【正文】 樣的計(jì)量工具不斷出現(xiàn)在市場(chǎng)上。各種不同的計(jì)量工具所使用的計(jì)量方法也不一樣。CS5460實(shí)現(xiàn)功率測(cè)量和用STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量的方法是當(dāng)下比較成熟的計(jì)算方法。其中使用CS5460芯片設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單單相電度表可以用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電量數(shù)據(jù)采集和簡(jiǎn)單的功率計(jì)算，使用CS5460芯片設(shè)計(jì)的數(shù)字電表適用于住宅用電計(jì)量的最精確，并具成本效益的電表方案，打開(kāi)了電表設(shè)計(jì)的新領(lǐng)域，是下一代民用電表的理想產(chǎn)品和最好的工業(yè)解決方案。 關(guān)鍵詞：CS5460芯片。近幾年，國(guó)家連續(xù)出臺(tái)的多項(xiàng)與電能表行業(yè)發(fā)展相關(guān)的政策以及房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，為電能表需求的上升及保持行業(yè)發(fā)展的相對(duì)穩(wěn)定起到了一定的保障作用。住宅用電計(jì)量的最精確，并具成本效益的電表方案，打開(kāi)了電表設(shè)計(jì)的新領(lǐng)域，是下一代民用電表的理想產(chǎn)品和最好的工業(yè)解決方案。作為測(cè)量電能的專(zhuān)用儀表電能表，自誕生至今已有100多年的歷史。感應(yīng)系電能表是利用處于交變磁場(chǎng)的金屬圓盤(pán)中的感應(yīng)電流與有關(guān)磁場(chǎng)形成力的原理制成的。純電子式電能表的原理是采用電子電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量，所以電子式電能表的共同特點(diǎn)是采用乘法器，根據(jù)所依托的乘法器為模擬的還是數(shù)字的分為模擬乘法器型電子電能表和數(shù)字乘法器型電子電能表。城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造，使電工儀器儀表行業(yè)步入了快速發(fā)展的軌道，同時(shí)也為行業(yè)企業(yè)提供了一個(gè)科技創(chuàng)新的平臺(tái)，電工儀器儀表生產(chǎn)企業(yè)抓住機(jī)遇，通過(guò)對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的兼收并蓄，并高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)自主開(kāi)發(fā)了一系列高技術(shù)產(chǎn)品。國(guó)家城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造結(jié)束后，電工儀器儀表行業(yè)進(jìn)入了平穩(wěn)過(guò)渡期，出現(xiàn)了短暫的低潮，但行業(yè)的發(fā)展并未停滯，以華立集團(tuán)、寧波三星、林洋電子等為代表的行業(yè)企業(yè)在低谷中不斷拓寬服務(wù)領(lǐng)域，尋求新的發(fā)展空間，從而在競(jìng)爭(zhēng)中提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力.經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的凈化和洗禮，產(chǎn)品也發(fā)生了質(zhì)的變化，開(kāi)始從單純量的增長(zhǎng)向技術(shù)創(chuàng)新過(guò)渡，并步入高質(zhì)量、高技術(shù)、高附加值時(shí)代，生產(chǎn)模式逐步向集約化大規(guī)模轉(zhuǎn)變，核心競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)品出口主要以電能表、便攜式電表為主，出口輻射到幾十個(gè)國(guó)家。本次系統(tǒng)主要由前端電路調(diào)理模塊，電能表芯片CS5460模塊，單片機(jī)STC89C52模塊，液晶顯示模塊。被測(cè)交流或直流電壓 前端調(diào)理模塊 引言文本框的格式。用CS5460可以方便的組成多功能電子式電度表和分布電度表和分布式電能計(jì)量管理系統(tǒng)。CS5460具有低成本分流或變壓器測(cè)量電流接口，與測(cè)量電壓的電阻分壓器或變壓器。該產(chǎn)品初始化并完全根據(jù)電功能，并包括設(shè)施系統(tǒng)級(jí)控制校準(zhǔn)用戶程序的。提供一個(gè)30mVRMS至150mV范圍通道，并提供一個(gè)范圍為150mVRMS電壓通道。CS5460的內(nèi)部組成模塊如下：一個(gè)電流通道可編程增益放大器，其增益為10和50可選；一個(gè)電壓通道固定增益放大器，其增益為10；兩個(gè)同時(shí)采樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；兩個(gè)高速數(shù)字濾波器；兩個(gè)可選用的高通濾波器；一個(gè)功率計(jì)算引擎；；一個(gè)可以檢測(cè)電力不足或電源故障的電源監(jiān)視器；一個(gè)持續(xù)監(jiān)視串口通訊的看門(mén)狗；一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器；一個(gè)串行接口；一個(gè)電能/脈沖變換器；一個(gè)校準(zhǔn)用其內(nèi)部組成模塊如圖1所示。溫度系數(shù)：＜60ppm/℃。電流測(cè)量精度：％；瞬時(shí)功率測(cè)量精度：％。電流通道輸入范圍可為30mVRMS或150mVRMS，電壓通道輸入范圍150mVRMS。測(cè)量的結(jié)果是以24位有符號(hào)或無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)形式輸出的，同滿量程的百分比形式一樣。當(dāng)計(jì)算周期結(jié)束時(shí)，狀態(tài)和屏蔽寄存器的DRDY被置位。1)中斷管腳用來(lái)指示轉(zhuǎn)換器發(fā)生了值得注意的事件。通過(guò)把狀態(tài)寄存器與屏蔽寄存器組合產(chǎn)生信號(hào)。當(dāng)狀態(tài)寄存器的這一位恢復(fù)為無(wú)效時(shí)，中斷狀態(tài)被清除。當(dāng)向狀態(tài)寄存器寫(xiě)入字時(shí)，字中的任何1都可以清除狀態(tài)寄存器相應(yīng)的位，其它位保持不變。這種機(jī)制方便了信號(hào)交換，并將丟失未處理事件的危險(xiǎn)性減到最小。4)看門(mén)狗　看門(mén)狗（WDT）提供一種警告系統(tǒng)與微控制器的通訊可能崩潰的手段，通過(guò)允許WDT產(chǎn)生中斷，微控制器可以從死機(jī)狀態(tài)跳出來(lái)。每次能量寄存器被讀取，遞減計(jì)數(shù)都重新啟動(dòng)。在將看門(mén)狗用在其他方面時(shí)，必須能夠保證能量寄存器至少每5秒讀取一次。電流通道輸入范圍可為30mVRMS或150mVRMS，電壓通道輸入范圍150mVRMS。測(cè)量的結(jié)果是以24位有符號(hào)或無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)形式輸出的，同滿量程的百分比形式一樣。當(dāng)計(jì)算周期結(jié)束時(shí)，狀態(tài)和屏蔽寄存器的DRDY被置位。 SCS5460寄存器配置CS5460內(nèi)部集成了包括偏置寄存器，增益寄存器，脈沖速率寄存器和參數(shù)寄存器等16個(gè)寄存器，還集成了串行口發(fā)送寄存器，串行口接受寄存器和一個(gè)命令解釋狀態(tài)機(jī)，用于完成CS5460的設(shè)置，采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和串行輸入輸出的控制。在讀取地址教育署到輸出緩沖區(qū)，由SCLK時(shí)鐘了。W/ R寫(xiě)入/讀控制0 =讀寄存器1 =寫(xiě)入寄存器注冊(cè)地址位。所有寄存器都是24位地址名稱(chēng)的說(shuō)明00000 配置寄存器00001電流偏移校準(zhǔn)00010 電流增益校準(zhǔn)00011 電壓偏移校準(zhǔn)00100電壓增益校準(zhǔn)00101數(shù)轉(zhuǎn)換整合以上（N）00110脈沖率用于校準(zhǔn)/規(guī)模的能量頻率00111最后電壓值01000 最后權(quán)價(jià)值01001 最后的總能量值01011 RMS電流值01100 RMS電壓值01101定時(shí)基校正01110內(nèi)部只使用?01111狀態(tài)寄存器10000保留10111保留11000內(nèi)部只使用?11001內(nèi)部專(zhuān)用?11010中斷屏蔽寄存器11011內(nèi)部專(zhuān)用?11100保留11111保留 CS5460的工作過(guò)程在CS5460執(zhí)行的是瞬時(shí)電流，瞬時(shí)電壓，瞬時(shí)電力，能量，RMS電流和RMS電壓的測(cè)量。 寫(xiě)時(shí)序 寄存器讀寫(xiě)命令如下：其中，W／R為0讀寄存器，為1寫(xiě)寄存器，RA（0～4）寄存器地址說(shuō)明如下：00000：配置寄存器，00001：電流偏移校準(zhǔn)，00010：電流增益校準(zhǔn)，00011：電壓偏移校準(zhǔn)，00010：電壓增益校準(zhǔn)，00101：轉(zhuǎn)換次數(shù)，00110：能量，00111：最新電流，01000：最新電壓，01001：最新功率，01111：狀態(tài)寄存器，10000：交流電流偏移寄存器，10001：交流電壓偏移寄存器CS5460 實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)電流、瞬時(shí)功率的測(cè)量, 電壓和電流通道輸入信號(hào)被送到cs5460功率計(jì)算單元，由輸入的瞬時(shí)電壓值和瞬時(shí)電流值計(jì)算得到瞬時(shí)功率值，同時(shí)還可以通過(guò)輸入的瞬時(shí)電壓值和瞬時(shí)電流值得到電壓和電流的有效值。根據(jù)對(duì)命令的解碼，狀態(tài)機(jī)將執(zhí)行相應(yīng)的操作，或者，為把尋址的內(nèi)部寄存器的數(shù)據(jù)傳送到發(fā)送緩沖區(qū)，寫(xiě)操作在數(shù)據(jù)傳輸前要等24個(gè)SCLK周期。數(shù)據(jù)的讀、寫(xiě)通過(guò)向串口SDI引腳寫(xiě)入相應(yīng)的8位命令字（高位在前）來(lái)啟動(dòng)。寄存器寫(xiě)指令后必須跟24位數(shù)據(jù)，先寫(xiě)命令字啟動(dòng)寫(xiě)操作，然后隨著24個(gè)連續(xù)的串行時(shí)鐘脈沖，CS5460A將從串行輸入引腳SDI接收串行數(shù)據(jù)，一旦收到數(shù)據(jù)，狀態(tài)機(jī)便將數(shù)據(jù)寫(xiě)入配置寄存器并返回到命令模式。通過(guò)SDI引腳寫(xiě)入命令后，可從SDO引腳讀出數(shù)據(jù) 電壓、電流有效值可直接從電壓有效值寄存器、電流有效值寄存器中讀取。功率因數(shù)可由公式COSφ=P/(UI)得出。頻率測(cè)量的具體方法是：通過(guò)一個(gè)過(guò)零函數(shù)來(lái)記錄電壓信號(hào)正向過(guò)零次數(shù),并同時(shí)記下讀取數(shù)據(jù)次數(shù),如果取10個(gè)周期的平均時(shí)間為實(shí)測(cè)周期時(shí)間,那么當(dāng)記到第11次正向過(guò)零時(shí),停下來(lái)算出每個(gè)周期內(nèi)讀取數(shù)據(jù)次數(shù),默認(rèn)兩次讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間差為250μ,便可算出頻率。（2)由VIN+ , VIN 輸入的差模電壓模擬信號(hào)由Σ模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換,獲得瞬時(shí)電壓，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)被送入功率計(jì)算器。 3）CS5460 根據(jù)采樣電路輸入的瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)電流計(jì)算出瞬時(shí)功率,然后把瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)電流及瞬時(shí)功率由雙向串行接口傳送給單片機(jī)STC89C52。該系統(tǒng)各個(gè)模塊芯片引腳連接情況如下圖所示： CS5460 STC89C52 SCLKVIN+ SDOVIN SDIIIN+ CSIIN RESET INT 液晶顯示 前 端 電 路 調(diào)理模塊 CSSDISCLK 前端電路調(diào)理模塊 CS5460的IIN+,IIN接分流器的兩端RS的兩端，借助RS測(cè)量流過(guò)負(fù)載的電流。CS5460的VIN+,VIN接由R1,R2組成的電阻分壓器R1的兩端，將被測(cè)信號(hào)電壓通過(guò)電阻R1，R2的阻值比不同，將其換算到不超過(guò)正負(fù)150MV的電壓范圍內(nèi)，從而以差模信號(hào)的形式加到CS5460芯片的差模信號(hào)輸入端。類(lèi)似，取RS=110K,將電流以差模電流的形式輸入到CS5460芯片中。該模塊用于顯示電壓，電流和功率。在本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)中五．程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)C51程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) 因?yàn)楸敬蜗到y(tǒng)設(shè)計(jì)中雖然采用C52單片機(jī)，但鑒于其二者引腳功能基本一致，故采用C51的編程方法即可。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大時(shí)，設(shè)計(jì)人員都趨于采用C語(yǔ)言，這是因?yàn)镃語(yǔ)言具有良好的可讀性、易維護(hù)性、可移植性和硬件操作能力。目前。另外，還可以借助于仿真器，對(duì)應(yīng)用程序的關(guān)鍵代碼進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，以減少代碼的長(zhǎng)度，提高運(yùn)行的速度。： STC89C52的INTO接到CS5460的INT端，當(dāng)有中斷申請(qǐng)時(shí)，通過(guò)讀取內(nèi)部狀態(tài)寄存器，以獲得CS5460的工作情況，經(jīng)判斷執(zhí)行相應(yīng)的處理程序。2） 寫(xiě)同步控制命令字。4） 寫(xiě)控制寄存器，設(shè)置各寄存器參數(shù)。6） 啟動(dòng)CS5460