 的 值 ） 0A01 1000 RMSV 電 壓 有 效 值 寄 存 器 （ 最 后 一 次 計 算 周 期 的 值 ） 0A01 1010 TBC 時 基 校 準 寄 存 器 0A01 1100 offP 功 率 偏 移 寄 存 器 0A01 1110 Status 狀 態(tài) 寄 存 器 五邑大學本科畢業(yè)設計 21 其中 ，當 A為 1或 0時，分別表示寫和讀寄存器。 CS5460 芯片的串行通訊接口有一個緩沖區(qū)，在這個區(qū)間內(nèi)， CS5460 會對單片機發(fā)送的命令進行解析。當時鐘信號在上升沿的時候， CS5460 就會對單片機發(fā)送的命令進行解析，當命令解析完畢之后， CS5460 就會立即執(zhí)行相應的命令，當它與單片機進行數(shù)據(jù)傳輸時，緩沖區(qū)就會用來暫時存放發(fā)送或接收與微處理器交換的數(shù)據(jù)。 當系統(tǒng)上電之后， CS5460 芯片就會被初始化，同時它還會處在有效的操作狀態(tài)中，也就是說，系統(tǒng)上電之后， CS5460 芯片就等待單片發(fā)送命令字。當芯片上的狀態(tài)機接收到有效的命令字以后，他就會立刻進行解碼，同時命令轉換器就會做出相應的動作。 要對 CS5460 芯片的某一寄存器進行數(shù)據(jù)訪問就要經(jīng)過串行端口來進行，也就是說數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟钜矔?jīng)過 數(shù)據(jù)串行傳輸?shù)亩丝?SDI 口來進行傳輸，并且先從高位開始傳送 8位代碼字實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。假如命令字中含有寫操作命令時，串行端口將會在之后的24 個時鐘周期內(nèi)記錄相應的數(shù)據(jù)，記錄方式還是按照高位在先的原則。寫操作需要 24 位數(shù)據(jù)，而讀操作可能需要 8 位、 16位或者 24 位不等。如果單片機在讀取寄存器的數(shù)據(jù)是，又發(fā)送新的命令，那么之前的讀操作就會立即停止，并執(zhí)行新的命令。我們可以根據(jù)串口傳輸?shù)臅r序來編寫對應的子程序。 時鐘芯片的讀寫 流程 智能電表中的時間是由 DS1302 來提供的，它與單片機是通過串行端口來進行通訊的 。如果電表要進行時間的校準時，單片機就會向它發(fā)送相應的命令；如果系統(tǒng)要判斷時間時，就會讀取它的實時時鐘數(shù)據(jù)，并且與之前所得的實時時鐘進行比較，從而得出相應的結果。 時鐘芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)的讀寫全部都是有單片機發(fā)送相應的命令，在由其進行對應的操作，時鐘芯片所有數(shù)據(jù)的傳輸都是根據(jù)命令來執(zhí)行的。比如說它的最高位就一定要置為高電平時才會有效，否則的話就會不允許對時鐘芯片進行寫操作，只能讀里面的數(shù)據(jù)。位 6為邏輯零時就表示對時鐘數(shù)據(jù)執(zhí)行讀寫，反之就是對 RAM 實行讀寫。當最低位被置為低電平時，就可以把數(shù)據(jù)寫入芯片中，反之就是把 芯片的數(shù)據(jù)讀出來。而在串行時鐘的上升沿，數(shù)據(jù)就會寫入芯片，在下降沿，數(shù)據(jù)就會從芯片中讀出來，并且每個數(shù)據(jù)都是從最低位開始讀起。最后，剩下的 5 個位就表示為芯片內(nèi)指定的寄存器。下表 52 為 DS1302 命令字的格式： 表 52 DS1302的命令格式 1 RAM A4 A3 A2 A1 A0 RD CK WR 7 6 5 4 3 2 1 0 外部寄存芯片的 讀寫 流程 在 X5045 芯片中包含三個寄存器，其中它們分是指令、狀態(tài)和寫使能等寄存器。它與微 處理器 是通過串口通信方式來實行連接的。 串行端口 SI 是用來進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模?CS 端口和 WP 端口則分別是給芯片提供片選信號和寫保護信號的，其中 CS 在低電平是有效， WP五邑大學本科畢業(yè)設計 22 在高電平時有效，而它與單片機的數(shù)據(jù)傳入是在串行時鐘的上升沿進行的，也就是說在下降沿時輸出數(shù)據(jù)。該芯片的數(shù)據(jù)全部由高位開始。不過在進行寫操作之前，我們要先執(zhí)行WREN 命令，這是要讓寄存器能夠進行寫操作，在寫完數(shù)據(jù)之后要進行復位，運用 WRDI 指令。同時，我們能夠利用狀態(tài)寄存器，對看門狗的執(zhí)行的定時參數(shù)進行設定。下表 53 為X5045 的命令名稱及其格式： 表 53 X5045的命令名稱及其格 式 指 令 名 稱 指 令 格 式 完 成 操 作 WREN 0000 0110 寫 允 許 WRDI 0000 0100 寫 禁 止 RSDR 0000 0101 讀 狀 態(tài) 寄 存 器 WRSR 0000 0001 寫 狀 態(tài) 寄 存 器 、 看 門 狗 和 塊 鎖 定 READ 0000 A8011 從 選 定 的 卡 是 單 元 地 址 中 讀 取 數(shù) 據(jù) WRITE 0000 A8011 向 選 定 的 開 始 地 址 單 元 寫 入 數(shù) 據(jù) （ 116 字 節(jié) ） 假如要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在時鐘數(shù)據(jù)信號的上升沿期間被鎖存在輸入線上，那么該數(shù)據(jù)就會在串行數(shù)據(jù)信號的下降沿傳送到輸出線上。單片機 STC89C51 與 X5045 的接口軟件設計中，要設置 X5045 的使能鎖存器、讀狀態(tài)寄存器和看門狗的初始值，同時還要編寫對應的子程序，只有這些還不夠，我們還要編寫字節(jié)的讀寫子程序。我們把這塊芯片的相應的子函數(shù)合理的調(diào)用，那么 我們想要它執(zhí)行的功能就會實現(xiàn)。 按鍵掃描流程 智能電表中的鍵盤組是利用單片機編程來執(zhí)行掃描的。在整體的程序中，按鍵掃描程序是不斷地反復地進行，也就是說每次主程序的循環(huán)都伴隨著一次按鍵掃描。在掃描程序中，假如檢測到有按鍵被按下，那么該程序就會延時一定時間后在進行一次掃描，如果還是發(fā)現(xiàn)有鍵被按下，就認為有一個鍵按下；否則，就是沒有鍵被按下。如果有按鍵確定被按下時，但不知道是哪個，然后程序就按照行列掃描的方式來確定是哪個鍵被按下，在 根據(jù)相應的程序，并執(zhí)行對應的功能。而它的按鍵的掃描程序的流程如 圖 52所 示。 五邑大學本科畢業(yè)設計 23 開 始延 時 程 序檢 測 有 鍵 按 下 ？延 時 1 0 M SY執(zhí) 行 相 應 的程 序檢 測 有 鍵 按 下 ？Y鍵 按 是 否 釋 放 ？YNNN 圖 52 鍵盤組的掃描流程 數(shù)碼管顯示功能的實現(xiàn) 智能電表的顯示程序只要確定好要點亮對應的段和位，并通過計算就可以逐位顯示所需要的數(shù)字。我們通過程序設置了我從最高位開始逐位顯示，保留 2 位小數(shù)，并顯示出所得 數(shù)據(jù)的符號或名稱。 五邑大學本科畢業(yè)設計 24 結 論 光陰似箭，日月如梭。在不知不覺中大學四年的時間接近為尾聲了，真是有點舍不得?？墒俏也豢梢詰涯钸^去的時光，我要展望未來?，F(xiàn)在就剩下大學四年中最后的任務了 ——畢業(yè)設計。 經(jīng)過 大半年的時間的不斷努力，終于完成并實現(xiàn)智能電表的功能的設計。在這過程中有喜又有悲，自己一個人完成這類型的任務還是第一次，不過，通過這次，我真的學會了很多東西，比如說 Altium designer、 kill4 等軟件的使用。 這次設計可以說是對我微機原理掌握的程度和自我學習能力的檢測，這對現(xiàn)在的我要求很高，就是讓我把自己在課堂上的知識在現(xiàn)實生活中進行運用，并加以深入的了解。經(jīng)過這次畢業(yè)設計，我對自己學到的知識有了更加深入的認識，了解到自己所學習到的知識在電力控制系統(tǒng)中哪些方面可以應用；同時，這讓我對自己所學的知 識有了更仔細的體會，況且，每一步的設計都要殫精竭慮，在此次設計中每一步都和下一步緊密相連，牽一發(fā)而動全身。 在本次設計中，我提高了自主學習能力，通過自主學習，自己收集不同資料并且了解單片機的基礎知識，這樣對我們這種應試教育的學生來說，可以說是一個非常大的進步。為了完成這次設計，我必須躲到圖書館里和在網(wǎng)上尋找我想要的資料，無論是為了一句話的分析，還是一條公式的含義，或者說是一種型號的芯片的某一引腳的功能。 總之，經(jīng)過這次設計，我學會的許多課堂外的知識。在不久的將來，我就要離開大學，進入社會了，真是有點依依不舍 。不過生活就是大課堂，今后我要在生活這一課堂上學習更多知識。 五邑大學本科畢業(yè)設計 25 參考文獻 1 喬大鵬 ,呂瑜 .智能電表的安全需求及其策略研究 [J].電子技術與軟件工程 .2021， 7. 2 高健 .探索和分析智能電表特點和應用 [J].電子技術與軟件工程 .2021， 20. 3 張貴兵 .智能電表的設計與實踐 [J].新疆化工 .2021, 1. 4 侯曉宇 .低功耗智能電表主控芯片的數(shù)字后端研究實現(xiàn) [D].中國科學院大學（工程管理與信息技術學院） .2021. 5 譚浩強主編 .C 程序設計 [M].清華 大學出版社 .2021, 6. 6 郭天祥主編 .新概念 51 單片機 C 語言教程 [M].電子工業(yè)出版社 .2021, 12. 7 劉 煥成 主編 .工程背景下的單片機原理及系統(tǒng)設計 [M].清華大學出版社 .2021,10. 8 ,Suleyman surey of rounting protols for smart gird mumications[J].Computer work,2021,56(11):137142. 五邑大學本科畢業(yè)設計 26 致 謝 經(jīng)過長時間 的不斷努力，為期三個多月的畢業(yè)設計終于在此時此刻完成了。這時候感覺整個人都輕松了很多，并且感到一定的成就感。畢業(yè)設計能夠直接體現(xiàn)我們的實踐能力，并且它會涉及到很多方面的知識。對于本次設計只要涉及到微機和弱電方面的領域的知識較多。這次設計，讓我在設計方面的技能和知識的到了一定的提高，并提高了我在微機方面的知識水平。同時我也培養(yǎng)了正確設計的方法和想，以及獨立解決實際應用中遇到的問題的工作能力。本次設計還提高了我獲取資料和分析問題的能力，同時也提高了我在設計計算、原理圖繪制、 pcb 板的設計、書面表達等方面的能力， 為我以后進入社會工作打下良好的基礎。 在這里要特別感謝我們的指導老師，雖然在畢業(yè)設計的期間，我們很少見面，我們都知道現(xiàn) 在 科技發(fā)達，通過畢業(yè)交流群來進行交流 完全可以 。每當有新的關于畢業(yè)設計的消息，她都會第一時間通過群來告訴我們，而且每當問她問題時她都耐心的回答我們，因為有了她的指導我才能按時完成我的畢業(yè)設計；同時也要感謝同學們的幫助，有時候遇到不懂的東西，通常是先找同學們 討論 ，沒有結果才問老師。 最后要感謝我們的班導師，在大學四年的生活中馮老師為我們操了不少心。我即將離開學校，在這里祝各位老師：身體健康、心想 事成、萬事如意！祝同學們：前程似錦、一帆風順！ 五邑大學本科畢業(yè)設計 27 附 錄 硬件電路圖 12Y2470 R91K R61K R7470 R8GND470 R13470R1451 R101K R121KR11GNDGNDVCCGND10k R1710k R16GNDVCCVCC10k R2021k R2110k R2210k R23VCC1K R15VCCGNDGNDVCCVCCGNDVCC1D2D+3GND4USB1USBGVCCGND11223344U10T21122U11T32122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40VSS20XTAL119XTAL218RD/17WR/16T1/15T0/14INT1/13INT0/12TXD/11RXD/10RST987654321U1AT89C51CS/WDI1SO2WP3VSS4VCC8R