【正文】 都要與本機規(guī)格號相同。剩余電能必須是二十進制碼（BCD碼）。即使寫錯，誤差也不大。初始化程序要向用戶顯示有關信息，時間較長，另外由于電源波動時復位的可能性大，程序由此出錯的概率最大，一上電，立即將雙份數(shù)據(jù)人為設為不同然后初始化，之后再讀EEPROM，若程序在出初始化階段出錯，也不會寫入錯誤數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)雙備份。若正確，寫入；否則退出。每一部分設置一寫入指令。慢上下電對微處理器是致命的，這時不但程序指針PC出錯，還會產(chǎn)生掉電信號，這極易寫入錯誤的數(shù)據(jù)。但在程序指令PC出錯時，若改變剩余電能寄存器并把錯誤的數(shù)據(jù)寫入EEPROM中，這是不允許的。為防止電源波動時多次產(chǎn)生掉電信號，從而引起多次寫EEPROM操作，電路應具有滯回特性（施密特特性）。 IC卡接口電路IC卡作為數(shù)據(jù)交換的紐帶，非常重要。用于存儲剩余電能，其存儲的可靠性至關重要。177。單片機對電源要求最高采用線性穩(wěn)壓電源。③線性電源：這種電源穩(wěn)壓性能好，隔離性好，價格適中，： 電源電路電子式預付費電度表有三組電壓：+5V單片機，+12V供磁保持繼電器，177。目前有以下幾種電源：①阻容分壓式：采用簡單的電阻電容分壓濾波，這種電源穩(wěn)壓性能差，電源波動大，帶負載能力小，電網(wǎng)干擾極易竄入。實踐證明，系統(tǒng)失效和硬件損壞是各種干擾引起的，而90%左右的干擾來自于電源。用以實現(xiàn)脈沖計數(shù)，從而實現(xiàn)電能的累加。這是非常耗時的但又必須做的。軟件設計者要盡最大能力把各種可能的情況模擬出來，把各種各樣的干擾附加上去，這樣會不斷發(fā)現(xiàn)問題。如該產(chǎn)品程序通過一個月就夠了，但要變成產(chǎn)品起碼要一年半的時間。軟件的設計占了整個產(chǎn)品的大部分時間。==1是不允許的情況，因為這時所有的三極管均導通，功耗很大。流經(jīng)L的電流方向為+12V→VT1的E極→VT1的C極→線圈的A端→線圈的B端→VT6的C極→VT6的E極→地,繼電器觸點斷開。=1，=0時三極管VTVTVT8導通，而VTVTVT6截止。這就大大節(jié)省了能量，降低了功耗，：、驅動電路由電阻R2R4R4R4R4R4R50、R5PNP三極管VTVT三極管VTVT VTVT8組成。磁保持繼電器能使電磁線圈中保持上次驅動脈沖所注入的磁場不變，即在正常工作時不需要驅動電流，只在需要改變觸點狀態(tài)時加上200ms左右的負向脈沖即可。 AT24CXX讀順序地址內(nèi)容的時序掉電檢測電路由比較器（運放LM393）,電壓基準LM336()，R31,R32,R33,R34,R35,R36和二極管VD7組成，：R31為VZ3提供結合的工作電流，VZ3上端作為電壓基準，R32,R33對5V電壓分壓，與V+做比較，電源電壓正常時，V＜V+比較器輸出高電平，當電源掉電時，V+跟隨電源電壓下降，當下降到V＞V+時，比較器輸出低電平，使微處理器產(chǎn)生外中斷，做掉電處理（將剩余電能存入EEPROM中）。（3）讀順序地址內(nèi)容讀順序地址內(nèi)容的操作與讀當前地址內(nèi)容的操作類似，只是在AT24CXX發(fā)送第一個字節(jié)以后，主器件不發(fā)和STOP，而是發(fā)ACK應答信號，控制AT24CXX發(fā)送下一個順序地址的8位數(shù)據(jù)字。： AT24CXX讀當前內(nèi)容的時序（2）讀指定地址內(nèi)容這是指定1個需要讀取的存儲單元地址，然后對其進行讀取的操作。在接收到從器件的地址中R/位為1的情況下，AT24CXX發(fā)送一個應答信號并且送出8位數(shù)據(jù)字。AT24CXX系列的讀操作有3種類型：讀當前地址內(nèi)容、讀指定地址內(nèi)容、讀順序地址內(nèi)容。像字節(jié)寫操作一樣，一旦停止信號被接收到，則開始內(nèi)部寫周期。接收每一字節(jié)以后，低位順序地址指針在內(nèi)部加1，高位順序地址保持為常數(shù)。先將寫控制字節(jié)、字地址發(fā)送到AT24CXX，接著發(fā)x個數(shù)據(jù)字節(jié)，主器件發(fā)送不多于一個頁面的數(shù)據(jù)字節(jié)到AT24CXX。首先主器件發(fā)出起始信號S后，發(fā)送寫控制字節(jié)，即（最低位置0，即R/讀/寫控制位為低電平0），然后等待應答信號，指示從器件被尋址，有主器件發(fā)送的下一字節(jié)為字地址，為將被寫入到AT24CXX的地址指針；主器件接收來自AT24CXX的另一個應答信號以后，將發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)，并寫入到尋址的存儲器地址；AT24CXX再次發(fā)出應答信號，同時主器件產(chǎn)生停止信號P。根據(jù)通信規(guī)約，起始信號，停止信號和應答信號的時序如圖 所示:圖 起始信號，停止信號和應答信號的時序3) 寫操作AT24CXX系列E2PROM的寫操作有字節(jié)寫和頁面寫2種。再接收一字節(jié)后，接收器件必須產(chǎn)生一個應答信號ACK主器件必須產(chǎn)生一個于此應答信號相應的額外時鐘脈沖。SDA和SCL線上通常接有上拉電阻，當SCL為高電平時，對應的SDA線上的數(shù)據(jù)有效，而當SCL為低電平時，允許SDA線上的電平變動。2）起始信號、停止信號、應答信號起始信號：當SCL處于高電平時，SDA從高到低的跳變?yōu)镮2C總線的起始信號，起始信號應該在讀/寫操作命令之前發(fā)出?？刂谱止?jié)位0為 讀/寫操作控制碼，如果此位為1，則下一字節(jié)進行讀操作，若此位為0，則下一字節(jié)進行寫操作?？刂谱止?jié)AAA0的選擇必須與外部引腳的硬件或者內(nèi)部塊選擇匹配，AAA0引腳無內(nèi)部連接的，則這3位無關緊要，須作器件選擇的，其AAA0引腳可接高電平或低電平。 此3個控制位用于片選或者內(nèi)部塊選則，標準的I2C規(guī)約允許選擇16KB的存儲器。當1010碼發(fā)送到總線上時，其他非串行E2PROM從器件將不會響應?？刂谱止?jié)的結構如下所述： 其中：控制字的位7位4為從器件地址，確認其間的類型，此4位碼由Philips公司的I2C規(guī)約所決定，1010碼即從器件為串行E2PROM。AT24CXX采用I2C規(guī)約，采用主/從雙向通信，主器件通常為單片機，主器件產(chǎn)生串行時鐘，發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向就，并產(chǎn)生開始和停止條件，串行E2PROM為從器件，無論主器件還是從器件，接受一字節(jié)后必須發(fā)出一個應答信號ACK。輸入引腳內(nèi)接有濾波器，能有效抑制噪聲。A0、AA2位片選或塊選。其特點是：單電源供電，采用低功耗CMOS技術，工作電壓范圍寬，自定時寫周期，頁面寫周期的典型值是2ms，具有硬件寫保護。下面以內(nèi)部無I2C接口的8051單片機擴展I2C總線E2PROM24CXX為例，說明擴展I2C接口的軟件設計方法。上述的通信規(guī)約在內(nèi)部有I2C接口的單片機中是通過對相關的特殊功能寄存器（I2C的控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器）操作完成的。但每傳送一個字節(jié)后，接收器都必須發(fā)一位應答信號ACK（低電平為應答信號，高電平為非應答信號），發(fā)送器應答后，再發(fā)下一數(shù)據(jù)。I2C總線傳送的格式為：開始位以后，主器件送出8位的控制字節(jié)，以選擇從器件并控制總線傳送的方向，其后傳送數(shù)據(jù)。在時鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)由高電平向低電平的變化時，作為起始信號S，啟動I2C總線工作。I2C總線數(shù)據(jù)傳送時，在時鐘線高電平期間，數(shù)據(jù)線上必須保持有穩(wěn)定的邏輯電平狀態(tài)，高電平為數(shù)據(jù)1，低電平為數(shù)據(jù)0。總線備用時，SDA和SCL都必須保持高電平狀態(tài)，只有關閉I2C總線時才使SCL箝位在低電平。無論是主器件還是從器件，接收一字節(jié)后必須發(fā)出一個應答信號ACK。主器件 （通常為單片機）和從器件均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。I2C總線的通信規(guī)約：I2C采用主/從方式進行雙向通信。在總線上 可以掛接各種類型的外圍器件，如：RAM、EEPROM、日歷/時鐘、A/D、D/A以及I/O口、顯示驅動器構成的各種模塊。系統(tǒng)中所有的單片機、外圍器件都將數(shù)據(jù)線和時鐘線的同名腳相連在一起，總線上的所有節(jié)點都由器件引腳給定地址。由于總線接口以集成在單片機內(nèi)，用戶無需設計接口，使設計時間大為縮短。I2C總線采用器件地址的硬件設置方法，是硬件系統(tǒng)飛擴展簡單靈活。 電能存儲器與EEPROM的連接I2C總線簡介：I2C總線是Philips公司推出的串行傳輸總線，它采用兩線制，由串行時鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA組成。讀、寫的方法復雜，常被用作單片機系統(tǒng)的非易失性數(shù)據(jù)存儲器。常用的并行接口EEPROM芯片有2816（2K8bit）、2817（2K8bit）、2864（8K8bit）等.串口接口EEPROM芯片體積小、功耗低、占用系統(tǒng)放入信號線少、電路簡單。EEPROM芯片按接口分量類：并行接口芯片和串行接口芯片。串行EEPROM選用AT24C04,AT24C04為低電壓(～),長壽命（可擦寫10萬次以上）器件。K1,K2為IC卡座的一對常閉觸點，當有卡插入時，K1,K2開路，VT3導通，給IC4DE ，此信號用來檢測有無卡插入。為了提高IC卡的可靠性，必須有卡上下電控制電路，卡插入檢測電路，卡短路檢測等輔助電路，結合軟件可大大提高其讀寫的準確性和可靠性。（3）片內(nèi)并行接口①P0、PPP3口都是8個引腳的I/②P0是OC門輸出，帶載能力為8個TTL門③PP2的帶載能力是4個TTL門④初始狀態(tài)所有端口為高電平=1 51單片機控制引腳圖本系統(tǒng)采用基于HD44780控制芯片的1602液晶顯示屏，功耗小，可靠性高，電路簡單。這4KB地址為0000H0FFFH；而1000HFFFFH地址區(qū)為外部ROM專用。除此之外，還可以在片外擴展RAM和ROM，并且各有64KB的尋址范圍，也就是最多可以在外部擴展264KB存儲器。51單片機在物理上有4個存儲空間：片內(nèi)程序存儲器和片外程序存儲器；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器。指令部件有：程序計數(shù)器PC、指令計數(shù)器IR、指令譯碼器ID、數(shù)據(jù)指針。一條指令譯碼產(chǎn)生一系列微操作信號在時間上有嚴格的先后順序，這種次序就是計算機的時序。時鐘可有兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部方式和外部方式。控制邏輯主要包括定時和控制邏輯、指令寄存器、譯碼器以及地址指針DPTR和程序計數(shù)器PC等。暫存器在乘法指令中用來存放乘數(shù)，在除法指令中用來存放除數(shù)，運算后其中為部分運算結果。算術邏輯單元ALU能對數(shù)據(jù)進行加、減、乘、除等算術運算和“與”、”或”、“異或”等邏輯運算以及位操作運算。51單片機的基本結構如圖 圖 51單片機的基本結構其結構特點如下：8位CPU ；片內(nèi)振蕩器及時鐘電路；32根I/O線；外部存儲器ROM和RAM尋址范圍各64K；2個16位的定時器/計數(shù)器；5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級；全雙工串行口；布爾處理器。51系列單片機簡介單片機是在一塊硅片上集成了各種部件的微型計算機。二極管VD10的作用是當斷電時，可使電容C13所存儲的電荷迅速釋放，所以下次上電時可靠復位，電容31可濾除高頻干擾，防止單片機誤復位，按鍵S和電阻R50構成按鍵復位電路。電容C13和電阻23構成上電復位電路，電源啟動時，電源對電容C13充電，在CPU的復位端產(chǎn)生一高脈沖，只要高電平的維持時間大于兩個機器周期（24個震蕩周期）。本設計選用Atmel公司的AT89C51，其中內(nèi)部有4KB的程序存儲器，硬件電路簡單，： Atmel公司的AT89C51IC4與時鐘電路（包括晶體振蕩器，電容C14,C15和內(nèi)部電路），上電復位電路（包括R23,C13,S2,VD10,C31,R50）構成單片機的最小系統(tǒng)。這一致命的弱點將導致電度表的可靠性下降。51系列單片機的指令系統(tǒng)中，2～3B的指令很多。單片機的選擇是決定電度表性能的關鍵因素，本設計采用51系列的單片機，其特點是通用性強，堆棧豐富和編程容易。5V的工作電壓，32768HZ為表用晶體振蕩器為SM9003提供時鐘，CC7為積分電容，R8為參考電壓調整電位器，本電路無需機械式計數(shù)器。 輸出無調制的脈沖信號在設計中，：，用精密金屬作為電壓采樣電阻。管腳圖及定義:；： SM9003管腳圖 SM9003管腳定義管腳號符號說明1VI1電流取樣信號輸入2VI2電流取樣信號輸入3GNDA模擬地端4Vv電壓取樣信號輸入5NC與4腳內(nèi)部互相聯(lián)結6VR1參考電壓1外調整端7VR2參考電壓2外調整端8POUT有功功率計算輸出脈沖9IND負向有功功率指示10IC測試控制端11VSS負電源（5V）12GNDD數(shù)字地端13DMO1脈沖電機驅動輸出114DMO2脈沖電機驅動輸出215OSCIN晶振輸入16OSCOUT晶振輸出17VDD正電源（+5V）18C1積分電容119COM積分電容公共端20C2積分電容2兩種輸出波型:將SM9003的測試控制端10腳接地時，脈沖輸出腳（8腳）。應用乘法器將功率轉換成電壓，再通過V/F（電壓/頻率轉換）型A/D轉換器等電路將電壓信號轉換成可供MCU讀取和直接驅動步進電機的數(shù)字信號。⑧20年使用壽命。⑤直接驅動步進電機⑥適用于單相，三相電度表。③具有防潛動功能。特點:①精確測量正負兩個方向的有功功率，且以同一個計算電能。電路設計先進，內(nèi)部集成有緩沖放大器，乘法器，V/F型A/D轉換器等電路。下面是各個模塊的工作原理：電能計量電路采用電子電度表專用集成電路SM9003，首先有必要介紹一下SM9003的相關特點和技術參數(shù)。電表的硬件電路可分為電能計量電路，控制電路，顯示電路。：在圖10中，u是瞬時電壓，i是瞬時電流，p是瞬時功率。 ： SM9003內(nèi)部電路模型在正弦穩(wěn)態(tài)情況下，設正弦電壓和電流分別見公式（）： 公式（）式中u為交流電壓瞬時值，i為交流電流瞬時值，U為交流電壓有效,I為交流電流有效值，ω為交流電的角頻率，φ=φuφi為電壓電流相位差。4硬件電路及工作原理本設計采用有功電能測量集成電路SM9003，芯片中包含了四象限模擬乘法器，積分器，電壓率頻轉換器VFC，計數(shù)器（分頻器）及控制邏輯，它能將正弦電壓和電流相