【正文】 Uref 為基準(zhǔn)電壓（177。 這個(gè)頻率是對有功功率信號經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間累積產(chǎn)生的，因此這個(gè)輸出頻率與平均有功功率成正比，有功功率放大器平均過程中隱含在數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換中完成的，加在 AD7755上的輸出電壓值為 U1 和 U2。AD7755 通過計(jì)算通道 1 和通道 2 兩個(gè)輸出電壓的乘積，然后對乘積進(jìn)行低通濾波，獲取有功功率信息。 是CF 引腳可以提供脈沖常數(shù)為 1600IMP/KWH（脈沖數(shù)/千瓦時(shí)） ，將此輸出脈沖用 LED 和光電耦合器隔離輸出，然后送入 MCU 的終端輸出引腳，由MCU 控制計(jì)量功率脈沖。L PF561 1 2 1 5 1 67892 1 1 21 2 1 4 1 3 2 0 2 2 2 4 2 3 1 0 1 7 18電源監(jiān)控電路V IPV INV2PV2NA D CA D C ΦH PF數(shù) 字 頻 率 轉(zhuǎn) 換 器相 位 校 正 基 準(zhǔn) 網(wǎng)P G AX1，X2，X8，X 1 6110101110101信號處理電路R E F I N / OU T C LKIN S C F S0 S1 R EVP C F F1 F2RESETD GN DD V D DA C / D CA D 7755A V D DA V D DG0 G1圖 AD7755 的內(nèi)部框圖 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 ，在該芯片上集成了增益可選的放大器（PGA） 、增益固定的放大器、16 位二階模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） 、相伴校正電路、可選的高通濾波（HPF） 、數(shù)字乘法器、低通濾波（LPF） 、數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換器（D/F） 、電壓監(jiān)視器及 的內(nèi)部電壓基準(zhǔn)源。其核心是 AD7755芯片，該芯片是專門用于功率測試和電能測量的專用集成電路，是目前電子式電度表的核心芯片之一。，其工作過程是：(1)先向 SP2338 的串口地址線 ADRI0、ADRI1 送地址信號（ADRI0、ADRI1=00 子串口 0，ADRI0、ADRI1=01 子串口 1，ADRI0、ADRI1=10 子串口 2） ；再向與自己相連的線串口的通信線上送數(shù)據(jù)；（2）SP2338 的母串口收到單片機(jī)串口送來的數(shù)據(jù)后就根據(jù) ADRI0 和 ADRI1 的狀態(tài)，把數(shù)據(jù)送往相應(yīng)的子串口；（3）該子串口再把數(shù)據(jù)送往相連的串口設(shè)備。SP2338 有兩根發(fā)送地址線，兩根接收地址線，用以選擇發(fā)送串口和接收串口。SP2338 共有四個(gè)串口，一個(gè)母串口，三個(gè)子串口，他們都是全雙工的串行通信口，允許同時(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。SP2338 串口擴(kuò)展芯片能將普通的 51 系列單片機(jī)的一個(gè)串口擴(kuò)展為三個(gè)獨(dú)立的全雙工串口，并且三個(gè)串口的波特率達(dá)到了 采用通用的 1 個(gè)起始位、8 個(gè)數(shù)據(jù)位、 1個(gè)停止位。 芯片功能介紹◆實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有計(jì)算 2100 年之前的年、月、周、日、時(shí)、分、秒的能力，同時(shí)還有閏年的調(diào)整能力；◆318位暫存數(shù)據(jù)儲存 RAM；◆串行 I/O 方式使得管腳數(shù)量最少；◆寬范圍工作電壓：～；◆工作電流：，小于 300uA；◆讀寫時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時(shí)，有兩種傳輸方式：單字節(jié)傳送或者多字節(jié)傳送；◆8 腳 DIP 封裝或可先 8 腳 SOIC封裝；◆簡單的 3 線接口，與 TTL 兼容（Vcc=5V） ；◆可選擇的工作溫度范圍較廣：40～+85 攝氏度； 引腳及其電路連接DS1302 及圖 ◆XX2 接標(biāo)準(zhǔn)的 的晶振引腳；◆GND：接地端；◆SCLK：串行時(shí)鐘，RST 復(fù)位引腳，I/O 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳；◆VccVcc2：電源供電管引腳；1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16 DS1302 引腳圖圖 DS1302 電路連接圖 串口的擴(kuò)展在采集模塊和網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備之間有一個(gè)中間設(shè)備，讓它具有承上啟下的功能，一是接受采集模塊的數(shù)據(jù)，另外把從采集模塊中的數(shù)據(jù)接收后發(fā)送上傳到網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備， 從而讓網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的上網(wǎng)發(fā)送。DS1302是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對年、月、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能 ，時(shí)鐘還可以通過 AM/PM 來決定采用什么時(shí)制。 將時(shí)鐘放于集中器上還有利于上位機(jī)對時(shí)鐘進(jìn)行精確定時(shí)。所以在電表安裝時(shí)鐘和在集中器上安裝時(shí)鐘，我們選擇了后者。GND：接地Vcc：電源正極1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15 時(shí)鐘模塊時(shí)間信息對于自動(dòng)抄表系統(tǒng)而言是不可或缺的。B：反相接收器輸入與反相驅(qū)動(dòng)器輸出。RE：接收器輸出使能端，若 DE 為高，驅(qū)動(dòng)輸出 A 和 B 有效，器件作線驅(qū)動(dòng)器用（發(fā)送） ；若 DE 為低，它們呈高阻態(tài)，這時(shí) RE 為低，器件作線接收器使用（接收） 。 芯片MAX485芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)的差分平衡性收發(fā)器芯片，集成片包含一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)收發(fā)器，適用于 RS485通信標(biāo)準(zhǔn)。所以這里，我們考慮采用 RS485 串行標(biāo)準(zhǔn)來完成采集模塊到上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸問題。標(biāo)準(zhǔn)通信接口電路的主要性能參數(shù)見表 表 標(biāo)準(zhǔn)通信接口電路的主要性能參數(shù)RS232 RS423A RS422A RS485操作方式 單端 單端 差分 差分最大線纜距離 15m 600m 1200m 1200m最大數(shù)據(jù)速率（bps)12m —— 300K 10M 10M120m —— 10k 1M 1M1200m—— 3K 100K 100K可連接臺數(shù)1 臺驅(qū)動(dòng)器1 臺接收器1 臺驅(qū)動(dòng)器10 臺驅(qū)動(dòng)器1 臺驅(qū)動(dòng)器10臺接收器1 臺驅(qū)動(dòng)器32 臺接收器 標(biāo)準(zhǔn)接口RS485為半雙工，在某一時(shí)刻，一個(gè)發(fā)送另一個(gè)接收，用于多站互連時(shí)，可以節(jié)省信號線，便于數(shù)據(jù)的傳輸。采取以上措施，可以較好的提高 WDT 的穩(wěn)定性，有利于系統(tǒng)的正常運(yùn)行。圖 X5045 的電路連接1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13如何保證 WDT正常運(yùn)行也是一個(gè)關(guān)鍵問題，要針對 WDT 失效的原因，采取多種措施，防止失效，從而進(jìn)步提高系統(tǒng)的可靠性：（1）盡量減少干擾源的存在，并且降低不可去除干擾的影響，如電源電壓的波動(dòng)、尖峰、浪涌等，他們都是強(qiáng)度比較大的干擾源，要加強(qiáng)過濾與去除；（2）對本機(jī)任務(wù)進(jìn)行分流，合理的配置 CPU 的操作任務(wù)，能在上位機(jī)運(yùn)行的功能，一般應(yīng)放在上位機(jī)運(yùn)行，因?yàn)樯衔粰C(jī)的運(yùn)行環(huán)境良好，便于控制，從而減少本機(jī)出錯(cuò)的概率；（3）對地址指針、過程控制程序中判斷轉(zhuǎn)換的條件狀態(tài)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)備份， 當(dāng)由于數(shù)據(jù)被改而使 WDT 失效時(shí)， 可以從過備份 RAM 中恢復(fù)這些關(guān)鍵數(shù)據(jù) ，從而也使得系統(tǒng)恢復(fù)。 中的看門狗對系統(tǒng)提供保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時(shí)間時(shí)， 電路中的看門狗將通過 RESET 信號向 CPU 作出反應(yīng)。（5）SCK：串行時(shí)鐘，串行時(shí)鐘的上升沿時(shí)通過 SI 引腳進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，下降沿通過 SO引腳進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。（3）WP：寫保護(hù)，當(dāng) WP 引腳是低電平時(shí)，向 X5045 中的寫操作被禁止，但是其它的功能正常，當(dāng)引腳是高電平時(shí)，所有操作正常，包括寫操作，如果在 CS 是低的時(shí)候，WP 變?yōu)榈碗娖剑瑒t會中斷向 X5045 中寫的操作，但是，如果此時(shí)內(nèi)部易失性周期已經(jīng)初始化了，WP變?yōu)榈碗娖讲黄鹱饔??？撮T狗輸入，在看門狗定時(shí)1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12器超時(shí)并產(chǎn)生復(fù)位之前， 一個(gè)加載 WDI 引腳上的由高到低的電平的變換將復(fù)位看門狗定時(shí)器。◆可選時(shí)間的看門狗定時(shí)器；◆Vcc 的降壓檢測和復(fù)位檢測；◆五種標(biāo)準(zhǔn)的開始復(fù)位電壓；◆使用特定的編程順序即可對低壓電壓檢測和復(fù)位開始電壓進(jìn)行編程；1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11◆復(fù)位電壓可以低至 Vcc=1V；◆省電特性： 在看門狗打開時(shí)， 電流小于 50uA； 在看門狗關(guān)閉時(shí)， 電流小于 10uA ；在讀操作時(shí)候，電流小于 2mA；◆具有數(shù)據(jù)的塊保護(hù)功能，可以保護(hù) 1/4,1/2 全部的 EEPROM，當(dāng)然也可以設(shè)置不保護(hù)狀態(tài)；用指令允許寫操作寫保護(hù)引腳；時(shí)鐘可達(dá) ；◆短的編程時(shí)間，16 字節(jié)的頁寫模式，寫時(shí)器件內(nèi)部自動(dòng)完成，典型的器件寫周期 5ms.“喂” 狗 信 號 檢 測數(shù)據(jù)保護(hù)邏輯狀 態(tài) 寄 存 器看 門 狗 定 時(shí)器 復(fù) 位看 門 狗 及 其定 時(shí) 器復(fù) 位 時(shí) 基上 電 復(fù) 位 和降壓復(fù)位生成上 電 復(fù) 位邏 輯 控 制命 令 解 碼控 制 邏 輯數(shù) 據(jù) 寄 存 器3 K bits2 K bits1 K bitsV tripR ESETV C CS IS OS C KC S / WDIW P圖 X5045 內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖本器件將四種功能融為一體，上電復(fù)位控制，看門狗定時(shí)器，降壓管理以及具有模塊功能的串行 EEPROM，有助于簡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，減少印制板的占用面積 ，提高可靠性。其電路結(jié)構(gòu)圖如圖 所示，八引腳封裝。它集中了三種功能：看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控、和 EPROM 組合在單個(gè)封裝內(nèi)。外部不擴(kuò)展而單片機(jī)應(yīng)用時(shí)，則作為一般的雙向 I/O 口用。P0 口每一個(gè)引腳可以帶 8 個(gè)TTL 門電流；P1 口 （～） 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口 （準(zhǔn)雙向并行 I/O 口） ，其輸出可以帶 4 個(gè)TTL 門電流。在訪問外部程序存儲器讀取指令碼時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生二次 PSEN 信號，在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令時(shí)，不產(chǎn)生 PSEN 信號，在訪問外部數(shù)據(jù)時(shí)，亦不產(chǎn)生 PSEN 信號；（9）P0、PPP3 口P0 口（～）是一個(gè) 8 位漏極開路雙向I/O 端口，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)時(shí) ，它是地址總線（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。 此外， 在程序代碼燒錄至 89C51 內(nèi)部 EPROM 、89C51 內(nèi)部 FLASH 時(shí)，可以利用此引腳來輸入提供編程電壓（AT89C51 為 12V） ；（8）PSEN：此為“Program Store Enable”的縮寫。（7）EA/Vpp.：該引腳為低電平時(shí)，則讀取外部的程序代碼（存于外部 EPROM ）來執(zhí)行程序，在 8051 中，EA 引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存儲空間 。另外，該引腳被略微拉高。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， 將跳過一個(gè) ALE 脈沖。在 FLASH 編程器件，此引腳用于輸入編程脈沖。 當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，則此引腳接外部振蕩信號的輸入；（5）RST：AT89C51 的復(fù)位信號輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對芯片復(fù)位時(shí)，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89C51 便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項(xiàng)工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)部均被設(shè)為已知狀態(tài)；（6）ALE/PROG:ALE 是英文“ADDRESS LATCH ENABLE”的縮寫，表示地址鎖存允許信號。它采用外部振蕩時(shí)，該引腳應(yīng)接地；（4）XTALI2：接外部晶振的一個(gè)引腳。 芯片主要引腳介紹[9][10]圖 AT89C51 外形引腳（ 1）VCC：AT89C51 電源正極輸入，接＋５V 電壓；（2）GND：電源接地端；（3）XTAL1：接外部晶振的一個(gè)引腳。1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8◆與 MCS51系列的單片機(jī)相容；◆片內(nèi)集成 4Kr FLASH 存儲器，可反復(fù)編程/擦除 1000 次；◆全靜態(tài)設(shè)計(jì)，時(shí)鐘頻率范圍為 0～24MHz；◆32 條可編程的 I/O 口線；◆1288 字節(jié)的內(nèi)部的 RAM；◆芯片有 2 個(gè)十六位計(jì)數(shù)器（計(jì)時(shí)器） ；◆共有5個(gè)中斷源，2 個(gè)中斷優(yōu)先級；◆可編程串口通道；◆具有4種工作模式的全雙工串行口；◆低功耗的待機(jī)工作模式和掉電工作模式；◆片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；AT89C51 是一種性價(jià)比高，功能先進(jìn)的 8 位微處理器，在許多的嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用， 尤其是內(nèi)部 4K 字節(jié)的 EPROM 為使用者提供了很大的方便 ，當(dāng)應(yīng)用程序較小時(shí)，不用為 CPU 添加外擴(kuò)的 ROM。 CPU 的選型 是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，它直接影響系統(tǒng)的性能。 抄表系統(tǒng)的各功能模塊設(shè)計(jì)這是整個(gè)抄表部分的核心部分，由圖 可知，主要由 CPU（MCU） 、時(shí)鐘模塊、電能采集和計(jì)數(shù)模塊、顯示模塊、串口擴(kuò)展模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、監(jiān)控模塊等組成。，有定時(shí)抄送和隨時(shí)抄送兩種模式；定時(shí)抄送，即上位機(jī)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的時(shí)間，查詢各脈沖采集計(jì)數(shù)模塊中的數(shù)據(jù)；隨時(shí)抄送，指在某種特殊情況下，需要單獨(dú)的對某一用戶進(jìn)行復(fù)查等。C P U串 口 擴(kuò) 展 模 塊數(shù) 據(jù) 傳 輸 模 塊監(jiān) 控 模 塊時(shí) 鐘 模 塊電 能 采 集 模 塊L E D 顯 示 模 塊圖 抄表系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)的整體工作流程如下：，存儲于內(nèi)部的 RAM 中。1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7第 3 章 抄表系統(tǒng)的模塊功能設(shè)計(jì) 抄表系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)在了解國內(nèi)外現(xiàn)有的產(chǎn)品特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，為了使抄表器的功能更加完善， 設(shè)計(jì)的抄表器具有計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理、電量及其狀態(tài)的顯示、與控制中心通訊等基本功能。 本章小結(jié)本章闡述了電表遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的功能目標(biāo)和設(shè)計(jì)原則， 提出遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖，并分別闡述了遠(yuǎn)傳基表、采集器、集中器在系統(tǒng)中的位置、功能以及設(shè)計(jì)構(gòu)想。 且兩級分布式測控系統(tǒng)擴(kuò)大了系統(tǒng)的應(yīng)用能力同時(shí)也增加了管理者的管理能力