【正文】 記錄。從ISR返回時，全局中斷屏蔽將被清除(在相同指令周期)，外部中斷標志將再次引起MCU轉移到它的ISR上，這就保證MCU不會丟失任何外部中斷。圖47 中斷管理 采樣同步以及采樣時間分配要準確讀取各個參數(shù), 必須實現(xiàn)采樣同步, 否則每次采樣值將會有較大的波動而不準確。ADE7754可以利用電壓的過零次數(shù)來記錄采樣間隔, LINCYC(13h)在MMODE(0Bh)選定的電壓每次過零時都遞減1, 比如當相電壓都是50Hz, MMODE 選定A 相,則遞減的頻率也為50Hz。如果MMODE 將三相電壓都選擇了,則遞減的頻率就為150Hz。當LINCYC 減到0, 就產(chǎn)生類型為LENERGY 的中斷來通知CPU,這樣就可以實現(xiàn)采樣同步。在缺相時, 電壓沒有過零點, LINCYC 就不會遞減,也就不能產(chǎn)生中斷, 因此必須再開一個中斷來通知 CPU 該相電壓缺相。這個中斷就是SAGA、 SAGB、 SAGC 中的一個, 具體是哪個就取決于MMODE 所選定的電壓。該中斷產(chǎn)生的條件是在ZXTOUT( 12h)*384/ CLKIN 秒內(nèi)還沒有檢測到MMODE 所選定相電壓的過零點,這樣就保證在缺相的情況下也能夠實現(xiàn)采樣同步。 軟件抗干擾設計抗干擾在單片機應用系統(tǒng)設計中是非常重要的內(nèi)容之一。在編寫程序時,為避免各階段調試中所遇到的軟件干擾問題,即程序由于受到各種干擾而彈飛 ,使總線上的數(shù)字信號錯亂,CPU得到錯誤信息,使運算操作數(shù)失真,導致結果出錯,并將錯誤逐級傳遞 ,形成一系列錯誤。本系統(tǒng)主要采取了三種軟件抗干擾的對策。（1）在多字節(jié)指令之后 ,可經(jīng)常插入兩個單字節(jié)的NOP(空操作)指令,以保護其后的指令不被拆散。因為彈飛的程序即使落到操作數(shù)上 ,由于兩個空指令的存在,不會將其它指令當操作數(shù)執(zhí)行,從而使程序入軌。為提高程序運行效率,常在一些對程序流向起決定作用的指令前插人兩個NOP指令?？杀ＷC彈飛的程序快速入軌。（2）上述指令冗余技術使彈飛程序人軌是有條件的。首先彈飛程序必須落人程序區(qū)；其次,必須執(zhí)行到冗余指令。當程序彈飛到非程序區(qū)(如ROM中未使用的空間) 的表格區(qū)時,指令冗余技術就無能為力了。這里就需設置軟件陷井,即用一條引導指令,強行將捕獲的程序引向一個指定地址 ,在那里有專門對系統(tǒng)進行出錯處理的程序。（3）當程序彈飛到一個臨時構成的系統(tǒng)循環(huán)中時,冗余指令和軟件陷井便無能為力了。要使系統(tǒng)重新工作 ,通常是用人工復位和硬件“看門拘“。人工復位不及時,對電能表計量與控制是不允許的。硬件 “看門狗”需占用一定的硬件資源。在此,我們采用 了軟件 “看門狗”技術。首先,要用一個定時器溢出中斷設定為最高級中斷,只有這樣才能奪走CPU的控制權 ,使彈飛程序離開掉進的死循環(huán),系統(tǒng)中的其它中斷均為較低級中斷。其次,要精確計算系統(tǒng)程序運行最長使用周期。另外,在T0中斷向量區(qū)安放一條LJMP Err指令即可,由它來完成出錯處理工作,使系統(tǒng)復位。5 系統(tǒng)的調試及誤差分析系統(tǒng)的精度除了來源于自身設計的水平之外，還取決于成品之前的最后一道工序，那就是系統(tǒng)的校準。作為一個測量系統(tǒng)，正常工作之前都應當經(jīng)過嚴格的校準流程。以前的此類系統(tǒng)由于測量芯片的集成度不高，所以芯片外圍必須有模擬校準電路，比如人工調整輸入電阻值來進行校準，不僅精度不好而且費工費時。 系統(tǒng)仿真由于ADE7754芯片在PROTUES軟件中是沒有的，故只能進行采集模塊、中央控制模塊以及顯示模塊的仿真。（1）采集模塊。輸入電壓為220V的正弦波，頻率為50Hz，相位為0，對應示波器C的波形。此時，R5兩端的電壓將是輸入ADE7754引腳IAP和IAN的電壓，對應示波器A和D的波形；而R6接電源的一端是輸入ADE7754引腳VAP的電壓，對應示波器B的波形。電路圖如下所示：圖51 采集模塊仿真圖運行該電路，即彈出示波器的界面，此時電源電壓C為220V，。顯示波形如下：圖52 采集模塊仿真波形（2）中央控制模塊以及顯示模塊。由于只是進行仿真測試，假設已經(jīng)從外部采集到了電流、電壓、功率，電能等數(shù)據(jù)，用STC89C52單片機控制LCD1602顯示所采集到的數(shù)據(jù)，故其電路圖與實際的硬件原理圖有些差異。其仿真結果如下： 圖53 顯示模塊仿真圖 硬件調試（1）脫機調試。在樣機加電之前，先用萬用表等工具，根據(jù)硬件電氣原理圖和裝配仔細檢查樣機線路的正確性，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求。應特別注意電源的走線，防止電源線之間的短路和極性錯誤，并重點檢查擴展系統(tǒng)中是否存在相互間的短路或與其他信號線的短路。對于樣機所用的電源事先必須單獨調試，檢查其電壓值、負載能力、極性等均符合要求，才能加到系統(tǒng)的各個部件上。在不插片子的情況下，加電檢查各插件上引腳的電位，仔細測量各點電位是否正常，尤其應注意單片機插座上各點電位是否正常，若有高壓，聯(lián)機時將會損壞樣機。（2）聯(lián)機調試。通過脫機調試可排除一些明顯的硬件故障，有些故障還是要通過聯(lián)機調試才能發(fā)現(xiàn)和排除。聯(lián)機前先斷電，將單片機開發(fā)系統(tǒng)的仿真頭插到樣機的單片機插座上，檢查一下開發(fā)機與樣機之間的電源、接地是否良好。一切J下常，即可打開電源。通電后執(zhí)行程序的讀寫命令，對用戶樣機的存儲器、I/0端口進行讀寫操作、邏輯檢查，若有故障，可用示波器觀察有關波形(如選中的譯碼器輸出波形、讀寫控制信號、地址數(shù)據(jù)波形以及有關控制電平)。通過對波形的觀察分析，尋找故障原因，并進一步排除故障。由于本設計中的電參數(shù)測量部分使用的是專用計量芯片ADE7754，因此校準功能的實現(xiàn)變得更加簡單且易于實現(xiàn)。 ADE7754的誤差可以做到微調，這點是其它計量芯片做不到的。在主機調試好后．再插上系統(tǒng)的其它外圍部件顯示屏幕、外圍電路等，對這些板進行初步調試。本系統(tǒng)的校準是在一個自耦變壓器提供可調的交流電壓中完成的，在調試的過程中會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，可能會有各級電源濾波不完善。對這些問題一定要認真查出原因，加以排除。 軟件調試軟件調試與所選用的軟件結構和程序設計技術有關。如果采用模塊程序設計技術，則逐個模塊分別調試。調試各子程序時一定要符合現(xiàn)場環(huán)境，即入口條件和出口條件。調試的手段可采用單步或設斷點運行方式，通過檢查用戶系統(tǒng)CPU的現(xiàn)場、RAM的內(nèi)容和I/O口的狀態(tài)以及程序執(zhí)行結果是否符合設計要求。通過檢測可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯誤，同時也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的軟件算法及硬件設計的錯誤。在調試過程中不斷調整系統(tǒng)的軟件和硬件，逐個通過一個一個程序模塊。特別是本系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)存儲器分配不合適，容易出現(xiàn)錯誤。 調試結果經(jīng)過調試，本樣機已經(jīng)能夠正確的顯示各個測量值，效果圖如下：圖54 樣機效果圖由于沒有標準表進行校表，故只能用萬用表的測量值作為基準，檢測系統(tǒng)的精度。其結果如表5表52： 表51 電壓有效值測量結果次數(shù)12345測量值V標準值V229229228232233相對誤差%表52 電流有效值測量結果次數(shù)12345測量值mA標準值A相對誤差% 誤差分析 由于本系統(tǒng)的電參數(shù)測量部分使用的是專用計量芯片ADE7754，而且下位機設計高度集成化，所以本系統(tǒng)的測量精度主要取決于芯片使用方式的選擇以及輸入轉換電路的設計。有可能引起誤差的硬件電路環(huán)節(jié)如下:（1）互感器引起的測量誤差。電壓和電流互感器存在角差和比差，會給測量精度帶來影響?；ジ衅鞯碾娏空`差及角誤差主要是由激磁磁勢引起的。在測量中，我們認為變比是個常量，而實際的變比除了與互感器的工作狀態(tài)、負載性質有關外，還和鐵芯材料有關，并不是一個常數(shù)。（2）輸入轉換電路中的采樣電阻以及計量芯片本身的性能誤差。另外，ADE7754外圍電路的干擾也會對測量數(shù)據(jù)造成影響。 （3）測量儀器的誤差。由于沒有標準電表進行校表，而萬用表的測量值容易受到外界環(huán)境，測量范圍，測量精度的影響，誤差較大。6 結論本論文以電量計量芯片為核心器件，輔以單片機為控制元件，對多種的電參數(shù)測量進行了綜合研究，取得了如下成果:（1）研究了電參數(shù)測量的基本方法，對電參數(shù)測量儀器的發(fā)展進行了闡述，并比較了目前常見的幾種電參數(shù)測量儀器設計方案，確定選用單片機+集成電參數(shù)測量芯片的方案。（2）采用集成化元件，簡化了電路，解決了以往測量系統(tǒng)硬件電路設計結構復雜、精度易受影響的問題，提高了性能和可靠性。（3）顯示結果精確到小數(shù)點后一位，雖然沒有得到標準表進行校表，但系統(tǒng)本身的精度有很大的提高，測量值較為準確。此次設計是涉及到軟硬件結合的設計，需要嚴肅對待。從最初的原理框圖到原理圖PCB的繪制到硬件制作，軟件編程，調試到最終完成都需要查找大量的書籍資料，分析有用的信息，真正的把理論聯(lián)系到實際。在這個過程中不僅僅對相關芯片元器件有了更進一步的了解，熟悉一些芯片元器件的知識，豐富了自我的知識體系，還鞏固了電子技術，自動控制原理，單片機以及Protel軟件等知識，并學會將其綜合應用起來。更重要的是學會模塊化設計的思想，無論硬件還是軟件，分模塊設計，簡便，思路清晰，易于實現(xiàn)。此外，通過本次設計學會了用一種嚴謹?shù)膽B(tài)度去對待事物，理論要聯(lián)系實際，要具體情況具體分析。并且凡事要親自動手，弄懂弄透，理解為先，實踐為后。但是本次設計由于時間不夠等原因，存在著一些不足之處。首先是沒有掉電保護模塊，在突然斷電的情況下無法對數(shù)據(jù)進行存儲；其次是沒有完成上位機的抄表設計，無法遠距離的監(jiān)控測量數(shù)據(jù)。如果有機會，我會向著這兩個方面對系統(tǒng)更進一步的改進。謝 辭我在畢業(yè)設計期間，得到指導老師的精心指導，畢業(yè)設計是對我大學四年的總結，因而我投入了極大的熱情和很高的積極性，更幸得莫老師的熱心輔導，使得設計能順利完成，圓滿結束了四年的大學生活。再次感謝莫老師長期以來的悉心指導和在設計過程提供的大量資料和修改意見，讓我對電量測量芯片ADE775單片機和液晶顯示器等有了較全面了解，為日后的工作和更進一步的學習打下了堅實的基礎，也積累了許多寶貴的設計經(jīng)驗。感謝同學們不厭其煩解答我的各種疑問，主動向我們介紹設計經(jīng)驗，讓我更加熟練掌握Protel和Keil uVision4，Protues等軟件的使用。參考文獻[1] 關健，劉林山 .基于AT91RM9200的三相工頻電參數(shù)測量系統(tǒng)設計[J]. 電力自動化設備, 2007(6): 2123[2] 劉偉 .電能質量動態(tài)測控系統(tǒng)的研究[D]. 西安理工大學, 2006[3] 郭穎君，丁書文 .配電系統(tǒng)電能質量問題及其測控技術[J]. 華北電力技術, 2003(7): 3437[4] [D]. 曲阜師范大學, 2010[5] [D]. 鄭州大學, 2010[6] 朱蕓,樂秀璠，高懸 .高精度單相電能測量芯片在電力參數(shù)測量中應用[J]. 電力自動化設備, 2004, (01): 7880[7] 吳齊才，袁海文 .基于CAN總線的分布式無CPU型電力電子裝置參數(shù)檢測模塊的研制[J]. 電力電子, 2005(2):1719[8] 王兆安，李民，卓放 .三相電路瞬時無功功率理論的研究[J]. 電工技術學報, 1992, (03): 6568[9] 陸廷信，、無功及畸變電流的快速檢測裝置及其仿真的研究[J]. 電氣傳動, 1991 (01): 121126[10] [D].北京交通大學，2008[11] [D].鄭州大學，2006[12] [J].江蘇建材，2000（3）：1617[13] [J].(5): 136140[14] 張靖武，[M].北京: 電子工業(yè)出版社，2007[15] 田清，代方震. 51單片機C語言程序設計快速入門[M].北京: 人民郵電出版社，2007[16] Etienne Moulin. 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