【正文】 序在所有的工作完成之后還要進行文件編制。再將程序流程圖的一列操作用機器碼或匯編語言或高級語言譯成處理器能處理的機器代碼。一般先是清楚的列出智能電能表系統(tǒng)各系統(tǒng)部件與軟件設計的有關特點，并進行定義和說明，以作為軟件設計的根據(jù)。相應的軟件有采集、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比其競爭技術由更大的技術互補性，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個器件。除了這些新的多媒體設備外，USB也用于傳統(tǒng)的I/O設備。USB特別適合于需要高數(shù)據(jù)率和易于即插即用的應用。 USB總線通用串行總線(USB)是一種外設總線標準。但由于總線負載問題，同一個PCI總線上只能掛4到8個器件。PCI對于連接到它上面的器件是具有即插即用的高速總線。在當今的信息化時代，用于其他信息裝置的通信技術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)動器與TTL電路連接必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換。 RS232C標準通信接口RS232C總線標準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置有通信接口，以便能夠?qū)崿F(xiàn)程控、方便地構(gòu)成自動測試系統(tǒng)。選擇D/A芯片時，主要考慮芯片的性能、結(jié)構(gòu)及應用特性。 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，將離散時刻輸出的控制信號轉(zhuǎn)換成為離散模擬信號，為實現(xiàn)智能控制創(chuàng)造了必要條件。在選用A/D時還應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)換器時應先根據(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行放大、反饋、濾波、積分、微分、存儲及遠距離傳送等操作。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作為智能電能表的核心，從而提高智能電能表的整體性能。微處理器鍵盤LCD/LEDA/D轉(zhuǎn)換信號調(diào)理傳感器被測量參量報警裝置ROM或EPROM或EEPROMSRAM或DRAM或NVSRAM或FLASHMemoryD/A驅(qū)動器模擬執(zhí)行裝置RS232（接口）智能電能表硬件設計各功能環(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。作為一個完整的智能電能表還應包括輸入通道和輸出通道。從而可以很方便地與計算機和其他儀器組成用戶需要的多種功能的自動測量系統(tǒng)，來完成更復雜的測試任務。 ⑦允許靈活地改變儀器的功能。 ⑤具有自診斷的能力，智能電能表若發(fā)生了故障，可以自檢出來，儀器本身還能協(xié)助診斷發(fā)生故障的根源。 ③能夠自動校準，智能電能表在使用前進行自動校準，在測量過程中進行校準，從而減少誤差。與傳統(tǒng)電能表相比，智能電能表具有以下幾個主要特點: ①測量精度高，可以利用微處理器執(zhí)行指令的快速性和A/D轉(zhuǎn)換的時間短等特點對被測量進行多次測量，然后求其平均值，就可以排除一些偶然的誤差與干擾，還可以通過數(shù)字濾波，剔除粗大誤差和隨機誤差的方法提高測量精度。以數(shù)字、字符、圖形等形式顯示各種狀態(tài)信息以及測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果。通過控制工/0接口電路進行數(shù)據(jù)采集，對數(shù)據(jù)進行預定的設置。 智能電能表的軟件部分主要包括監(jiān)控程序和接口管理程序兩部分。人機交換通道是人與儀器相互溝通的主要渠道，它主要由鍵盤、數(shù)碼撥盤、打印機、顯示器等組成。輸入通道和輸出通道用來輸入輸出模擬量信號和數(shù)字量信號，它們通常由傳感器元件、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等組成。 從結(jié)構(gòu)上來說，智能電能表是一個專用的微型計算機系統(tǒng)，它主要由硬件和軟件兩部分組成。第一章 智能電能表概述 智能電能表是以微處理器或微控制器芯片(如單片機)為核心的可以存儲大量的測量信息并具有對測量結(jié)果進行實時分析、綜合和做出各種判斷能力的儀器。智能電能表一般具有自動測量功能，強大的數(shù)據(jù)處理能力，進行自動調(diào)零和單位換算功能，能進行簡單的故障提示，具有操作面板和顯示器，有簡單的報警功能。 硬件部分主要包括信號的輸入通道，微控制器或微控制器及其外圍電路、標準通信接口、人機交換通道，輸出通道。微控制器及其外圍電路用來存儲程序、數(shù)據(jù)并進行一系列的運算和處理，通常包括程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、輸入輸出接口電路等組成。標準通信接口電路用于實現(xiàn)儀器與計算機的聯(lián)系，以使儀器可以接受計算機的程控指令，目前用于智能電能表的通信接口主要有GPIB、RS232C等。其中監(jiān)控程序面向儀器面板鍵盤和顯示器，通過鍵盤操作輸入并存儲所設置的功能、操作方式與工作參數(shù)。對數(shù)據(jù)存儲器所記錄的數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行各種處理。接口管理程序主要面向通信接口，其內(nèi)容是接受并分析來自通信接口總線的各種有關功能、操作方式與工作參數(shù)的程控操作碼，并通過通信接口輸出儀器的現(xiàn)行工作狀態(tài)及測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果，以響應計算機的遠控命令。 ②能夠進行間接測量，智能電能表可以利用內(nèi)含的微處理器通過測量幾種容易測量的參數(shù)，間接地求出某種難以測量的參數(shù)。 ④具有自動修正誤差的能力。 ⑥能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的控制功能。 ⑧智能電能表一般都配有GPIB或RS232等接口，使智能電能表具有可程控操作的能力。第二章 智能電能表的設計方法 智能電能表的硬件設計方法智能電能表中均含有微處理器或微控制器，在微處理器或微控制器的外圍進行設備的擴展如程序存儲器ROM、數(shù)據(jù)存儲器RAM、鍵盤、顯示器、報警裝置和通信口。智能電能表實際上是一個微型計算機系統(tǒng)，它是具有微處理器或微控制器的，并有標準總線接口的新型儀器。智能電能表的監(jiān)控程序固化在程序存貯器EPROM、ROM、EEPROM等中，被測參量通過傳感器將非電量變換成電量，然后經(jīng)過信號處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后變?yōu)槲⑻幚砥髂苤苯幼R別的數(shù)字信號。智能電能表的控制部分一般分兩種情況，一是微處理器接受鍵盤輸入的命令后，不需經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器，直接由接口輸出控制信息和數(shù)據(jù)信息，去控制一些執(zhí)行機構(gòu)。微處理器也是一種通用器件，如果給予足夠的外部支持電路和處理時間，它幾乎可以完成任何任務，數(shù)據(jù)處理和控制是微處理器的兩個主要用途。 傳感器傳感器是將外界輸入的被測量信號變換成電信號的元器件或裝置。傳感器能轉(zhuǎn)換信息存在的能量形式，通常是將其他能量形式轉(zhuǎn)換成電量形式，以便進一步加工處理，傳感器的輸出往往總是電信號。 信號調(diào)理信號調(diào)理裝置是通過電子線路來實現(xiàn)模擬信號處理，一般包括放大、濾波、整形、檢波、信號轉(zhuǎn)換等功能環(huán)節(jié)。信號調(diào)理可以改善信號質(zhì)量，還可以補償傳感器的非線性，提高信噪比，增強信號的環(huán)境抗干擾能力等。但并不是所有的輸入通道都要加入A/D轉(zhuǎn)換器，而是只有模擬量輸入通道，而且輸入微處理器的信號不是頻率量而是數(shù)字碼時，才用到A/D轉(zhuǎn)換器。根據(jù)信號對象的變化率及轉(zhuǎn)換精度要求，確定A/D轉(zhuǎn)換速度，以保證智能電能表的實時性要求，對快速信號必須考慮采樣/保持電路。不同A/D轉(zhuǎn)換器有不同的輸出狀態(tài)，應根據(jù)計算機的接口特性選擇輸出狀態(tài)。在D/A轉(zhuǎn)換接口設計中主要考慮的問題是D/A轉(zhuǎn)換芯片的選擇、數(shù)字量的碼輸入及模擬量的極性輸出、參考電壓電流源、模擬電量輸出的調(diào)整與分配等。在性能上必須滿足D/A轉(zhuǎn)換的技術要求:在結(jié)構(gòu)和應用特性上應滿足接口方便，外圍電路簡單，價格低廉等要求。目前國際上采用的智能電能表的標準接口有GPIB，RS232等,本設計采用RS232接口。邏輯0電平規(guī)定為+5~+15V之間，邏輯1電平是5V~15v之間。轉(zhuǎn)換芯片有MC1488，75188(從TTL到RS232C的電平轉(zhuǎn)換)。還有MAXIM的MAXZOZ、MAX232等等。它主要有這樣一些通信技術: PCI總線PCI總線技術為CPU和板上外設之間提供方便的高速通信連接，工作頻率為33MHz()。從理論上來說，可以有多達256個PCI功能器件同時掛到一個PCI總線上。價廉的PCI芯片組和廣泛應用的PCI外設可以促使PCI總線成為嵌入式領域的事實上的總線標準。它為所有的USB外設提供一種通用的連接，其數(shù)據(jù)率為12Mbits/S。需要保證帶寬和有限執(zhí)行時間的應用包括PC電話和其他語音及視頻通信應用。 IEEE1394高速串行總線IEEE1394是高速串行總線，其數(shù)據(jù)率為25400Mbits/s，它是作為通用外設串行總線而設計的。纜線越長它所能夠處理的數(shù)據(jù)率就越低。 智能電能表的軟件設計方法智能電能表硬件電路確定之后，儀器的主要功能由軟件實現(xiàn)。智能電能表的軟件設計需要有一個細致全面的過程。在此基礎上寫出軟件的功能流程圖，程序流程圖。查錯和調(diào)試是智能電能表軟件設計中找出并改正邏輯錯誤或與硬件有關的程序錯誤的關鍵。置A轉(zhuǎn)移同時，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)實現(xiàn)規(guī)劃。智能電能表在不同的應用場合所受到干擾也各不相同，當儀器在運行時所受到的干擾超過一定限度時就會嚴重影響智能電能表的可靠性，甚至嚴重影響工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，因此在設計智能電能表時要注意智能電能表的抗干擾設計。硬件抗干擾技術主要包括濾波技術(無源濾波和有源濾波)、去耦技術、屏蔽技術、隔離技術、接地技術等。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。軟件看門狗技術的基本思路是:在主程序中對T0中斷服務程序進行監(jiān)視。第三章 智能電能表的硬件設計電能表是一種計量某一段時間內(nèi)通過的電能的累積值的表計。這里主要介紹根據(jù)智能小區(qū)家庭型用戶電能計量系統(tǒng)的要求設計的一種智能型多功能復費率電能表。用經(jīng)濟手段鼓勵用戶在低谷時段用電。電子式的復費率電能表一般使用單片機對電能脈沖進行分時段計算處理，同時具有有效的參數(shù)設定。電能表部分應包括電流傳感器、電壓傳感器、電能計量芯片、顯示器件、按鍵開關時鐘/日歷芯片、看門狗電路、擴展數(shù)據(jù)存儲器以及用于通斷電控制用的小功率交流開關。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)變換成電能計量芯片所要求的輸入電壓和輸入電流范圍之內(nèi)。根據(jù)此方案設計的復費率電能表系統(tǒng)的硬件原理在以下幾節(jié)詳細說明。4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 　　數(shù)據(jù)保留時間：10年 　　三級程序存儲器鎖定 　　32可編程I/O線 　　5個中斷源 　　低功耗的閑置和掉電模式 　　GND：接地。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將