【正文】 電路設(shè)計(jì)與制版 Protel 99 高級(jí)應(yīng)用。電工電子技術(shù)。時(shí)鐘芯片 DSl302 在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。頻率混疊在時(shí)域和頻域現(xiàn)象中的研究。 RS485 總線在智能抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用研究?；?ARM 技術(shù)的三相數(shù)字電能表設(shè)計(jì)。電流傳感器變比的合理選擇。三相復(fù)費(fèi)率網(wǎng)絡(luò)化智能電能表的研制。智 能型復(fù)費(fèi)率電量計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)?；?ADE7758 和 MCU 的多相多功能電量測(cè)量表?；?ADE7758 專用芯片的多功能電量測(cè)量表?；?ADE7758 三相多功能電能表的設(shè)計(jì)。高精度三相電量計(jì)量芯片的比較。 PC 機(jī)與 RS485 總線多機(jī)串行通信的軟硬件設(shè)計(jì)。 RS 一 485 電路的匹配和保護(hù)性設(shè)計(jì)研究。基于 ADE7758 芯片的 GPRS 網(wǎng)絡(luò)電量表的設(shè)計(jì)?；?GPRS 電力無(wú)線抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)?；陔娏€載波與 GPRS 相結(jié)合的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。基于低壓電力載波單相電子式電能表的設(shè)計(jì)?；趩纹瑱C(jī)紅外無(wú)限通信的抄表系統(tǒng)。全電子式預(yù)付費(fèi)磁卡電能表的應(yīng)用及其效益分析。預(yù)付費(fèi)復(fù)費(fèi)率智能電能表設(shè)計(jì)。單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。 致 謝 參考文獻(xiàn) [1]羅恂，丁慶生。 總結(jié) 智能儀器儀表作為一種智能系統(tǒng)，智能型費(fèi)率電能表作為一個(gè)智能型器件十分適用于高層建筑密集的住宅區(qū)等密集用戶區(qū)的集中管理本設(shè)計(jì)方案采用低功耗器件成本較低便于集成 A/D 轉(zhuǎn)換、 D/A 轉(zhuǎn)換等基本功能部件 ,但 本論文工作對(duì)基于 ADE7758 系列單片機(jī)的數(shù)字電能表的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究具體工作可歸納如下：基于 ADE7758 進(jìn)行了電能表的完整設(shè)計(jì)，所采用的電壓電流采集電路具有特色和成本優(yōu)勢(shì)：以電能表為對(duì)象，重點(diǎn)探討了基于低功耗單片機(jī)的低功耗儀表的基本原理和設(shè)計(jì)技術(shù)，探索了利用 ADE7758 的有限硬件資源與軟件的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘、 I2C 和串行通信等接口的設(shè)計(jì)方法及電費(fèi)的計(jì)算。也即，當(dāng)把 0x92 寫(xiě)入該寄存器時(shí)，當(dāng) ADE7758 的電壓輸入小于滿刻度 時(shí)，中斷復(fù)位寄存器中相應(yīng)的標(biāo)志位置 1。當(dāng) ADE7758 檢測(cè)到三相中的一路電壓通道信號(hào)輸入小于該寄存器設(shè)置的閾值時(shí)，中斷復(fù)位寄存器中對(duì)應(yīng)的 SAGA、 SAGB 或 SAGC 標(biāo)志位 置 l。 SAGLVL add： 0x1E 寄存器用來(lái)設(shè)置電壓掉電檢測(cè)閾值。在中斷屏蔽寄存器中，把 SAGA、 SAGB、 SAGC 標(biāo)志位置 1，進(jìn)行中斷使能設(shè)置；單片機(jī)檢測(cè)到中斷復(fù)位寄存器中 SAGA 標(biāo)志位為 l，則可以初步判斷 A 相電壓掉電。單片機(jī)接受請(qǐng)求后，讀取中斷復(fù)位寄存器 地址 1A 數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)中斷標(biāo)志位的狀態(tài)檢測(cè)進(jìn)行中斷事件查詢，確定中斷源。在 ADE7758 初始化過(guò)程中，對(duì)中斷屏蔽寄存器相應(yīng)的標(biāo)志位置 l，進(jìn)行中斷使能設(shè)置。 ADE7758 的中斷屏蔽寄存器為 24 位，地址 0x18。0x08 0x08 異常事件記錄查詢 基于 ADE7758 的斷相、過(guò)流、過(guò)壓檢測(cè) 與斷相、過(guò)流、過(guò)壓等事件有關(guān)的 ADE7758 中斷屏蔽寄存器位設(shè)置如表 64所示。0x14 0 amp。 P2amp。0x04 0x04 進(jìn)入時(shí)鐘初值輸入調(diào)整 K K4 按下 P2amp。0x18 0 amp。 P2amp。0x14 0x14 功率分段電量顯示 K4 按下 P2amp。0x08 0 amp。 P2amp。0xlc 0xlc 不處理 K2 按下 P2amp。當(dāng)有鍵按下時(shí)，進(jìn)行按鍵狀態(tài)掃描并根據(jù)掃描結(jié)果，進(jìn)行功能函數(shù)的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)具體的按鍵功能。按鍵狀態(tài)檢測(cè)參考表 63 所示。由于 K日、 K4 分別接入 單片機(jī)的 、 、 口，當(dāng)沒(méi)有鍵按下時(shí)， P2 P2 F2 2 為高電平 t 此時(shí)條件 P2amp。 圖 63 按鍵中斷子程序流 程 按鍵掃描處理。在延時(shí)之后，進(jìn)行按鍵的掃描，根據(jù)掃描結(jié)果進(jìn)行功能按鍵處理。如圖 54 所示，在進(jìn)入INT0 中斷后，通過(guò)調(diào)用語(yǔ)句“ EX0 O；”關(guān)閉 INTO 中斷使能，避免鍵盤(pán)掃描時(shí)引起再次中斷。鍵盤(pán)掃描子程序流程參考圖 63 所示。鍵盤(pán)掃描有三種方式，編程掃描，定時(shí)掃描和按鍵中斷掃描。 按鍵處理與按鍵狀態(tài)檢測(cè) 系統(tǒng)配置了三個(gè)功能按鍵，與單片機(jī)的接口定義如下： K2 ， K3 ；分別用來(lái)實(shí)現(xiàn)電量參數(shù)查詢，進(jìn)行時(shí)鐘初值輸入調(diào)整等功能。 400 時(shí)， N 200X+（ 400200） Y+（ M400） Z 元 。 根據(jù)上述衰減倍率，在圖 61 中，電阻 Rf4 分壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖 32 中電流傳感器一次端電流信號(hào) I 和電壓互感器一次端電壓信號(hào) Vn，計(jì)算公式分別如下： 電阻 Rf Rf4 串聯(lián)分壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖 32 中電流傳感器一次端電流信號(hào) L，計(jì)算公式分別如下： 根據(jù)式 、式 、式 計(jì)算出轉(zhuǎn)換后的負(fù)荷電流、電壓參數(shù)，瞬時(shí)有功功率理論值計(jì)算結(jié)果如下： 當(dāng) A 與 A2 端子連接時(shí)： 當(dāng) A 與 A1 端子連接時(shí)： 另一方面， lkWh 電量等效為 200 個(gè)有功能量脈沖，若負(fù)荷電流為 30A，額定電壓為 10kV，功率因數(shù)為 1，則有功脈沖輸出頻率 f 計(jì)算如下： 電費(fèi)的計(jì)算 該設(shè)計(jì)電路是為計(jì)算普通用戶在一個(gè)月內(nèi)所用的用電量，由及得出用戶的電費(fèi)，而本次多費(fèi)率電表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的電費(fèi)計(jì)算方式則采用目前比較流行的計(jì)算方法，具體的運(yùn)算方法如下： 假設(shè)用戶一個(gè)月所用的電量即用電度數(shù)為 M，用戶該月所需交的費(fèi)用為 N，每度電的費(fèi)用 X,Y,Z. 計(jì)算公式如下： 200 時(shí)， N MX 元 。在進(jìn)行理論值計(jì)算時(shí)電壓互感器二次端取值 。分壓網(wǎng)絡(luò)由電阻元器件組成，保證了 ADE7758 電流、電壓通道功率因數(shù)為 l。 圖 63 功率計(jì)量軟件流程設(shè)計(jì) 試驗(yàn)電路設(shè)計(jì)與功率理論值計(jì)算 模擬信號(hào)仿真電路設(shè)計(jì)參考圖 6― 4 所示。其中 E E4 為小負(fù)荷計(jì)量以及正常負(fù)荷計(jì)量下的有功電量參數(shù)； CT CT4 為相應(yīng)的脈沖計(jì)數(shù)變量。在進(jìn)行功率分段計(jì)量條件判斷時(shí)，若檢測(cè)到 flag3 l，表示小負(fù)荷計(jì)量模式， F3 對(duì)應(yīng)的脈沖變量累加 l。 圖 62 功率參數(shù)檢測(cè) 主程序每循環(huán)一次，就進(jìn)行函數(shù) bitpowercheck 的調(diào)用，不斷對(duì) 功率參數(shù)進(jìn) 行檢測(cè)。功率參數(shù)檢測(cè)通過(guò)調(diào)用函數(shù)bit power_check0 實(shí)現(xiàn)。定 義兩個(gè)位變量 flag3 和flag4。朋為系統(tǒng)設(shè)定的切換功率。接下來(lái)分析時(shí)間分段計(jì)量以及功率分段計(jì)量的軟件具體實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。 軟件總體流程圖 圖 61 軟件主流程圖 計(jì)量的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 電能計(jì)量有兩種方式，一 是脈沖方式，利用 ADE7758 的兩路脈沖輸出，用單片機(jī)的 T0、 T1 計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖計(jì)數(shù)；二是通過(guò) SPI 口讀取 ADE7758 能量寄存器累加數(shù)據(jù)， 乘上能量最低有效值獲得實(shí)際電量參數(shù)。單片機(jī)對(duì)脈沖輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)這部分能量的有效計(jì)量。采用脈沖計(jì)數(shù)方式進(jìn)行電量參數(shù)的累加，脈沖輸出頻率與 ADE7758 能量寄存器中累加的能量成正比。通過(guò)設(shè)置兩個(gè)切換閾值 P0 和 90％ 1D0,避免 CD4053 選通開(kāi)關(guān)過(guò)于頻繁的切換。在主程序連續(xù)的兩次循環(huán)中，若 flag3 兩次賦值結(jié)果不同，就認(rèn)為功率分段條件滿足。定義兩個(gè)位變量 flag3 和 flag4。 功率分段問(wèn)題。在主程序連續(xù)的兩次循環(huán)中，若 flagl 兩次賦值結(jié)果不同，就認(rèn)為存儲(chǔ)時(shí)間到。主程序每循環(huán)一次，就進(jìn)行一次時(shí)間參數(shù)的檢測(cè)。電量參數(shù)采用定時(shí)方式存儲(chǔ)。在主程序的一次循環(huán)過(guò)程中，分別進(jìn)行瞬時(shí)有功功率的檢測(cè)和時(shí)間參數(shù)的檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行功率分段計(jì)量和復(fù)費(fèi)率分時(shí)段計(jì)量。對(duì)每一個(gè)電量參數(shù)分配兩組存儲(chǔ)單元。系統(tǒng)在進(jìn)入主循環(huán)之前，要進(jìn)行與中斷 TO、 TINTO、 INTl 有關(guān)的 AT89C52 寄存器初始化、 ADE7758 初始化、。 軟件總體設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì)流程主要圍繞電量參數(shù)的計(jì)量展開(kāi)。 6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)功能主要由主程序和各類功能函數(shù)具體實(shí)現(xiàn)。這部分代碼 ADE7758 在進(jìn)行數(shù)據(jù)接收時(shí)被屏蔽掉。 ADE7758 寄存器有 8 位、 12 位和 24 位區(qū)別，對(duì)于 12 位的寄存器訪問(wèn)，仍以字節(jié)為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，舉例如下。通過(guò)對(duì) ADE7758 片內(nèi)寄存器的寫(xiě)訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)芯片的初始化功能設(shè)置。//單片機(jī)從 AT24C02 讀取一個(gè)長(zhǎng)整型數(shù)據(jù) ADE7758 串口通信特點(diǎn) 這一部分闡述 ADE7758 的 SPI 串口通信特點(diǎn)以及功能函數(shù)的定義。 Void write2402_char char add,char dat ； //單片機(jī)通過(guò) I2C 總線存儲(chǔ)一個(gè)宇節(jié)的數(shù)據(jù) char read2d02_char char add 。這一部分主要完成四個(gè)功能函數(shù)的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試。問(wèn)題轉(zhuǎn)換為如何進(jìn)行顯示函數(shù)的設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試。當(dāng)單片機(jī)檢鍘到 K2 鍵按下時(shí)。定義三個(gè)顯示函數(shù)，分別實(shí)現(xiàn)電量參數(shù)的查詢顯示、異常事件記錄的查詢顯示、時(shí)鐘初值輸入調(diào)整的顯示。 表 51 RS485 通信測(cè)試結(jié)果 條件 設(shè)置 操作說(shuō)明 測(cè)試結(jié)果 A、 B 端子電壓 RO 對(duì)地電壓 DE 1； DI 1 測(cè)試 A、 B 端子電壓判斷單片機(jī)是否向 RS485 總線發(fā)送出數(shù)據(jù) 1 DE 1； DI 1 測(cè)試A、 B 端子電壓判斷單片機(jī)是否向 RS485 總線發(fā)送出數(shù)據(jù) 0 DE 0 A、 B 端子接入 電壓，測(cè)試 R0 端子對(duì)地電壓，判斷單片機(jī)是否從 RS485 總線接收數(shù) 據(jù) 1 DE 0 A、 B 端子接入 電壓，測(cè)試 R0 端子對(duì)地電壓，判斷單片機(jī)是否從 RS485 總線接收數(shù)據(jù) 1 0 塊與顯示函數(shù) 顯示采用 HCl602 液晶模塊．與單片機(jī)的接口定義如下： RS ， R/W ， E ；數(shù)據(jù)端子與單片機(jī)的 P0 口連接。當(dāng) A、 B 端子之間電壓大于 +200mV 時(shí)，輸入為邏輯 1；小于 200mV 時(shí)輸入為邏輯 0。單片機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)， 485 的 A、 B 端子電壓在 +2+6 時(shí)為邏輯 1；端子電壓在 2~6 時(shí)為邏輯 0。 RS485 總線數(shù)據(jù)收發(fā)原理及羽 4 試結(jié)果分析。測(cè)試針對(duì) PCB硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)行，不涉及通信協(xié)議及軟件編程。利用 ME300B 的在線仿真功能，編寫(xiě)測(cè)試源程序；參考 RS485 接口電路設(shè)計(jì)圖 46，結(jié)合 KeilC51 的斷點(diǎn)調(diào)試命令，用萬(wàn)用衷測(cè) 試相應(yīng)端子電壓，檢測(cè)單片機(jī)能否向 RS。為使系統(tǒng)正常工作，電源模塊需采用兩路交流信號(hào)輸入。參考圖 39 主電源模塊設(shè)計(jì)，閉合跳線 JP5；在兩路 50Hz 正弦交流 9v 信號(hào)輸入下，用萬(wàn)用 表測(cè)量 780 7905 輸出電壓分別為 +5V和 5V；在單路 50Hz 交流輸入時(shí)，實(shí)際測(cè)得 7805 輸出在 4v 左右，而 7905 輸出保持為 5V。同時(shí)用萬(wàn)用表測(cè)得 DSl30 48AT24C02 等芯片的電源端子對(duì)地電壓 。可以利用這特點(diǎn)判斷仿真對(duì)象是否存在短路故障。ME300B 是由深圳偉納 公司推出的單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，可以對(duì)片內(nèi)資源和片外資源進(jìn)行在線仿真調(diào)試。因此，應(yīng)避免短路，在確保系統(tǒng)安全的前提下進(jìn)行功能模塊的仿真測(cè)試。由于載入元器件封裝時(shí)通過(guò)手工焊接，引線和