【正文】 數(shù)碼管顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平），而陽極hgfedcba各段為0111011時(shí)，數(shù)碼管顯示器顯示P字符，即對于共陰極LED數(shù)碼管顯示器，“P”字符的字形碼是73H。當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，對應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。如下圖所示?；?個(gè)長條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個(gè)賀點(diǎn)形的發(fā)光管在數(shù)碼管顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。單色，分段全彩管可用大樓，道路，河堤輪廓亮化，LED數(shù)碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字，并可播放不同格式的視頻文件。在電壓通道中的電阻、電容所起的作用與電流通道中的電阻、電容所起的作用相同，其典型取值也是相同的。二是為IIN+輸入引腳提供限流保護(hù)。Rs=50歐時(shí)，電流互感器T3的變比為1/1000。由此計(jì)算電壓Kv=15OmV/300V=，此時(shí)電壓互感器T2的變比為2000/1。但是在實(shí)際使用中，交流信號的波形通常不是以準(zhǔn)確的正弦曲線形式出現(xiàn)，為了在兩個(gè)輸入通道允許有一些超范圍的信號進(jìn)入。在照明電力干線中，相電壓有效值為22Ov，線電流可以選擇10A的有效值，在這種條件下，假定電力線上的最大額定電壓為30OV，最大額定電流為30A。電壓互感器具有高精度、低阻抗特性，并且即使在高次諧波情況下具有很小的相延遲。當(dāng)達(dá)不到閥值電壓時(shí)，在電源監(jiān)控單元就會(huì)使CS5460A復(fù)位。電源電路中設(shè)計(jì)由兩個(gè)一階無源RC濾波網(wǎng)絡(luò)組成的二階濾波電路濾掉直流電壓中的噪聲信號。CS5460A的電源電壓提供方式可以采用外接直流穩(wěn)壓電源供電，或通過變壓器Tl變壓成12V直流電壓后再用分壓的方式供電也可使用鋰電池供電三種方式，從可靠性和實(shí)用性來說選擇通過變壓器降壓的方式為CS5460A供電，變壓器Tl變比選擇220V/12V，因此在變壓器的次級可得到12v的交流電壓。 電源模塊由于電能表屬于不間斷工作的電力計(jì)量產(chǎn)品，因而其電源電路是其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分之一。CS5460A的 輸出的低電平信號說明CS5460A發(fā)生了一個(gè)激活的事件，單片機(jī)AT89C51接收到這個(gè)信號就發(fā)生中斷向CS5460A寫入正確地命令字并使CS5460A的 變?yōu)檫壿嫺唠娖健Ａ硗?，使用AT89C51的外部中斷12(INTO)接收CS546OA的電能輸出引腳()輸出的表示電能的脈沖信號，當(dāng)AT89C51接收到一個(gè)脈沖時(shí)發(fā)生中斷使存放累計(jì)電能值的存儲單元的值按一個(gè)脈沖所代表的電能數(shù)增加。、P1P12引腳分別與CS546OA的SDI、SDO、SCLK引腳交換數(shù)據(jù)。由于CS546OA提供了SPI串行接口，減少了單片機(jī)的總線使用數(shù)，為微控制器的外圍電路的擴(kuò)展提供了更多的總線。它具有掉電模式和閑置狀態(tài)兩種工作方式。根據(jù)單相電子式電能表使用的具體情況在系統(tǒng)時(shí)鐘輸出引腳(XOUT)和系統(tǒng)時(shí)鐘輸入引腳(XIN)=1的分頻系數(shù)為CS546OA提供系統(tǒng)時(shí)鐘。 CS5460A外圍電路及供電電路設(shè)計(jì) CS5460A外圍電路、供電電路及與AT89C51的接口電路，參考電壓輸入端(VREFIN)和參考電壓輸出端(VREFOUT)，模擬電源負(fù)引腳(VA)也直接接地。:復(fù)位引腳。PFMON:電源故障監(jiān)測引腳。DGND:數(shù)字地。IIN+、IIN:電流通道的差分模擬輸入引腳。VREFIN:參考電壓輸入引腳。VIN+、VIN:電壓通道的差分模擬輸入引腳。當(dāng)電能輸出為負(fù)時(shí)此引腳輸出一脈沖。:電能輸出引腳。此引腳懸空時(shí)為低電平。當(dāng)為邏輯高電平時(shí)，CS5460A可在一個(gè)外部串行EEPROM的幫助下執(zhí)行自引導(dǎo)功能接收命令和設(shè)置。:片選引腳。僅在 有效時(shí)才識別時(shí)鐘信號。在這個(gè)引腳上輸入的時(shí)鐘信號確定SDI和SDO引腳上的數(shù)據(jù)輸入輸出速率。輸出的時(shí)鐘頻率可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CMOS負(fù)載。另外也可通過 XIN引腳使用外部的CMOS時(shí)鐘為CS5460A提供系統(tǒng)時(shí)鐘。各管腳功能說明如下: CS5460A的引腳圖XOUT、XIN:系統(tǒng)時(shí)鐘輸出引腳和系統(tǒng)時(shí)鐘輸入引腳。據(jù)此選擇CS5460A作為電能計(jì)量芯片更能實(shí)現(xiàn)各種電參數(shù)的測量。從性能上來比較CS546OA比AD7755增加了如下功能:具有片內(nèi)看門狗定時(shí)器與內(nèi)部電源監(jiān)視器；具有瞬時(shí)電流、瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)功率、電流有效值、電壓有效值、功率有效值測量及電能計(jì)量功能；提供了外部復(fù)位引腳；雙向串行接口與內(nèi)部寄存器陣列可以方便地與微處理器相連接；外部時(shí)鐘最高頻率可達(dá)20MHz；具有功率方向輸出指示。X2：來自反向振蕩器的輸出。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。EA/VP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3口管腳 備選功能P30 RXD（串行輸入口）P31 TXD（串行輸出口）P32 /INT0（外部中斷0）P33 /INT1（外部中斷1）P34 T0（記時(shí)器0外部輸入）P35 T1（記時(shí)器1外部輸入）P36 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P37 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。其組成為：?4K字節(jié)可編程閃爍存儲器?數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年?全靜態(tài)工作：0Hz24MHz?三級程序存儲器鎖定?1288位內(nèi)部RAM?32可編程I/O線?兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器?5個(gè)中斷源?可編程串行通道?低功耗的閑置和掉電模式?片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 AT89C51各主要引腳功能：VCC：供電電壓。我們常常也叫它單片機(jī)。根據(jù)此方案設(shè)計(jì)的復(fù)費(fèi)率電能表系統(tǒng)的硬件原理在以下幾節(jié)詳細(xì)說明。其中，電能表部分需要電流互感器、電壓互感器把照明電路中的22OV電壓和大電流(10A)變換成電能計(jì)量芯片所要求的輸入電壓和輸入電流范圍之內(nèi)。電能表部分應(yīng)包括電流傳感器、電壓傳感器、電能計(jì)量芯片、顯示器件、按鍵開關(guān)時(shí)鐘/日歷芯片、看門狗電路、擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器以及用于通斷電控制用的小功率交流開關(guān)。電子式的復(fù)費(fèi)率電能表一般使用單片機(jī)對電能脈沖進(jìn)行分時(shí)段計(jì)算處理，同時(shí)具有有效的參數(shù)設(shè)定。用經(jīng)濟(jì)手段鼓勵(lì)用戶在低谷時(shí)段用電。這里主要介紹根據(jù)智能小區(qū)家庭型用戶電能計(jì)量系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)的一種智能型多功能復(fù)費(fèi)率電能表。3 智能電能表的硬件設(shè)計(jì) 電能表概述電能表是一種計(jì)量某一段時(shí)間內(nèi)通過的電能的累積值的表計(jì)。軟件看門狗技術(shù)的基本思路是:在主程序中對T0中斷服務(wù)程序進(jìn)行監(jiān)視。因此，除了采取硬件抗干擾方法外，還要采取軟件抗干擾措施。硬件抗干擾技術(shù)主要包括濾波技術(shù)(無源濾波和有源濾波)、去耦技術(shù)、屏蔽技術(shù)、隔離技術(shù)、接地技術(shù)等。智能電能表在不同的應(yīng)用場合所受到干擾也各不相同，當(dāng)儀器在運(yùn)行時(shí)所受到的干擾超過一定限度時(shí)就會(huì)嚴(yán)重影響智能電能表的可靠性，甚至嚴(yán)重影響工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，因此在設(shè)計(jì)智能電能表時(shí)要注意智能電能表的抗干擾設(shè)計(jì)。同時(shí)，為了與軟件結(jié)構(gòu)相配合，還必須將程序存儲器(ROM)和數(shù)據(jù)存儲器(RAM)實(shí)現(xiàn)規(guī)劃。在所有的工作完成之后還要進(jìn)行文件編制。再將程序流程圖的一列操作用機(jī)器碼或匯編語言或高級語言譯成處理器能處理的機(jī)器代碼。一般先是清楚的列出智能電能表系統(tǒng)各系統(tǒng)部件與軟件設(shè)計(jì)的有關(guān)特點(diǎn)，并進(jìn)行定義和說明，以作為軟件設(shè)計(jì)的根據(jù)。相應(yīng)的軟件有采集、采集控制、數(shù)據(jù)處理、顯示、結(jié)果打印等。一般長度為幾米，IEEE1394和USB都是串行協(xié)議，然而USB和IEEE1394比其競爭技術(shù)由更大的技術(shù)互補(bǔ)性，USB屬于低帶寬到中帶寬，而IEEE1394屬于中到高帶寬。纜線型1394總線可支持63個(gè)器件。除了這些新的多媒體設(shè)備外，USB也用于傳統(tǒng)的I/O設(shè)備。USB特別適合于需要高數(shù)據(jù)率和易于即插即用的應(yīng)用。3. USB總線通用串行總線(USB)是一種外設(shè)總線標(biāo)準(zhǔn)。但由于總線負(fù)載問題，同一個(gè)PCI總線上只能掛4到8個(gè)器件。PCI對于連接到它上面的器件是具有即插即用的高速總線。在當(dāng)今的信息化時(shí)代，用于其他信息裝置的通信技術(shù)也同樣可用于嵌入式智能電能表。MC1489，75189(從RS232C到TTL的電平轉(zhuǎn)換)。因此，RS232C驅(qū)動(dòng)器與TTL電路連接必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換。1. RS232C標(biāo)準(zhǔn)通信接口RS232C總線標(biāo)準(zhǔn)接口是目前最常用的串行通信總線接口，其邏輯電平是對地對稱的，與TTL、MOS邏輯電平完全不同。 智能電能表的通信接口智能電能表一般都設(shè)置有通信接口，以便能夠?qū)崿F(xiàn)程控、方便地構(gòu)成自動(dòng)測試系統(tǒng)。選擇D/A芯片時(shí)，主要考慮芯片的性能、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用特性。 D/A轉(zhuǎn)換器微處理器輸出的數(shù)字控制信號通過D/A轉(zhuǎn)換，將離散時(shí)刻輸出的控制信號轉(zhuǎn)換成為離散模擬信號，為實(shí)現(xiàn)智能控制創(chuàng)造了必要條件。在選用A/D時(shí)還應(yīng)考慮智能電能表所處的環(huán)境選擇A/D轉(zhuǎn)換器的環(huán)境參數(shù)。使用A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)應(yīng)先根據(jù)輸入通道的總誤差，選擇A/D轉(zhuǎn)換器的精度及分辨率。 A/D轉(zhuǎn)換器微處理器能處理的信號應(yīng)是數(shù)字信號，因此，在智能電能表的輸入通道中加入能把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的芯片即A/D轉(zhuǎn)換器。信號調(diào)理的目的是對傳感器輸出的電信號進(jìn)行必要的處理以滿足信號處理后繼環(huán)節(jié)的需要，使其輸出信號適應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)的工作。這主要是電信號較容易地進(jìn)行放大、反饋、濾波、積分、微分、存儲及遠(yuǎn)距離傳送等操作。它作為信息獲取的工具和手段，在測量控制型智能電能表中占據(jù)了極其重要的地位。根據(jù)智能電能表控制功能和測量功能的不同選用合適的單片機(jī)作為智能電能表的核心，從而提高智能電能表的整體性能。智能電能表硬件設(shè)計(jì)各功能環(huán)節(jié)如下: 微處理器或微控制器微處理器和微控制器在智能電能表中都是智能電能表的心臟，它們的結(jié)構(gòu)、特性對智能電能表的性能影響很大。所采集的數(shù)據(jù)或從鍵盤上輸入的數(shù)據(jù)以及經(jīng)過一定的算法運(yùn)算后的數(shù)據(jù)均暫存于片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM中。不同功能的智能電能表由不同部件組合而成。作為一個(gè)完整的智能電能表還應(yīng)包括輸入通道和輸出通道。目前智能電表大多都采用一戶一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)原則，但也有些廠家生產(chǎn)的多用戶集中式智能電表采用多戶共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，這樣對電能的計(jì)量只能采用分時(shí)排隊(duì)來進(jìn)行，勢必造成計(jì)量準(zhǔn)確度的下降，這點(diǎn)在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)該注意。而電子式智能電表主要是由電子元器件構(gòu)成，其工作原理是先通過對用戶供電電壓和電流的實(shí)時(shí)采樣，再采用專用的電能表集成電路，對采樣電壓和電流信號進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出，最后通過單片機(jī)進(jìn)行處理、控制，把脈沖顯示為用電量并輸出。當(dāng)剩余電量為零時(shí)，自動(dòng)拉閘斷電，用戶必須再次持卡交費(fèi)購電，才可以恢復(fù)用電。 智能電表的工作原理用戶持IC卡到供電部門交款購電，供電部門用售電管理機(jī)將購電量寫入IC卡中，用戶持IC卡在感應(yīng)區(qū)刷非接觸式IC卡(簡稱刷卡，下同)，即可合閘供電，供電后將卡拿