【正文】 .......................................... 錯誤 !未定義書簽。采用 PS2 鍵盤作為數(shù)據(jù)輸入接口，可以在一定程度上防止電表的改裝和泄密。系統(tǒng)采用了 AD7751 專用電能測量集成電路，可以很好的檢測竊電、旁路操作等一系列意外活動。本文提出了一種以AT89C52 為核心的電量計量系統(tǒng)。 摘 要 倡導(dǎo)節(jié)能的今天，如何提高電能計量的準(zhǔn)確度是一項首要任務(wù)。隨著微處理技術(shù)的推廣應(yīng)用，使電能計量的自動化程度有了很大的提高。系統(tǒng)具有分時計費、顯示、竊電檢測、防止改裝和泄密等功能。系統(tǒng)采用專用的時鐘芯片 X1288，提供精度很高的參考時鐘。本設(shè)計完成了電路原理圖、 PCB 版圖的設(shè)計，并對主要算法、程序進(jìn)行了詳細(xì)介紹。 3． 1 選 定芯 片 ................................ 錯誤 !未定義書簽。 3． 1． 2 AD7751 單 相全 電 子 防 竊電 電 度 表 專 用芯 片 簡 介 錯誤 !未定義書簽。 3． 1． 2． 2 AD7751 電 路連 接 圖 ..................................... 錯誤 !未定義書簽。 3． 1． 3． 1 X1288 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu)框 圖 及 引 腳 圖 .............. 錯誤 !未定義書簽。 LCM1602 液 晶 模 塊簡 介 .......................................... 錯誤 !未定義書簽。 PS2 鍵盤接口 設(shè)計 .................................................. 錯誤 !未定義書簽。 3． 3 電 路圖 ................................... 錯誤 !未定義書簽。因此 ,加強(qiáng)電力負(fù)荷的監(jiān)控 ,提高電網(wǎng)負(fù)荷率 ,實行多費電價管理將勢在必行。鑒于這種情況 ,設(shè)計采用單片機(jī)控制的分時計費智能電度表勢在必行。這些分時計費電度表不是全電子式的 ,并且不具備防竊電功能 .本文介紹的分時計費電度表是利用 AD7751 單相全電子防竊電電度表專用芯片 ,以及 89C51 單片機(jī)來實現(xiàn)的。它能按較大電流計量電度 ,以保證正常計量防止竊電。 1． 2 任 務(wù) 和 要 求 本課題需要解決的主要問題是： 、開路、旁路等非正常操作，并且仍能正常計算； 、顯示等功能。以實現(xiàn)停電期間的時間準(zhǔn)確，以及電表來電后的正常運行。AT89C52 內(nèi)置 8K 字節(jié)電擦 除可編程 EEPROM 片內(nèi)程序存儲器和 256 字節(jié) RAM，片內(nèi)存儲器空間能滿足本系統(tǒng)程序存儲的需要，可省去片外 EPROM 程序存儲器和地址鎖存器，使電路結(jié)構(gòu)簡單。 第二章 系統(tǒng)設(shè)計 2． 1． 系統(tǒng)分析 2． 1． 1 系統(tǒng)要求 利用 89C51 系列單片機(jī)和 AD7751 單相全電子防竊電電度表專用芯片設(shè)計具有分時計費功能的智能電表，要求具有可對平時、高峰、空閑 3 大時段的分開計費的功能。系統(tǒng)的保密性應(yīng)該到達(dá)一定要求，阻止一般的偷電行為和 私改電表的行為。 分時計費的時間控制也是設(shè)計的關(guān)鍵點之一。如果這一隱患未能在安裝前解決，很可能直接導(dǎo)致電力公司和用戶的沖突，影響公司的聲譽(yù)。如果電表被輕易改裝將導(dǎo) 致大量的電費漏交，給電力部門帶來重大損失。若情況嚴(yán)重還可能引起社會矛盾，激化鄰里關(guān)系，破壞安定團(tuán)結(jié)的社會局面。 主控單元（ MCU）。 顯示單元。 以下針對各個單元模塊可能采用的方案進(jìn)行對比和探討，從中選擇最佳方案。單片機(jī)根據(jù)傳送來的信號，測量電能并計算電價。 優(yōu)點：采用此方案可以借用現(xiàn)成的機(jī)械式電表的結(jié)構(gòu)，很容易實現(xiàn)電表的改裝并迅速投入生產(chǎn)。 2． 2． 1． 2 方案二：選用 AD7751 專用電 能計 量芯片 AD7751 是美國 AD 公司生產(chǎn)的單相全電子防竊電電度表專用芯片 ,具有動態(tài)范圍大 ,精度和功耗低等 特點它能偵測出在電度表出進(jìn)線上發(fā)生的諸如短路 ,開路 ,旁路等非正常操作 ,并且仍然能進(jìn)行正常計量 . 優(yōu)點：可構(gòu)造全數(shù)字式電表，提高系統(tǒng)的工作精度，可以大大降低整個系統(tǒng)的功耗，并對竊電等行為具有較強(qiáng)的檢測和對抗能力。 2． 2． 1． 4 最 終 數(shù) 據(jù) 采 集單元 方案 確定 從以上兩個方案的對比可以明顯的看出 AD7751 具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。從這一點來說，選用 AD7751 的缺點并不是很重要。由于 89C52 內(nèi)部具有 2K 字節(jié)的 Flash 存儲器和 256 字節(jié)的 RAM，這就使它無需其它外圍芯片，就可構(gòu)成一個獨立的小系統(tǒng)，從而被廣泛應(yīng)用于各種儀表。 優(yōu)點：可以減少外圍電路的規(guī)模，減少元器件個數(shù)，有助于降低成本。同時由于任務(wù)繁雜，如果單片機(jī)要自身完成，計時功能將一 定程度上影響時鐘的精確度。 2． 2． 3． 2 方 案 二 ： 選 用專用 時鐘 芯片 專用時鐘芯片是專門完成記時任務(wù)的芯片。它可以分擔(dān)單片機(jī)的記時任務(wù)，并提供和精確的參考時鐘，在很多場合可以作為看門狗使用。有利于軟件的維護(hù)和系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)。 2． 2． 3． 3 最 終 時 鐘 單 元方案 的確 定 在本設(shè)計中，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度占有至關(guān)重要的地位。因此可采用專用的時鐘芯片來完成計時。 優(yōu)點：便宜，亮度高，容易設(shè)計。 方案二： LCD 顯示 采用 LCD 顯示方案需要購買 LCD 顯示模塊，模塊集成度高，操作簡單設(shè)計方便。由于可以顯示漢字，可以告知用戶現(xiàn)在屬于哪一個時段，單位電價等信息，和用戶溝通方便。 最 終 顯 示 單 元方 案的 確定 由于分時電表需要提供的信息很多，簡單的 LED 顯示模式顯然無法提供相關(guān)信息，因此采用 LCD 顯示方案是必然的選擇。數(shù)據(jù)輸入單元既要有很強(qiáng)的靈活性，又要求具有一定的保密性，防止他人利用數(shù)據(jù)輸入單元修改或竊取電表內(nèi)部數(shù)據(jù)。又可分為矩陣鍵盤和線性鍵盤，矩陣鍵盤節(jié)約口線但程序設(shè)計稍微復(fù)雜，線性鍵盤程序設(shè)計簡單但浪費資源。 缺點：占用電路板面積，不利于保密，不法分子可以 很方便的利用現(xiàn)成的鍵盤修改電表數(shù)據(jù)。 優(yōu)點：通過專門設(shè)計的接口和外接 PS2 鍵盤相連接，只需要占用 2 根口線就數(shù)據(jù)的輸入，節(jié)約 I/O 資源?？奢斎氲臄?shù)據(jù)多，操作相對靈活。 第四章 軟件設(shè)計 4． 1 主 程 序 流 程 設(shè) 計 圖 41 主程序流程圖 如圖 41 所示，主程序主要由系統(tǒng)初始化、時段判斷、測量并計算電費、顯示計量結(jié)果等 4 部分組成。包括了鍵盤數(shù)據(jù)輸入、費率設(shè)置、 X1288 初始化、 24C64 的初始化等。將數(shù)據(jù)送入 C 中 RRC A ；數(shù)據(jù)右移，先送低位 MOV R1, A 。收齊一幀，保留低 8 位 MOV 20H, 0AH 。 保存計數(shù)信息 ENDKEY: RET 根據(jù)讀到的高 8 位信息 ，通過查表可以判斷出 PS2 鍵盤發(fā)送的信息。 4． 2． 1． 2 X1288 初始 化 如所有的 I2C 兼容器件一樣， X1288 有一個 7 位串行地址。地址的最后一位表示讀 /寫（ H/L）。讀寫操作完成后，在時鐘為高時，在數(shù)據(jù)線上 發(fā)送一個由低到高的信號表示傳送結(jié)束。 相關(guān)地址所對應(yīng)的寄存器如表 41 和 42 表 41 STC 和 Control 對應(yīng)的地址 表 42 ALARM1 和 ALARM0 對應(yīng)的地址 X1288 程序流程圖如圖 45 圖 45 X128 初 始化程序流程圖 具體程序設(shè)計如下： X1288： MOV A, 10101110B。I2C 寫操作子程序 MOV A, 00H。 ACALL IICWRIT MOV A, 00H。 MOV A, 00H ACALL IICWRIT MOV A, 35H ACALL IICWRIT 開始 送寫命令 送地址 送數(shù)據(jù) 結(jié)束 MOV A, 60H。 MOV A, 00H ACALL IICWRIT MOV A, 34H ACALL IICWRIT MOV A, 61H。 MOV A, 00H ACALL IICWRIT MOV A, 33H ACALL IICWRIT MOV A, 62H。 設(shè)置小時 ACALL IICWRIT MOV A, 10101110B ACALL IICWRIT。設(shè)置分鐘 ACALL IICWRIT MOV A, 10101110B ACALL IICWRIT。設(shè)置秒 ACALL IICWRIT RET 4． 2． 1． 3 費 率 調(diào) 整 子 程序 計費子程序是通過設(shè)置警報時間來完成費率的轉(zhuǎn)換的，警報時間到以后費率根據(jù)設(shè)置進(jìn)行變化，同時對警報時間重新進(jìn)行設(shè)置。 讀取現(xiàn)在所處的費率時段（峰 /平 /谷） CLR C MOV A, R1。 是否處于用電低谷時段？ JZ ZIFEI1 MOV A, R1 SUBB A, 01H。 處于正常時段，將記費改為正常標(biāo)準(zhǔn) MOV 70H, 02H。 處于低谷時段，將記費改為低標(biāo)準(zhǔn) DEC R1 開始 調(diào)整費率 修改時間 結(jié)束 MOV 70H, R1 AJMP ENDZIFEI ZIFEI2: MOV 71H, 82H。 在 可知時段被分為低谷、高峰、正常 3 個時段。通常而言，低谷對應(yīng)晚上 23： 00 左右到第二天 7： 00 左右，高峰對應(yīng) 7： 00 左右到 18： 00 左右，正常時段對應(yīng) 18： 00 左右到 23： 00 左右。設(shè)置低谷時間的終點需要先把 RTC 中的月日的信息全部讀出來 (年信息默認(rèn)等于 RTC)，然后對其進(jìn)行修改。 具體流程圖如圖 47： 圖 47 更新報警時間子程序 I2C 讀操作具體的時序操作如圖 48： 圖 48 I2C 讀操作具體的時序 具體代碼如下： GENXIN: MOV R1, 70H。 CLR C SUBB A, 01H。 ACALL IICWRIT。 ACALL IICWRIT MOV A, 03H。把 RTCF 位設(shè)置為低 ACALL IICWRIT MOV A, 10101110B ACALL IICWRIT。 ACALL IICREAD MOV 61H, A。 MOV A, 00H ACALL IICWRIT MOV A, 0BH ACALL IICWRIT MOV A, 10101111B ACALL IICWRIT。 讀日期 MOV A, 85H。 MOV A, 62H INC A MOV R3, A ANL A, 0FH SUBB A, 0AH。 加六，修正 BCD 碼 NEXT: MOV R3, A MOV A, 90H MOV R4, 61H。 查找當(dāng)月一共有多少天（存儲數(shù)據(jù)比實際天數(shù)多 1） CLR C SUBB A, R3 JNZ FINGENGAI MOV R3, 01H。 將月份重新設(shè)置為 1 月 FINGENGAI2: MOV 61H, R4。 保存日期 AJMP END GENXIN1: MOV 62H, 86H GENXIN2: MOV 62H, 87H MOV A, 10101110B ACALL IICWRIT。設(shè)置月份 ACALL IICWRIT MOV A, 10101110B ACALL IICWRIT。設(shè)置日 ACALL IICWRIT RET 4． 2． 2 測 量 計 費 子 程序 4． 2． 2． 1 功 率 測 量 的 原理 由 AD7751 數(shù)據(jù)手冊可知， AD7751 將測量到的功率轉(zhuǎn)化為頻率信號輸出給單片機(jī)，單片機(jī)通過測量頻率來獲得功率信息。每一次計數(shù)滿以后，根據(jù)設(shè)置的費率在總費用上加上一定的金額即實現(xiàn)了對電能的 測量和計費。 MOV TH0, 3CH MOV TL0, 0B0H SETB TR0。 SETB ET0。 JIFEI: MOV A, 71H。 開始 設(shè)置計數(shù)器模式 計數(shù)器中斷到 查