【正文】 標(biāo)準(zhǔn)電平用3V~15表示高電平1，用+3V~+，必須進行電平轉(zhuǎn)換。采用的電流互感器是HCT204B，原邊電流2A，由（R7+R8+R9）//R6=，大概可得R6=2k，R7=2k，R8=1k，R9=1k，[13]。交流采集電路如圖37所示： 圖37 交流電量采集原理圖在交流電量采集電路中，電阻的取值主要取決于電流互感器和電壓互感器的變比，本次設(shè)計采用的電壓互感器是HPT205A，原邊電流為2mA，副邊電流為2mA，電壓互感器原邊輸入電壓是220V，故電阻R10=220/=110k。0~250V交流電壓輸入經(jīng)電壓互感器，變換電壓，經(jīng)濾波處理，濾除干擾信號，然后進行電壓平移，行采樣。這些電容使得輸入電壓信號和輸出電壓信號的性能達到很大的改善。兩個穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端的普通電容主要是起到去耦合的作用。電源模塊電路原理圖如圖36所示: 圖36 電源電路220V交流電經(jīng)變壓器降壓以后，經(jīng)全橋整流電路整流后變?yōu)橹绷麟妷海?jīng)電容濾波，輸入到穩(wěn)壓器W1，這時候就可以在輸出端得到穩(wěn)定的5V直流電壓。RST引腳低電平持續(xù)時間取決于復(fù)位電路的時間常數(shù)RC之積，,[8]。正常來說只有RST引腳上保持10ms以上的低電平才能保證有效復(fù)位。ATT7037芯片有一個復(fù)位引腳RST，低電平有效。電路如圖34所示： 圖34 時鐘電路 復(fù)位電路復(fù)位電路分成兩部分，第一部分是系統(tǒng)上電時，單片機自動復(fù)位一次：由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成,由圖并結(jié)合電容電壓不能突變的性質(zhì),可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電,RST腳將會出現(xiàn)高電平,并且,所以,適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。ATT7037芯片內(nèi)部有一個高增益的反向放大器，兩端接晶振及兩個電容，就構(gòu)成自激振蕩器。本設(shè)計由于采用了串口通信，常用波特率通常按規(guī)范取1200,2400,4800,9600...若采用晶振12MHz或6MHz，計算出來的T1定時器初值將不是一個整數(shù)，這樣通信時便會產(chǎn)生誤差，進而產(chǎn)生波特率誤差，影響串行通信的同步性能。在XTALXTAL2的引腳上外接定時元件（一個石英晶體和兩個電容），內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。該振蕩電路即時鐘電路由單片機內(nèi)部放大電路，外接晶振等器件構(gòu)成。其電阻值也需要根據(jù)接口電路器件的數(shù)目進行調(diào)整，一般情況下取10k。還有6和8引腳要接地才能把程序燒寫進去[11]。、外加一根驅(qū)動線即可。JTAG引腳功能如下：TCK可以用來測試時鐘輸入，數(shù)據(jù)從TDI引腳輸入，數(shù)據(jù)從TD0輸出，TMS提供多種測試模式選擇。極性電容c37，c39主要是穩(wěn)壓的功能，正常取10uF。 ATT7037引腳定義如表表表所示： 表（1）ATT7037芯片引腳功能介紹 表（2）ATT7037芯片引腳功能介紹 表（3）ATT7037芯片引腳功能介紹 模擬電源電路模擬電源電路主要功能是將+。2%（溫度系數(shù)177。芯片內(nèi)部有三路ADC，可同時提供兩路計量功率及兩路校驗參數(shù)，支持單相兩線制、單相三線制。將這些電路連接在一起就構(gòu)成了ATT7037最小系統(tǒng)。下面對各個模塊的硬件電路設(shè)計進行一一介紹。 第3章 硬件電路的設(shè)計在整體方案的指導(dǎo)下，本次設(shè)計主要做硬件電路的設(shè)計運用模塊化的設(shè)計方法去進行硬件電路的設(shè)計。,為了保證原理圖的正確和美觀，需要對所繪制的原理圖做進一步的調(diào)整，包括導(dǎo)線位置的調(diào)整，圖形大小、屬性、以及排列的調(diào)整。再根據(jù)實際情況調(diào)整元件在工作平面上的位置，并定義、設(shè)置元件的封裝。一般來說原理圖的設(shè)計包括：，應(yīng)該根據(jù)實際電路的大小來設(shè)置圖紙的尺寸。，在pcb制造之前，生成鉆孔文件和光繪文件也是必不可少的[10]。，印制電路板的設(shè)計是基于Altium Designer 另外一個部分pcb來實現(xiàn)的，在這個過程中完成電路板的板面設(shè)計，并完成想對復(fù)雜的布線工作。這個過程的電路設(shè)計有5個主要步驟如下：，主要依靠Altium Designer 的原理圖設(shè)計系統(tǒng)來實現(xiàn)。特點如下：采用硬件狗設(shè)計 ； SLEEP模式下WDT開啟/關(guān)閉可選 ； 可以通過外部引腳 JTAG_WDTEN進行控制 。上電復(fù)位后，外部低頻晶體振蕩電路開始工作， 時鐘， 振蕩電路的工作不受復(fù)位的影響，也不受系統(tǒng)運行模式的影響，外部低頻晶體振蕩電路提供RTC 的時鐘，也可作為系統(tǒng)節(jié)電模式的系統(tǒng)時鐘源[6]。紅外38K 模塊時鐘由fpll 分頻提供[9]。上電復(fù)位后，片上低頻振蕩電路開始工作，OSC 的時鐘，系統(tǒng)時鐘來自片上低頻晶振電路fosc,此時鐘電路一值保持開啟；高頻時鐘頻率由PLL 電路產(chǎn)生；芯片外圍單元RTC、LCD、WDT、PMU、TBS 部分的時鐘直接來自低頻晶體振蕩電路的輸出fosc，外圍單元SPI、I2C、PWM 和處理器R8051XC 的時鐘都來自系統(tǒng)時鐘fsys，即可選擇低頻時鐘fosc，也可選擇高頻時鐘fpri 。系統(tǒng)時鐘fsys 有兩種生成形式：一是低頻晶振輸出fosc 頻率為32KHz，二是PLL 輸出高頻fpri 頻率。FLTON=0 時選擇關(guān)閉自動防竊電功能，用戶可以根據(jù)當(dāng)前有效電流通道狀態(tài)CHNSEL()進行通道選擇；FLTON=1 時開啟自動防竊電功能，防竊電單元根據(jù)竊電閾值的設(shè)置，自動選擇相應(yīng)的通道進行計量[8]。當(dāng)TampSel=1，選擇功率防竊電；當(dāng)TampSel=0，選擇電流防竊電。 ；可以通過防竊電模塊對兩路電流或者兩路功率大小進行比較，選用較大的一路電流或功率進行計量?？焖倜}沖計數(shù)寄存器對溢出的次數(shù)進行累加計數(shù)。 脈沖輸出前的內(nèi)部電能累加方式可以通過EMCON(53H)的QMOD、PMOD 選擇正向計量、絕對值計量、代數(shù)和計量三種累加方式。 有效值可以保證在動態(tài)范圍為1000：1 時，％。 模擬增益放大器（PGA）完成輸入差分信號的幅度放大，放大后的信號再送給ADC 進行采樣，、無功功率和視在功率；ATT7037AU同時輸出兩路計量通道的有功功率、無功功率，并提供兩路獨立的校驗參數(shù)，提供視在功率輸出寄存器。femu=，ADC的采樣時鐘fadc默認(rèn)為femu的6分頻，fadc=917KHz，可以通過EMU內(nèi)部間接寄存器EMU_Ctrl(5BH)配置。 電能計量單元EMU電能計量單元包括三路完全獨立的ΣΔADC以及數(shù)字信號處理部分：三路ADC完成兩路電流信號和一路電壓信號的采樣；數(shù)字信號處理部分完成有功功率與有功電能、無功功率與無功電能、視在功率與視在電能、電壓有效值、電流有效值及頻率計算等計量功能。與8051一樣，定時器0和定時器1都有4種工作模式，一般采用模式1：16位定時器/計數(shù)器。另外6個中斷為R8051XC的擴展中斷：計量中斷、按鍵中斷、RTC中斷、I2C中斷、PMU中斷、CC_ES2中斷。 中斷系統(tǒng)ATT7037支持13個中斷，其中7個通用中斷：外部引腳中斷INT0、INT1，定時器中斷T0、TT2和串行口中斷UART0、UART1。 與51單片機一樣的ATT7037片內(nèi)存儲器分為三個地址空間，程序存儲器（PM）：尋址空間0000HFFFFH ；內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（IRAM）：尋址空間00HFFH ；擴展數(shù)據(jù)存儲器（DM）：尋址空間0000HFFFFH ；但是ATT7037不支持片外擴展存儲器。Memory 總線用于在片內(nèi)擴展程序和數(shù)據(jù)存儲器，如擴展片內(nèi)ROM、Flash、XRAM 等。 控制單元（MCU）ATT7037采用R8051XC 內(nèi)核，具有和8051 兼容的體系架構(gòu)。片內(nèi)集成可永不關(guān)斷的硬件看門狗電路、片內(nèi)集成溫度傳感器和電池電壓檢測電路 、片內(nèi)集成RTC（時鐘日歷）模塊和溫度傳感器，可輸出秒脈沖進行校驗，實現(xiàn)每秒時鐘補償 、片內(nèi)集成按鍵、串行通訊、LCD、PWM、紅外調(diào)制、SPI、I2C等外設(shè) 。單周期的CPU ，具有電源監(jiān)測功能，片內(nèi)集成PLL倍頻電路，低頻晶振電路時鐘 fosc=，系統(tǒng)時鐘最高頻率fpri =。片內(nèi)集成單相計量（3路ADC）、CPU51內(nèi)核處理器、LCD驅(qū)動、電源管理、時鐘管理、RTC模塊、溫度/電池電壓測量模塊、PLL、JTAG調(diào)試等功能。功耗少，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。但是由于控制領(lǐng)域?qū)?2位單片機需求并不十分迫切，所以32位單片機的應(yīng)用并不是很多。8位單片機由于功能強大，被廣泛用于工業(yè)控制、智能接口、儀器儀表等領(lǐng)域；，16位單片機的功能被推向一個新的階段，集成度可達十幾萬只晶體管，片內(nèi)含16位cpu、8KB ROM、232字節(jié)RAM、5個8位并行I/O口、4個全雙工串行口、4個16位定時器/計數(shù)器、8級中斷處理系統(tǒng)。 單片機也叫單片微型計算機，它將中央處理器（cpu）、隨機存儲器、只讀存儲器、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器以及I/O接口電路等微型計算機的主要部件集成在一塊芯片上，使其具有計算機的基本功能。 ，完成單片機和pc機的通信，對系統(tǒng)進行調(diào)試，對各個參數(shù)進行測試，并做精度測試。硬件電路設(shè)計是本次設(shè)計的的主要任務(wù)，其組成主要包括：ATT7037最小系統(tǒng)、電源模塊、交流電量采集模塊、RS232串行通信、LCD顯示電路、按鍵電路、報警電路等。 1. 通過對我國電網(wǎng)和多功能電參量表的發(fā)展以及現(xiàn)狀的研究，并根據(jù)規(guī)定的多功能標(biāo)的基本功能和技術(shù)參數(shù)，確立本課題的設(shè)計。4. 按鍵顯示功能：通過按鍵切換顯示電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)以及當(dāng)前日期和時間等參數(shù)。 基本功能 多功能電參量表的主要功能如下：：包括：電壓有效值、相電流有效值、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)。本此設(shè)計選用低功耗高性能的單相多功能計量SOC芯片ATT7037為核心。多功能電能表集計算機技術(shù)，通訊技術(shù)等綜合技術(shù)形成以智能芯片為核心，具有電功率計量計時，計費，能與上位機通信和用電管理等多種實用功能的電度表。例如：電能測量、電能統(tǒng)計、電能監(jiān)測、信息上傳下載及數(shù)據(jù)管理等功能。