【正文】 種 類 似于路由器的獨立又備 ,也可以與 GSM中的 MSC集成在一起。 GSN具有移動路由管理功能 ，它可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) ,并可以連到 GPRS寄存器。 ， GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖 GPRS網(wǎng)絡(luò)是對 GSM的平滑升級 ,通過在 GSM系統(tǒng)的無線側(cè)新增 PCU Packet Control Unit)作為分組接入和控制單元 ，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)新增 SGSN(Serving GPRS Support Node)和 GGSN(Gateway GPRS Support Node)實施用戶管理和分組支撐 ，將電路交換系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)合二為一 ,從而實現(xiàn)系統(tǒng)資源的有效利 用，拓展系 統(tǒng)功能。它支持 TCP/IP協(xié)議 ,是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng) ,無需經(jīng)過 PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接 ,就可直接將數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式與 Inter互傳。 GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱 ,構(gòu)建在 GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上 ,對原有的 GSM網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和無線系統(tǒng)的設(shè)備及功能進行了升級和增強 ,被稱為 。數(shù)據(jù)通信的設(shè)計要綜合考慮地理環(huán)境、用戶用能行為、技術(shù)水平、管理體制和投資成本等因素。 VCC電源端 ,一般接+5V。 A同相接收器輸入和同相驅(qū)動器輸出。當(dāng) DI： 0，有 A： 0， B： 1，當(dāng) DI： 1則 A： 1， B： 0。若驅(qū)動器輸出有效 ,器件作為線驅(qū)動器 用 ,反之作為線接收器用。 DE驅(qū)動器輸出使能端。若 A比 B大 200mV,RO為高 ,反之為低電平。 MAX481/483/485/487為 8引腳封裝 ,其引腳分布與典型工作電路如圖所示引腳功能說明如下。 VCC,電源端 ,一般接 +5V 。 A 同相接收器輸入和同相驅(qū)動器輸出。當(dāng)無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 18 DI： 1，則 A： 1， B： 0。 DI驅(qū)動器輸入端。若 DE： 1驅(qū)動器輸出 A和 B有效 ,若 DE： 0則它們呈高阻態(tài)。 RE為低時 ,RO有效 ,為高時 ,RO呈高阻狀態(tài)。若 A比 B大 200mV,RO為 ,反之為低電平。 MAX481/483/485/487為 8引腳封裝 ,其引腳分布與典型工作電路如圖所示 ,引腳功能說明如下。邏輯“ 1”以兩線間的電壓差為 +(2~6)V表示 ,邏輯“ 0”以兩線間的電壓差為 (2~6)V表示。但必須注意 ,收發(fā)器只有在共模電壓不超過一定范圍 :7— 12V,的條件下才能正常工作。 RS485是一個電氣接口規(guī)范 ,它規(guī)定了平衡驅(qū)動器和接收器的電器特性而沒有規(guī)定插件傳輸電纜和通信協(xié)議。因此 ,RS485更適合短距離的 數(shù)據(jù)傳輸。因為 RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò) ,一般只需二根連線 ,所以 RS485接口均采用屏蔽平衡雙絞線傳輸。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 17 第六章 電能表與抄表集中器的紐帶 RS485 總線 RS485簡介 RS485是 1983年電子工業(yè)協(xié)會 (EIA)為了擴展 RS422的應(yīng)用范圍在其基礎(chǔ)上制定的標準 ， RS485 接口在總線上是容許連接多達 32 個收發(fā)器 ，可以擴展到 128或 256個。 無論是當(dāng)前地址讀還是指定地址讀后的系列讀 ,存在頁內(nèi)回卷的問題。該操作首先要通過 1 個寫入讀出數(shù)據(jù)的地址操作 ,習(xí)慣上稱為偽啟動 ,在得到操作的當(dāng)前地址后 ,再進行與當(dāng)前地址讀一樣的操作。其操作格式只需提供讀命令后數(shù)據(jù)即被讀出。對于讀操作不存在寫周期需延時等待 的問題 ,即在發(fā)生一次讀操作后可以馬上再進行讀寫操作。這里同樣存在單字節(jié)和雙字節(jié)存儲器單元地址的問題。在發(fā)出停止條件后，對于這類非易失性的存儲器，都要經(jīng)歷一個寫周期后才能再次對該芯片進行操作。 ① 字節(jié)寫 字節(jié)寫的過程包括啟動條件、寫入器件地址、存儲器單元地址、寫入數(shù)據(jù)以及停止條件。 接口工作時序 有關(guān) AT24C 的啟動條件、停止條件、應(yīng)答信號、非應(yīng)答信號、數(shù)據(jù) 的傳輸、數(shù)據(jù)的接 收等時序 由于 AT24C 是標準的器件詳見部分。顯然 2跟 I2C 總線上最多可以掛接 2 個 AT24C08 或 1個 AT24C16。 對于 AT24C04，由于存儲器單元尋址時存在高位地址 A8 位 ，此時 A8將借用器件地址的 A0位 ，由于 A0 位懸空處理 ，因此， 2 根 I2C 總線上最多可以掛接 4個 AT24C04。因此 2 根 I2C 總線上最多可以掛接 8個 AT24C01/02 器件。 在訪問 I2C 器件時 ，緊跟在器件地址后要訪問存儲器單元地址， 對于 AT24C01/02，單個字節(jié)的存儲器地址已經(jīng)足夠表示想要訪問的任何一個存儲器空間。 AT24CXX 的工作原理 器件地址 ，對于掛接在 I2C 總線上的多個 I2C 器件 ， CPU 訪問其中的某個器件時 ，首先是匹配器件地址，在器件地址中還包含了訪問該器件的讀寫方向。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 14 ● VCC，電源端。 WP=1 時，只能讀存儲器。 ● WP，寫保護引腳 。在上升沿時寫入 E2PROM 數(shù)據(jù)，在下降沿時 輸出E2PROM 數(shù)據(jù)。 AT24CXX 的引腳說明 AT24CXX的典型封裝引腳如圖 。數(shù)據(jù)保存壽命達 100 年以上。對于不具備 I2C 總線硬件接口的有些單片機來說為了檢測起始和終止信號 ，必須保證在每個時鐘周期內(nèi)對數(shù)據(jù)線 SDA 采樣兩次。如果產(chǎn)生重復(fù)起始條件而不產(chǎn)生停止條件，總線就會一直處于忙的狀態(tài)。 圖 41： 起始信號 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 11 停止位時序 ，當(dāng) SCL 位為高位時 ， SDA 線由低到高的轉(zhuǎn)換。啟動信號是一種電平跳 變時序信號 ，而不是一個電平信號。在傳輸數(shù)據(jù)開始前，主控器件應(yīng)發(fā)送起始位，通知從器件做好接收準備，在傳輸數(shù)據(jù)結(jié)束時，主控器件應(yīng)發(fā)送停止位，通知從器件停止接收。 I2C 總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口 在數(shù)據(jù)的傳輸過程中 ，必須確定數(shù)據(jù)傳送的其實和結(jié)束。主機是初始化總線的數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸?shù)臅r鐘信號的器件。很明顯，LCD 驅(qū)動器只是一個接收器，而存儲器則既可以接收又可以發(fā)送數(shù)據(jù)。兩線 ―― 串行數(shù)據(jù)（ SDA）和串行時鐘 （ SCL）線在連接到總線的器件間傳遞信息。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。顏色 有紅，綠，藍，黃等幾種。位數(shù)有半位， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 8， 10 位等等 ....， led 數(shù)碼管根據(jù) LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解 LED 的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 9 LED 數(shù)碼管 led 數(shù)碼管（ LED Segment Displays）是由多個 發(fā)光二極管 封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連 接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。串行通信有同步和異步之分， 這 可以用硬件或通用串行收 發(fā) 器 件來實現(xiàn) 。 I/O 是 單 片機的重要 資 源，也是衡量 單 片機功能的重要指 針 之一。并行 輸 入 /輸 出 （ I/O）口 :通常 為獨 立的 雙向 口，任何口既可以用作 輸 入方式，又可以作 輸 出方式，通過軟 件 編 程 來設(shè) 定。 是 單 片機的核心 單 元，通常由算 術(shù)邏輯運 算部件 ALU和控制部件構(gòu)成。 C 。 C 和 40 176。多種封裝形式，額定從 40 176。 主復(fù)位 ( MR________) 輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效 ，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。 74HC164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器 ，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。 圖 22： 三相有功功率測量原理示意圖 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 7 AD7755 有關(guān)電路 核心芯片，分流器，分壓電路，基本電壓源，保護電路，光電耦合器輸出電路 。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 6 4， AD7755 是對 ESD(靜電放電 )敏感的器件 ,在人體和測試設(shè)備上的靜電荷很容易累計高達 4000V,并在沒有察覺的情況下被放電 ,雖然有 ESD保護電路 ,但高能量的放電仍能造成器件的永久性損壞 ,因此應(yīng)該采取靜電放電預(yù)防措。 3， CF 的輸出即使在穩(wěn)定負載條件下仍然隨時間變化 ,這種變化是由于瞬時有功功率信號中的 cos2ω t 引起的 .CF 以高頻輸出時 ,對瞬時有功功率進行累加完成頻率轉(zhuǎn)換的過程 ,累加時間較短 ,減弱了對 cos2ω t 的平均作用 ,部分瞬時功率信號成分通過了數(shù)字 — 頻率轉(zhuǎn)換器 ,解決辦法是 CF 的輸出頻還應(yīng)該用頻率計數(shù)器進一步平均 ,消除紋波。 額 ADE7755 單相表計量 原理框圖 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 5 圖 21 AD7755 面臨的問題及注意事項 1，在某些特殊場合的使用過程中 ,有時會出現(xiàn) AD7755 的 CF和 F1/F2 兩個輸出有不同步現(xiàn)象 ,這是由于在負載電流小于國際標準 IEC1036 和國家標 GBN7215規(guī)定的啟動電流時 (AD7755 的啟動電流要小于標準規(guī)定的啟動電流 ),AD7755 的CF端的工作方式和 F1/F2 端的工作不完全相同 ,F1/F2 端可能會處于工作和不工作之間 ,導(dǎo)致兩端口輸出不完全一致 ,按標準規(guī)定 ,負載電流小于啟動電流 ,電 能表可以不作計量 ,因此雖然不同步但輸出結(jié)果都符合國家標準。內(nèi)部相位匹配電路使電壓和電流通道的相位始終是匹配的 ,無論通道 1 內(nèi)的高通濾波器（ HPL）是接通的還是斷開的。在 AVDD 上升到 4V 之 前 ,ADE7755 一直保持在復(fù)位狀態(tài)。引腳CF 以較高頻率形式輸出有功功率瞬時值 ,用于校驗或與 MCU 接口。 ADE7755 只在 ADC 和基準源中使用模擬電路 ,所有其它信號處（如相乘和濾波）都使用數(shù)字電路 , 這使 ADE7755 在惡劣的環(huán)境條件下仍能保持極高的準確度和長期穩(wěn)定性。在各種負載條件下提供低頻（ F1/F2）和高頻（ CF）同步輸出。兩通道之間的增益校準在器件外部進行調(diào)整。這種信號處理方法可在隨環(huán)境條件和時間變化的很大范圍內(nèi)提供優(yōu)異的穩(wěn)定性和精度。 ADE7755 中使用的唯一模擬電路是 ADC 和參考電壓電路。它可提供基于輸電線電壓和電流計算的瞬時有功功率和平均有功功率。電流通道中的 HPF 濾掉電流信號中的直流分量 從而消除了由于電壓或電流失調(diào)所造成的有功功率計算上的誤差。 AD7755 的模擬輸入結(jié)構(gòu)具有寬動態(tài)范圍 ，大大簡化了傳感器接口可以與傳感器直接連接。內(nèi)部的空載閾值特性保證 AD7755 在空載時沒有潛動。當(dāng) AVDD降到 4V一下 AD7755 也被復(fù)位 ，此時 F1， F2 和 CF 都沒有輸出。引腳 CF 以較高頻率形式輸出有功功率瞬時值 ，用于校驗或與 微控制器接口。 AD7755 只在 ADC 和基準源中使用模擬電路 ，所有其它信號處理都使用數(shù)字電路，這使 AD7755 在惡劣的環(huán)境條件下仍能保持極高的準確度和長期穩(wěn)定性。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 3 第二章 脈 沖輸出的電能計量集成電路 論述 AD7755 是一種高準確度電能測量集成電路 ，其技術(shù)指標超過了 IEC1306 規(guī)定的準確度要求。 解決在生活中因違章使用大功率電器，使電路超負荷供電，從而造成電路老化引起火災(zāi)事故。本課題研究的功能電能表能夠讓居民可以方便的完成電量繳費，用戶對用電量更加清晰明了。多功能電能表是指具有多功能、智能化等功能的新式電表，是智能電網(wǎng)的基本設(shè)備之一。為此我國在“十二五規(guī)劃”中提出建設(shè)“智能電網(wǎng)” 的解決方案 ，實現(xiàn)電網(wǎng)、計算機網(wǎng)、電信網(wǎng)三網(wǎng)融合。 100 多年來隨著電力系統(tǒng)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及電能管理系統(tǒng)的 不斷完善電能表的結(jié)構(gòu)和性能也經(jīng)歷了不斷更新、優(yōu)化的發(fā)展過程。電能表又俗稱電度表或千瓦時表。 所謂多功能電能表是指除計量有功（無功）外還具有分時、測量需量等兩種以上的功能，并能顯示，存儲和輸出數(shù)據(jù)的電能表 本課題研究的功能電能表能夠讓居民可以方便的完成電量繳費 ，用戶對用電量更加清晰明了 。 伴隨著我國工業(yè)化進程的前進步伐 ，工業(yè)及居民用電急劇增加，龐大的供電網(wǎng)絡(luò)給用電管理單位帶來了巨大挑戰(zhàn)，也給居民、工廠帶來了諸多不便。在這些轉(zhuǎn)換中所消耗的電能為有功電能。電能可以轉(zhuǎn)換成各種能量。計算機將用戶提前購買的電量寫入電能表中，當(dāng)電量減到 0 時，P4， 動作切斷供電 。 CPU 用于分時計費和處理各種輸入輸出數(shù)據(jù)，通過串行接口將專用電能芯片的數(shù)據(jù)讀出，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時段完成分時有功電能計量和最大需量計量功能，根據(jù)需要顯示各項數(shù)據(jù)、通過紅外或 RS485 接口進行通訊 傳輸，并完成運行