【正文】 的感應(yīng)式電能表有著很大的差別?！　⊥ǔＮ覀儼阎悄茈姳碛?jì)量一度電時(shí)A/D轉(zhuǎn)換器所發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)稱(chēng)之為脈沖常數(shù)，對(duì)于智能電表來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)比較重要的常數(shù)，因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器在單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)出脈沖數(shù)個(gè)的多少，將直接決定著該表計(jì)量的準(zhǔn)確度。2 智能電能表的設(shè)計(jì)方法 智能電能表的硬件組成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(jìn)行設(shè)備的擴(kuò)展如程序存儲(chǔ)器ROM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、鍵盤(pán)、顯示器、報(bào)警裝置和通信口。 智能電能表硬件原理圖智能電能表實(shí)際上是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它是具有微處理器或微控制器的，并有標(biāo)準(zhǔn)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(cè)參量通過(guò)傳感器將非電量變換成電量，然后經(jīng)過(guò)信號(hào)處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后變?yōu)槲⑻幚砥髂苤苯幼R(shí)別的數(shù)字信號(hào)。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(pán)輸入的命令后，不需經(jīng)過(guò)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(jī)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(shí)間，它幾乎可以完成任何任務(wù)，數(shù)據(jù)處理和控制是微處理器的兩個(gè)主要用途。 傳感器傳感器是將外界輸入的被測(cè)量信號(hào)變換成電信號(hào)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(jìn)一步加工處理，傳感器的輸出往往總是電信號(hào)。 信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理裝置是通過(guò)電子線路來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)處理，一般包括放大、濾波、整形、檢波、信號(hào)轉(zhuǎn)換等功能環(huán)節(jié)。信號(hào)調(diào)理可以改善信號(hào)質(zhì)量，還可以補(bǔ)償傳感器的非線性，提高信噪比，增強(qiáng)信號(hào)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(hào)不是頻率量而是數(shù)字碼時(shí)，才用到A/D轉(zhuǎn)換器。根據(jù)信號(hào)對(duì)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(shí)時(shí)性要求，對(duì)快速信號(hào)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(yīng)根據(jù)計(jì)算機(jī)的接口特性選擇輸出狀態(tài)。在D/A轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)中主要考慮的問(wèn)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(mǎn)足D/A轉(zhuǎn)換的技術(shù)要求:在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特性上應(yīng)滿(mǎn)足接口方便，外圍電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉等要求。目前國(guó)際上采用的智能電能表的標(biāo)準(zhǔn)接口有GPIB，RS232等,本設(shè)計(jì)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(shù):2. PCI總線PCI總線技術(shù)為CPU和板上外設(shè)之間提供方便的高速通信連接，工作頻率為33MHz()。從理論上來(lái)說(shuō)，可以有多達(dá)256個(gè)PCI功能器件同時(shí)掛到一個(gè)PCI總線上。價(jià)廉的PCI芯片組和廣泛應(yīng)用的PCI外設(shè)可以促使PCI總線成為嵌入式領(lǐng)域的事實(shí)上的總線標(biāo)準(zhǔn)。它為所有的USB外設(shè)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(shí)間的應(yīng)用包括PC電話(huà)和其他語(yǔ)音及視頻通信應(yīng)用。4. 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(shè)串行總線而設(shè)計(jì)的。纜線越長(zhǎng)它所能夠處理的數(shù)據(jù)率就越低。 智能電能表的軟件設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)。智能電能表的軟件設(shè)計(jì)需要有一個(gè)細(xì)致全面的過(guò)程。在此基礎(chǔ)上寫(xiě)出軟件的功能流程圖，程序流程圖。查錯(cuò)和調(diào)試是智能電能表軟件設(shè)計(jì)中找出并改正邏輯錯(cuò)誤或與硬件有關(guān)的程序錯(cuò)誤的關(guān)鍵。 智能電能表的典型結(jié)構(gòu)圖、鍵功能程序和系統(tǒng)控制程序。 智能電能表的抗干擾方法智能電能表是以微處理器為核心的微機(jī)測(cè)量控制系統(tǒng)，因此智能電能表在許多場(chǎng)合都是與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)或DCS(集散控制系統(tǒng))聯(lián)系在一起的。微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)在智能電能表的抗干擾技術(shù)中是同樣適用的，主要分為硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。竄入智能電能表的干擾，其頻譜往往很寬，且具有隨機(jī)性，采用硬件抗干擾方法，只能抑制某個(gè)頻率段的干擾，仍有一些干擾會(huì)侵入系統(tǒng)。為確保CPU中的程序正常運(yùn)行，常常采用如下抗干擾措施:軟件濾波(數(shù)字濾波技術(shù))可以剔除模擬輸入信號(hào)中的虛假信號(hào)，求取真值； 除了可以使用硬件看門(mén)狗電路強(qiáng)制單片機(jī)從死機(jī)狀態(tài)回復(fù)到正常運(yùn)行外，還可以采用軟件看門(mén)狗電路或軟硬結(jié)合的看門(mén)狗技術(shù)。在T1中斷服務(wù)程序中對(duì)主程序進(jìn)行監(jiān)視；T0中斷監(jiān)視T1中斷。電子式電能表，也稱(chēng)為靜止式電能表，它也就是“電流和電壓在固態(tài)(電子)器件中作用而產(chǎn)生與瓦時(shí)數(shù)成比率輸出的儀表”。復(fù)費(fèi)率電能表是一種根據(jù)用電的峰時(shí)、平時(shí)、谷時(shí)各時(shí)段的設(shè)定值計(jì)算用戶(hù)總的用電量和峰時(shí)、平時(shí)、谷時(shí)的用電量的電能表，使供電局能實(shí)施峰時(shí)、平時(shí)、谷時(shí)各時(shí)段不同的計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。這也正好符合電力計(jì)費(fèi)系統(tǒng)提出的分時(shí)段計(jì)費(fèi)的要求。 電能表的總體方案設(shè)計(jì)此多功能復(fù)費(fèi)率電能表具有如下功能:1. 通過(guò)單片機(jī)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)本月、上月、上上月的各月電量，能存儲(chǔ)各月峰時(shí)、平時(shí)、谷時(shí)各時(shí)段的用電量，并能通過(guò)液晶顯示器顯示各自的數(shù)值；2. 具有欠壓斷電保護(hù)、欠費(fèi)停電保護(hù)功能；3. 具有在過(guò)電壓、過(guò)電流和欠壓斷電保護(hù)后用戶(hù)自己送電的功能；本次設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的整個(gè)電能計(jì)量系統(tǒng)主要由電能表構(gòu)成。 電能表硬件整體框圖。電能計(jì)量芯片根據(jù)其內(nèi)部的瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)電流計(jì)算瞬時(shí)功率，再輸出脈沖驅(qū)動(dòng)機(jī)械式計(jì)數(shù)器或者步進(jìn)電機(jī)計(jì)算用電電量。 電能表的控制芯片AT89C51 AT89C51引腳結(jié)構(gòu)圖AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)，很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案，： 單片微控制器、微處理器單片微控制器(microcontroller)是將計(jì)算機(jī)的基本環(huán)節(jié)如中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口等集成在一起，并能協(xié)調(diào)完成獨(dú)立控制、運(yùn)算等工作。隨著電子技術(shù)和制造工藝的飛速發(fā)展，單片微控制器行業(yè)百花齊放，并已滲入到人類(lèi)生活中的各個(gè)角落。GND：接地。當(dāng)P0口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口管腳寫(xiě)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，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(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，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(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。X1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 電能計(jì)量芯片在電子式電能表中使用得比較多的電能計(jì)量專(zhuān)用芯片有：CS546OA以及AD7755等等。這些增加的功能更加便于與微控制器接口，并能方便地實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率的測(cè)量和用電量累積等功能。 CS5460A的性能1. 能量數(shù)據(jù)精確度:在1000:%；2. 芯片功能:可以測(cè)量電能，I?U， 、和 ，具有電能與脈沖轉(zhuǎn)換功能；3. 通過(guò)串行EEPROM實(shí)現(xiàn)智能“自引導(dǎo)”，不需要微控制器；4. AC或DC系統(tǒng)校準(zhǔn)；5. 可驅(qū)動(dòng)機(jī)計(jì)度器/步進(jìn)馬達(dá)；6. 能量消耗小于12mw；7. 為分流傳感器提供優(yōu)化的接口；8. 具有相補(bǔ)償功能；9. 為單電源提供地參考信號(hào)；10. (最大溫漂60Ppm/ )；11. 具有簡(jiǎn)單的三線數(shù)字串行接口； CS5460A管腳說(shuō)明CS546OA芯片有24個(gè)引腳。并通過(guò)片內(nèi)的分頻單元的分頻得到相應(yīng)的時(shí)鐘頻率。CPUCLK:片內(nèi)振蕩器輸出引腳。SCLK:串行時(shí)鐘輸入引腳。在片內(nèi)與此引腳相連的是一個(gè)施密特觸發(fā)器，其允許通過(guò)具有慢上升時(shí)間的信號(hào)通過(guò)。SDO:串行數(shù)據(jù)輸出引腳。MODE:模式選擇引腳。當(dāng)為邏輯低電平時(shí)，CS546OA可與微處理器或微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。:中斷輸出引腳。:電能方向指示引腳。SDI:串行數(shù)據(jù)輸入引腳。VREFOUT:參考電壓輸出引腳。輸入此引腳的電壓作為調(diào)節(jié)器的參考電壓。VD+:正數(shù)字電源。VA+、VA:正模擬電源和負(fù)模擬電源。用于監(jiān)控模擬電源。當(dāng)此引腳電平為低時(shí)，CS5460A的所有內(nèi)部寄存器都被設(shè)置為缺省值。這使得片上模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓為O伏。 微控制器AT89C51與CS5460A的接口微控制器AT89C51與Intel系列的80C51微控制器的指令集和管腳兼容，微控制器內(nèi)有4K字節(jié)的可擦寫(xiě)閃爍只讀程序存儲(chǔ)器和256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。其工作原理同8031微控制器。在SPI總線上傳送的數(shù)據(jù)和命令字都是高位在先的方式傳送。CS546OA的片選引腳 接地，使其始終保持有效狀態(tài)。AT89C51的PP1P12引腳分別與CS5460A的SDI、SDO、SCLK引腳交換數(shù)據(jù)。CS5460A的復(fù)位引腳接AT89C51的P14，CS5460A的復(fù)位信號(hào)由AT89C51提供。電源電路負(fù)責(zé)給各個(gè)硬件模塊供電，以保證整個(gè)電能表的正常運(yùn)行。變壓器次級(jí)接二極管的作用是為后繼電路提供直流電壓(即起全波整流作用)。電源失效監(jiān)控引腳(PFMON)監(jiān)控模擬電源。 電壓電流采樣模塊在能量測(cè)量中使用電壓互感器和電流互感器與電力線隔離，減小電力線上交流信號(hào)中竄入CS5460A電壓、電流輸入通道的各種干擾信號(hào)。在采用互感器隔離措施后，CS5460A的數(shù)字接口不必再采用隔離技術(shù)。對(duì)于正弦曲線的交流信號(hào)，電壓/。25OmV=150mV，其在規(guī)定的25OmV范圍內(nèi)。計(jì)算電流增益Ki=15OmV/30A=。，在電流輸入通道中，電阻 有兩個(gè)作用:一是和配合與C1構(gòu)成一階低通濾波器，這個(gè)濾波器除了濾除遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)有用頻率的寬帶噪聲還作為抗混疊濾波器以阻止A/D轉(zhuǎn)換器接收高于其采樣頻率一半的輸入信號(hào)。 和的典型值取47O歐。 顯示模塊LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅，黃，藍(lán)，綠，白，七彩效果。通過(guò)電腦下flash、動(dòng)畫(huà)、文字等文件，或使用動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)個(gè)性化動(dòng)畫(huà)，播放各種動(dòng)感變色的圖文效果； 八段數(shù)碼管顯示器 八段LED數(shù)碼管顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成。LED數(shù)碼管顯示器有兩種不一樣的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起的，稱(chēng)之為共陽(yáng)極LED數(shù)碼管顯示器；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱(chēng)之為共陰極LED數(shù)碼管顯示器。共陰和共陽(yáng)結(jié)構(gòu)的LED數(shù)碼管顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。8個(gè)筆劃段hgfedcba對(duì)應(yīng)于一個(gè)字節(jié)（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二進(jìn)制碼就能表示欲顯示字符的字形代碼。如果是共陽(yáng)LED數(shù)碼管顯示器，公共陽(yáng)極接高電平，顯示“P”字符的