【正文】 s controlling the top of the system even may has single several hundred pedestals slices machine to work in the meantime! Single slice the amount of the machine not only far above the PC machine and other calculations of prehensive, even than the mankind39。t get a very extensive application than the disregard. Develop greatly along with the consumption electronics product after 9039。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生活最重要的一部分，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段日子里，大家共同研究、討論，攻克難關(guān)，同時(shí)又參閱了大量國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者的著作，使我了解更多的知識(shí)，學(xué)到了很多東西。2. 完成其他功能模塊的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)還連接了三個(gè)按鍵，便于對(duì)電度表的調(diào)時(shí)。 4. 有用功算法錯(cuò)誤：這塊程序是最難的部分，最開始的時(shí)候我沒有把有用功的余數(shù)單獨(dú)提取出來，這樣少算了很多度數(shù)。 3. AD程序錯(cuò)誤：ADC0832從第4個(gè)脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。 軟件調(diào)試由于本次設(shè)計(jì)的軟件分為許多塊，所以軟件調(diào)試也是每一塊單獨(dú)調(diào)試后再整體調(diào)試。如我就是通過示波器對(duì)SRAM各個(gè)引腳進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)地址線都是有信號(hào)的，而數(shù)據(jù)線無信號(hào)出現(xiàn)，才找到問題所在。 （3）檢查原理圖與器件的DATASHEET上引腳是否一致。 時(shí)間程序流程圖如45所示。 數(shù)字鐘中斷程序流程圖圖44 數(shù)字鐘中斷程序流程圖，因此一秒的時(shí)間本程序分為20次中斷[16]，每次的計(jì)數(shù)時(shí)間為50ms，但由于中斷后有指令也需要用時(shí)間，所以中斷次數(shù)應(yīng)該比20次要少，經(jīng)調(diào)試為10次；這樣10次的中斷就是一秒，到第四次中斷就執(zhí)行時(shí)間程序，這樣就實(shí)現(xiàn)了一秒的記時(shí)。167。本程序用的是死循環(huán)對(duì)鍵盤不停的掃描。 顯示程序LCD1602的初始化：寫指令38H：顯示模式設(shè)置；寫指令08H：顯示關(guān)閉；寫指令01H：顯示清屏寫指令；寫指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置；寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置見上節(jié)。167。第4章 軟件設(shè)計(jì)167。 第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。 3. 體積小重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 顯示模塊目前常見的電子式電能表顯示器件有三種：液晶（LCD）、發(fā)光二極管（LED）、熒光管（FIP）。 由于本設(shè)計(jì)只需要按鍵來調(diào)時(shí)間，通過設(shè)計(jì)只需要三個(gè)按鍵來完成，所以本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立是鍵盤模塊。電能表中單片機(jī)STC89C52RC與時(shí)鐘芯片DSl302的接口電路如圖37所示。實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片與單片機(jī)的接口根據(jù)其數(shù)據(jù)傳送方式可分為兩種：一種是以并行方式與MCU接口，其數(shù)據(jù)傳送速度較快，但接口擴(kuò)展電路較復(fù)雜，需要考慮接口擴(kuò)展時(shí)的驅(qū)動(dòng)能力，而且并行接口芯片本身占用較大的印制版空間，連線多，不利于縮小儀表體積。外接專用實(shí)時(shí)時(shí)鐘是一種專門用于產(chǎn)生同期時(shí)鐘信息的集成電路芯片，它可以獨(dú)立于單片機(jī)而工作，不受MCU主晶振及其電容的影響，計(jì)時(shí)精確，月累積誤差一般小于l0s。 時(shí)鐘模塊分時(shí)計(jì)費(fèi)電度表中利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器作為時(shí)鐘基準(zhǔn)，無需附加外部元件，通過軟件編程和單片機(jī)內(nèi)部的中斷就可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機(jī)電路的電源。 +5V直流電源的實(shí)現(xiàn)圖36 電源模塊原理電路如圖36所示電路為輸出電壓+5V、。3. 其它方面的防護(hù)本設(shè)計(jì)考慮到系統(tǒng)電壓為220V，允許177。2. 雷擊保護(hù)本設(shè)計(jì)采取在電源輸入并聯(lián)壓敏電阻的辦法，當(dāng)遇到雷擊時(shí)由于系統(tǒng)電壓會(huì)急劇升高，此時(shí)靠熱敏電阻已經(jīng)不能防護(hù)，必須在輸入端口再并聯(lián)壓敏電阻。電源轉(zhuǎn)換電路均采用交流變壓器直接降壓整流，再經(jīng)過線性穩(wěn)壓獲得+5V直流電壓。電源電路負(fù)責(zé)給各個(gè)硬件模塊供電，以保證整個(gè)電能表的正常運(yùn)行。 2. 可調(diào)輸出電壓電路：這種電路可根據(jù)自身的需要調(diào)節(jié)輸出電壓，可調(diào)范圍也比較大。CT的變比和負(fù)載電阻Rb的大小根據(jù)差動(dòng)峰值電壓而定。VIP和VIN引腳上的最大差動(dòng)電壓為470mV，在這兩個(gè)引腳上的差動(dòng)信號(hào)必須以一個(gè)共模端作為參考點(diǎn)，如AGND。通道1的最大差動(dòng)峰值電壓應(yīng)小于470mV(有效值為330mV)。167。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。 正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。 CLK—芯片時(shí)鐘輸入。 DI—數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 CH1—模擬輸入通道1，或作為IN+/使用。 CS—片選使能，低電平芯片使能。C～+70176。 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μS； 8位分辨率； ADC0832芯片ADC0832（芯片如圖34）[12]是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。(14腳)T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入端。除作I/O端口外，它還提供特殊的第二功能，其具體含義為：(10腳)RXD：串行數(shù)據(jù)接收端。 P0口(32～39腳)：P0數(shù)據(jù)/地址復(fù)用總線端口。ALE/PROG(30腳)：ALE即允許地址鎖存信號(hào)輸出，當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)該腳的輸出信號(hào)用于鎖存P0的低8位地址，其輸出的頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的1/6。芯片如圖33所示。L電流采樣電壓采樣雙通道AD單片機(jī)顯示鍵盤時(shí)鐘電源N 圖32 硬件系統(tǒng)框圖167。6. 按鍵模塊采用獨(dú)立是鍵盤模塊。將主網(wǎng)中的大電壓，大電流轉(zhuǎn)化為小電壓，小電流，以便提供給計(jì)量芯片進(jìn)行信號(hào)處理。單片機(jī)通過燒制在其中的各種程序[8]，控制著其它硬件模塊的工作狀態(tài)。 數(shù)字電度表總體設(shè)計(jì)方案框圖 數(shù)字電能表的總體設(shè)計(jì)方案如圖32所示。35第3章 硬件設(shè)計(jì)167。數(shù)字濾波器一般可以用兩種方法實(shí)現(xiàn)：一種是設(shè)計(jì)專用的數(shù)字硬件，專用的數(shù)字信號(hào)處理器或采用通用的數(shù)字信號(hào)處理器來實(shí)現(xiàn)；另一種是直接用計(jì)算機(jī)，將所需要的運(yùn)算編成程序，即用軟件的方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波。其功能是將一組輸入的數(shù)字序列通過一定的運(yùn)算后轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪唤M輸出的數(shù)字序列。有限脈沖響應(yīng)濾波器容易設(shè)計(jì)，能與采樣抽取過程合并計(jì)算，具有線性相位特性等優(yōu)點(diǎn)，但是它需要計(jì)算大量的系數(shù)，無限脈沖響應(yīng)濾波器具有非線性特性，不能與采用抽取過程合并，而且需要考慮穩(wěn)定性和溢出等問題，所以應(yīng)用起來比較復(fù)雜，交流采樣場(chǎng)合比較多采用有限脈沖響應(yīng)濾波器。因?yàn)閿?shù)字濾波器降低了帶寬，所以輸出數(shù)據(jù)速率要低于原始采樣速率，直到滿足奈奎斯特定理。實(shí)際上模擬濾波器對(duì)輸入信號(hào)具有低通濾波作用，對(duì)噪聲分量具有高通濾波作用，因此可以將調(diào)制器的模擬濾波器的作用看成是一種噪聲整形濾波器。輸出信號(hào)Y可以表示為輸入信號(hào)X在求和點(diǎn)處和輸出信號(hào)相減，即(x—y)，并與模擬濾波器(積分器)的傳遞函數(shù)及放大增益g相乘，然后再與量化噪聲Q相加。圖22所示頻域線形化模型對(duì)Σ一△調(diào)制器做進(jìn)一步分析。Fs只的采樣速率將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成由l和0構(gòu)成的串行位流，l bit的DAC由這串位流驅(qū)動(dòng)，DAC的輸出以反饋的形式和輸入求和。因?yàn)椋?me=0 (27)=／12=／() (28)式中E為信號(hào)幅度的取值范圍(即A／D的參考電壓)；N為量化級(jí)數(shù)。它具有與信號(hào)的相加性，可以按數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析量化誤差。167。若把△作為量化單位，由于△增量值是不變的，所以可以實(shí)現(xiàn)l bit量化。而當(dāng)采樣頻率很高時(shí)，即采樣頻率被測(cè)連續(xù)波形的無窮倍時(shí)，則采樣的時(shí)間間隔t很小，可以認(rèn)為每個(gè)時(shí)間間隔的階梯波幅值差=xl(t+t)一xl(t)是相等的，即前一采樣點(diǎn)幅值加上△就等于后一采樣點(diǎn)幅值。167。Fs)／2之間的無用信號(hào)而又不影響有用信號(hào)，從而提高信噪比，實(shí)現(xiàn)使用低分辨率ADC達(dá)到高分辨率的效果。Fs)／2，量化噪聲增至直流到(K一個(gè)理想的常規(guī)的N位ADC的采樣量化噪聲是有效值的q／，均勻分布在奈奎斯特頻帶直流(K如果模擬輸入信號(hào)本身就是交流信號(hào)則不必疊加交流信號(hào)，采用過采樣的方法同樣也能得到較高的采樣分辨率。 167。A／D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換方式很多，有逐次比較型A／D轉(zhuǎn)換器，雙積分型A／D轉(zhuǎn)換器，Σ一△型AID轉(zhuǎn)換器等。167。從以上推導(dǎo)可知，當(dāng)功率因數(shù)為1即電壓電流同相位時(shí)，瞬時(shí)信號(hào)中的有功功率分量(直流分量)為(V當(dāng)電壓和電流信號(hào)相位不同時(shí)，設(shè)電流信號(hào)滯后于電壓信號(hào)60176。i(t)=V sin wti(t)本身是一個(gè)含有直流分量和高頻分量的信號(hào)，而任何頻率不為0的頻率分量從長(zhǎng)期來看對(duì)于時(shí)間積分都沒有貢獻(xiàn)，因此電能計(jì)量數(shù)學(xué)上就相當(dāng)于計(jì)算瞬時(shí)功率P的直流分量在時(shí)間上的積分。是電壓信號(hào)超前于電流信號(hào)的相位差值，cos稱為功率因數(shù)，它表征了電網(wǎng)中實(shí)際消耗電能的平均功率(有功功率)與U，I的乘積(視在功率)的比值。要計(jì)算用電設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)消耗的總的有功功率應(yīng)該在這段積分時(shí)間內(nèi)，對(duì)瞬時(shí)功率進(jìn)行累加。 電能計(jì)量的基本原理電能在物理上可以看成是從電源流向負(fù)載的能量流，用戶在單位時(shí)間內(nèi)消耗電能的快慢程度用功率來表述。 方案一的乘法器電路采用時(shí)分割乘法器，這種乘法電路的精度不高，電路焊接很影響精度，方案二的是在單片機(jī)內(nèi)部做乘法電路，所以精度高。167。8. 負(fù)荷曲線記錄為了滿足用電監(jiān)測(cè)，關(guān)口表競(jìng)價(jià)上網(wǎng)等功能，電能表需要帶時(shí)標(biāo)(記錄時(shí)刻)記錄多種電量，一般記錄間隔可以設(shè)定為一分鐘或幾十分鐘，記錄的電量數(shù)據(jù)有：有功電能，無功電能，電壓，電流，有功功率，無功功率等。這些事件有：電能表上電，清零，設(shè)置參數(shù)，最大需量清零，失壓，過流，功率超限，自檢出錯(cuò)等。失壓檢測(cè)：當(dāng)電能表檢測(cè)到某相電壓小于給定電壓下限時(shí)，表明發(fā)生故障，電能表將給出失壓報(bào)警，并記錄發(fā)生時(shí)間，發(fā)生累計(jì)次數(shù)，發(fā)生累計(jì)時(shí)間。數(shù)字電能表采用滑差式方法測(cè)量最大需量。進(jìn)而使發(fā)電機(jī)及供電網(wǎng)發(fā)揮最大的功效。輸入無功指電流滯后于電壓時(shí)，線路所具有的無功，而輸出無功指電流超前與電壓時(shí)所具有的無功。作為電能表，最為重要的就是電能計(jì)量功能，數(shù)字電能表具有輸入，輸出有功計(jì)量，輸入，輸出無功計(jì)量，視在電能計(jì)量等功能。 數(shù)字電能表全數(shù)字電能表采用專門的電能計(jì)量芯片，利用單片機(jī)的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)對(duì)用電量的自動(dòng)計(jì)量和分時(shí)段計(jì)算，并通過外圍電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，電量顯示，自動(dòng)抄表等功能。 脈沖電能表脈沖電能表是一類輸出電能脈沖的儀表。 N=n M制=K2而且作用在電壓線圈兩端的電壓越高，通過電流線圈的電流越大(即單位時(shí)間的用電量P越多)，則驅(qū)動(dòng)鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩M轉(zhuǎn)越大。第1章 電度表的分類及本設(shè)計(jì)方案選定167。 采用LCD1602(162)完成顯示功能，對(duì)時(shí)間的顯示和所用電能的顯示都能夠準(zhǔn)確的完成。因此可靠性高、功能強(qiáng)大、計(jì)量準(zhǔn)確且性價(jià)比高的智能電表的研制是我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的客觀要求。針對(duì)這樣的情況和需求，本文提出了解決方法。特別是近幾年，一些企業(yè)還通過在國(guó)外建廠等形式消化國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)，出口創(chuàng)匯不斷攀升。隨著高新技術(shù)尤其是電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，電子式、多功能、高精度、多費(fèi)率、自動(dòng)抄表等產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)突顯，且已經(jīng)逐步成為電能表發(fā)展的主流，在未來幾年里，這種趨勢(shì)將更加明顯。 時(shí)間程序流程圖 33第5章 系統(tǒng)調(diào)試 34167。 顯示程序 30167。 按鍵模塊 26167。 電源模塊 22167。 數(shù)字電度表總體設(shè)計(jì)方案框圖 15167。 Σ一△A／D轉(zhuǎn)換器的量化誤差分析 11167。 模數(shù)轉(zhuǎn)換 9167。 電能計(jì)量分析 7167。 感應(yīng)式電能表 3167。在單片機(jī)的核心控制下，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電度表電能分時(shí)段計(jì)量、數(shù)據(jù)通信等功能。本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)STC89C52RC的單相電度表設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)家庭用電計(jì)費(fèi)，并能完成分時(shí)計(jì)費(fèi)功能， 本設(shè)計(jì)還有數(shù)字鐘的功能，能夠顯示時(shí)間，還配有三個(gè)按鍵能夠?qū)r(shí)間進(jìn)行調(diào)整。國(guó)家采取多費(fèi)率用電政策，以消峰填谷，平衡用電。復(fù)費(fèi)率電度表已經(jīng)大規(guī)模取代了單一費(fèi)率電度表。硬件外圍電路采用模塊化設(shè)計(jì)，其中電壓電流采樣模塊實(shí)現(xiàn)了將電網(wǎng)中的不可直接測(cè)量的大電壓大電流轉(zhuǎn)變成為可以用來處理測(cè)量的小電壓小電流。關(guān)鍵詞：數(shù)字電度表，STC89C52RC，分時(shí)計(jì)費(fèi)，數(shù)字鐘 THE DESIGN OF SINGLEPHASE DIGITAL AMMETERABSTRACTWith the development of economy and the incensement of the electrical quantity，the running of the grid is threaten heavily．The government of China has adopted the policy of different prices of the electrical power，in order to keep balance of the electrical quantity consumption．Multitarif