【正文】 。其中 A、 B（第 2 腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端， 2 個(gè)引腳按邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，共一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可并接。 C8051F360 單片機(jī)外接 8 片 74HC164 作為 8 位 LED 顯示接口，把單片機(jī)的 P1^0 作為數(shù)據(jù)輸出線， P1^1 作為移位時(shí)鐘脈沖。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。 共陰極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。根據(jù)發(fā)光字段的 不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。通常，公共陽(yáng)極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。 圖 14 74HC164 各引腳 數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱字段）構(gòu)成， 數(shù)碼管管腳如圖14 所示， 通過不同的組合可用 來顯示數(shù)字 0 ?字符 A ? F、 H、 L、 P、R、 U、 Y、符號(hào) “ ?” 及小數(shù)點(diǎn) “ ?” 。依此類推，每一個(gè)時(shí)鐘周期中都有一個(gè)串行數(shù)據(jù)輸出到D0，而其他的數(shù)據(jù)則不斷往高位移動(dòng)直到所有數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。如圖 14 所示。 （ 3）寫保護(hù) 當(dāng) WP 端連接到 Vcc， 24C04B/08B 可被用作串行 ROM，編程將被禁止， 并且整個(gè)存儲(chǔ)器是寫保護(hù)的。如果主器件在產(chǎn)生停止條件以前發(fā)送多于 16 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，地址計(jì)數(shù)器將循環(huán)，并且先接收到的數(shù)據(jù)將被覆蓋。接收到每一字節(jié)后，低四位順序地址指針位在內(nèi)部加 1。 （ 2）頁(yè)面寫 寫控制字節(jié)、字地址和第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)以與字節(jié)寫相同方式發(fā)送到24C04B/08B。 24C04B/08B 再次發(fā)出確認(rèn)信號(hào)，同時(shí)主器件產(chǎn)生停止條件。因此，主器件發(fā)送的下一個(gè)字節(jié)是字地址，并且它將被寫入到 24C04B/08B 的指針。 寫操作 （ 1）字節(jié)寫 主器件發(fā)出開始信號(hào)以后，主器件再發(fā)送四位器件碼、三位塊地址碼、以及邏輯低電平 R/W 位到總線上。當(dāng)檢測(cè) 1010 碼時(shí)，從器件在 SDA 線上輸出一個(gè)確認(rèn)信號(hào)。當(dāng) R/W 位為“ 0”時(shí)，則進(jìn)行寫操作。 控制字節(jié)的最后一位（ R/W）決定對(duì) 24C04B/08B 進(jìn)行讀或者寫操作。主器件利用 B1 和 B0 來選擇對(duì)存儲(chǔ)器中那兩個(gè)或 4 個(gè) 256 字塊進(jìn)行存取。對(duì)24C04B/08B 而言， B2 位無(wú)關(guān)緊要?？刂谱止?jié)的前四位由四位控制碼組成，當(dāng)控制碼為 1010時(shí)，對(duì) 24C04B/08B進(jìn)行讀和寫操作。在這 種情況下，從器件必須保持?jǐn)?shù)據(jù)線為高電平，以保證主器件能產(chǎn)生停止條件。當(dāng)然，建立和保持時(shí)間必須加以考慮。 注意，如果內(nèi)部編程周期正在進(jìn)行， 24C04B/08B 不產(chǎn)生任何確認(rèn)位。 （ 5）確認(rèn) 在接收到每一個(gè)字節(jié)后，當(dāng)尋址時(shí)，每一接收器件必須產(chǎn)生一個(gè)確認(rèn)位。盡管進(jìn) 行一次寫操作時(shí)，僅最后 16 個(gè)字節(jié)將被存儲(chǔ)。 每一次數(shù)據(jù)的傳送在開始條件下啟動(dòng)，在停止條件下結(jié)束。 在時(shí)鐘信號(hào)低電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須改變。所有的操作必須在停止以前結(jié)束。所有的命令必須在開始條件以后進(jìn)行。 （ 1）總線不忙（ A） 數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線保持高。 —— 數(shù)據(jù)傳送期間，無(wú)論何時(shí)時(shí)鐘線為高，數(shù)據(jù)線保持穩(wěn)定。但是工作于何種狀態(tài)由主器件決定。同時(shí) 24C04B/08B 作為從器件工作。若器件 接受數(shù)據(jù)，則定義器件為接收器。 24C04B/08B 支持雙向兩線總線和數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程。 （ 15）八腳 DIP、 8 引線或者 14 引線 SOIC 封裝。 （ 13） ESD 保護(hù) 4000V。 （ 11）可被用作串行 ROM。 （ 9）頁(yè)面寫周期的典型值為 2ms。 （ 7）自定時(shí)寫周期（包含自動(dòng)擦除）。 （ 5）兩線串行接口總線，與 I2CTM兼容。 （ 3）輸入端接有施密特觸發(fā)器和濾波器，用以抑制噪聲。 —— 電源條件下，等待電流典型值為 5uA。 （ 2）低功耗 CMOS 技術(shù)： —— 額定電流的典型值為 1mA。 24C04B/08B 提供標(biāo)準(zhǔn)的八腳 DIP、 8 引線或者 14 引線 SOIC 封裝?？稍陔娫吹偷? 的條件下工作，等待電流和額定電流分別僅為 5uA 和1mA。 24C04 芯片概述： Microchip 公司的 24C04B/08B 是 4K 或 8K 位電可擦除PROM。這些中斷源可通過分別設(shè)置專用寄存器 IE的位置位或清 0來控制每一個(gè)中斷的允許或禁止， IE也有一個(gè)總禁止位 EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。該串行口功能比較強(qiáng)，既可作為全雙工 異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位寄存器使用。 （ 2）并行 I/O 口 AT89S52 芯片內(nèi)部有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。 外部訪問允許，欲使 CPU僅訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（地址 0000HFFFFH），____EA 端必須保持低電平（接地）；如果 EA端為高電平（接 VCC端）， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。晶振電路如圖 。 設(shè)計(jì)中選用的晶振是 12MHZ XTAL1：振蕩反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 AT89C52 口資源分配： RST 是 AT89C52 的復(fù)位端口，復(fù)位電路如圖 所示。 （ 9）可編程串行 UART通道。 （ 7） 32個(gè)可編程 I/O口線。 （ 5）三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器。 （ 3） 1000次擦寫周期。 主要性能參數(shù)： （ 1）與 MCS51產(chǎn)品指令 和引腳完全兼容。 片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元 ，使得 AT89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案 。 器件采用了Atmel 公司高密度 、 非易失性存儲(chǔ)器技術(shù) 生產(chǎn) 制造，與 標(biāo)準(zhǔn) MCS－ 51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。多用戶電子式電能表硬件結(jié)構(gòu)總體框圖如圖一所示。整個(gè)電表采用分時(shí)方式，并通過八段數(shù)碼管輪流顯示用戶使用的電量數(shù)據(jù)。 三 設(shè)計(jì)內(nèi)容 硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)框架 圖一 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 總體概述：本文硬件設(shè)計(jì)主要由 MCU 模塊、顯示模塊、 AT24C16 掉電保護(hù)模塊部分組成。同時(shí)，基于 E2PROM 24C16 芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的掉電數(shù)據(jù)保護(hù)。 設(shè)計(jì)目的 （ 1）通過計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)多用戶電子式數(shù)碼顯示電能表的功能。 軟件設(shè)計(jì) 軟件 設(shè)計(jì)包括用 C8051F360單片機(jī)及匯編或 C語(yǔ)言編寫用戶電量顯示程序，并具有掉電保存功能。其中包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和程序調(diào)試兩部分。 電子式多用戶多功能電能表，具有測(cè)量精度高，過載能力強(qiáng)，功率消耗低，性能穩(wěn)定可靠，體積小，重量輕，操作方便；易于實(shí)現(xiàn)管理， 適應(yīng)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、民用等不同用戶群體用電 測(cè)量的 需求 。機(jī)械式電能表對(duì)安裝有嚴(yán)格的要求，若懸掛水平偏差大，將造成電能表的安裝位置與垂直的 角度不一，使電能計(jì)量失衡，造成計(jì)量不準(zhǔn)，慢走、停走、不走的結(jié)果。該電能表具有 八段數(shù)碼管 顯示，功耗低 ，掉電后自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 的特點(diǎn)。 電子式多功能多用戶電能表由于準(zhǔn)確度高、功能擴(kuò)展性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)多費(fèi)率和通信等一系列優(yōu)點(diǎn)，較好解決了機(jī)械表長(zhǎng)期以來難以解決的諸多問題，將會(huì)在現(xiàn) 代化電能計(jì)量與管理中逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。 微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展是電子式電能表迅速進(jìn)步、日益成熟的主要技術(shù)支撐。感應(yīng)系脈沖電能表仍采用感應(yīng)系電能表的測(cè)量機(jī)構(gòu)作為工作元件 ,由光電傳感器完成電能脈沖轉(zhuǎn)換 ,然后經(jīng)電子電路對(duì)脈沖進(jìn)行處理 ,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的測(cè)量。 25 一 前言 課題背景 電能表自誕生至今已有 100 多年的歷史，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 :由最初的感應(yīng)電能表 ,發(fā)展到后來的感應(yīng)系脈沖電能表 ,直至現(xiàn)在的純電子式電能表。 22 附錄 2 21 七 附錄