三相智能電表設計

1、ICS5467的三相電度表設計摘要本文以智能計量總表為研究對象，采用計量芯片CS5467和AT89S52設計三相電度表，介紹了計量電路原理、系統(tǒng)結構特點。針對1035kV輸配電網正常負荷情況下的精確計量，提出按功率額度計量的電度表設計方案。采用電流傳感器進行信號的檢測采樣，當負荷電流低于額定電流的20時，單片機通過檢測功率，自動切換到低負荷計量回路，即小電流比計量回路，最大限度降低了電流傳感器低負荷運行時造成的信號檢測誤差，提高電能計量精度。單片機通過對瞬時有功功率的檢測，實現了計量回路的實時選通切換和功率分段計量：通過對時間參數的檢測，實現了定時存儲和分時段計量。根據電度表參數配置進行CS5

2、467初始化參數計算。為了評估電度表計量數據的真實性和有效性，對模擬信號輸入電路進行試驗設計，應用ME300B單片機開發(fā)系統(tǒng)進行在線仿真調試。以功率參數為性能指標，通過仿真試驗，對功率參數的理論值和電度表的顯示值兩組數據進行分析比較，得出電度表計量數據是真實有效的結論。采用雙變比電流傳感器進行電度表設計，擴大了負荷計量范圍，提高了電能計量精度，且計量回路切換無需進行人工干預。該方案有望實現全量程的精度均衡和精確計量，為具有實時分段計量功能的三相電度表設計提供一種可行的方案。目前，已完成樣表的設計與測試工作?；诰_的試驗平臺，完成對電度表的增益和偏差校準，即可進行現場試驗和數據采集，具有良好的

3、市場應用前景。關鍵詞：實時分段；精確計量;CS5467,AT89S52AbstractTheintelligenttotalenergymeterisstudiedanddiscussedinthispaperWithCS5467aselectricalenergymeasurememtICandAT89S52ascontrolunit，theprincipiumofmeasuringcircuit，andcharactersofsystemstructureareintroducedAstoachievingaccuratemeasurementundernormalloadfor1035k

4、Vpowersystem,thispaperpresentsanewstrategyofthree-phasewatt-hourmeterwiththefunctionofreal-timemeasuringinsectionaccordingtoloadpowerConsideringtime-unbanlanceofpower-consumption，anotherstrategyofmultiratetime-subsectionmeasuringtoregulatepowerloadcurvesisalsoproposedInthispaper,currentsensorswithdo

5、ubleratiosareusedtocarryoutsignaldetectingandsamplingWhentheloadcurrentisbelow20ofratedvalue,thesinglechipregulatesratiosofcurrentsensorstolower10admeasuringcircuitwhichreducescurrentsensorsdetectingerrorunderlowerlaodandenhancesaccuratemeasurementBymeansofpowerparametersdetectingtheadjustmentofmeas

6、uringcircuitsbetweennormalloadandlower10adarefinishedTimememoryandtimesubsectionmeasuringarerealizedbytimeparametersdetectingTheinitialvaluesofCS5467arecomputedaccordingtotheconfigurationsofmeterparametersInordertoevaluatetheauthenticityandef|ficiencyforthemeasuringdata，thispaperdesignstheanaloginpu

7、tcircuits，andusesME300BtodosimulationanddebuggingonlineUsingpowerparametersasevaluationindextheexperimentresultsshowthatthemeasuringdataarevalidandfaithful，bymeansofcomparingpowerparametersthatcomputedintheoryandthatdisplayedbythreephasewatthourmeterInthedesignofthreephasewatthourmeter,currentsensor

8、withdoubleratiosenlargestheloadmeasuringrangeandenhancesmeasuringprecisionThisschemecanbeexpectedtorealizethewholeprocessprecisionbalanceandaccuratemeasurement，andalsoprovidesamethodforrealtimesubsectionmeasuringThedesignprocessandtestprocesshavebeenfinished.Withaccurateexperiment。table,gaincalibrat

9、ionandoffsetcalibrationcanbedone，andthisschemehasagoodapplicationvalue：realtimesubsectionmeasuring，accuratemeasurement，simulationandexperiment，ME300B，CS5467，AT89S52目錄摘要錯誤！未定義書簽。Abstract錯誤！未定義書簽。第1章緒論錯誤！未定義書簽。1.1電度表技術現狀與發(fā)展趨勢錯誤！未定義書簽。TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark14 1.2擬解決的問題和本文的創(chuàng)新性工作21.3電度表參數配置3

10、HYPERLINK l bookmark18 第2章系統(tǒng)結構框圖與設計要求4 HYPERLINK l bookmark20 2.1結構框圖4 HYPERLINK l bookmark22 2.2內容顯示與設計要求5 HYPERLINK l bookmark24 第3章系統(tǒng)硬件電路設計與實現6 HYPERLINK l bookmark26 計量芯片CS54676 HYPERLINK l bookmark28 3.1.1引腳配置及功能描述6 HYPERLINK l bookmark30 3.1.2計量電路原理6 HYPERLINK l bookmark32 3.1.3接口電路設計6 HYPERLI

11、NK l bookmark34 3.2單片機外圍電路設計與器件選擇8 HYPERLINK l bookmark36 3.2.1單片機及外圍電路設計8顯示模塊HC16029 HYPERLINK l bookmark38 數據存儲AT240210 HYPERLINK l bookmark40 時鐘芯片DS130210 HYPERLINK l bookmark42 3.1.2電源模塊設計11第4章結論12參考文獻13附錄錯誤！未定義書簽。1章緒論電度表技術正向著復費率、多功能、網絡化的方向發(fā)展。電能計量芯片CS5467、CS5464等在電度表設計中的應用，提高了電能計量精度，簡化了電度表設計結構。隨

12、著電能計量芯片的推陳出新，復費率電度表、防竊電電度表、配置RS-485通信及紅外通信接口的電度表以及三相多功能電度表發(fā)展迅速。電度表的計量精度、功能擴展、抄表方式等發(fā)生了深刻變化，電能的科學管理和合理利用進入實施和操作階段。在這種背景下，電度表的功能、性能、以及可靠性設計等都有了顯著提高與改進，電度表技術面臨難得的發(fā)展機遇。電度表技術現狀與發(fā)展趨勢早在本世紀初，電子式電度表就已經取代感應式表，成為工商業(yè)用表的主流。隨著電力系統(tǒng)在不斷擴展三相多功能表的應用領域，三相多功能表的需求呈明顯上升趨勢。功能的擴展提升了供電部門對居民用電的現代化管理，為將來實現大規(guī)模自動抄表提供了基礎。其中復費率表得到了

13、很多經濟發(fā)達而電力緊張的地區(qū)供電部門的青睞，復費率表的技術因此也得以迅速提高和發(fā)展。預付費表技術趨于完善。一方面由于供電部門加大對欠費用戶的管理力度，使市場需求升溫，另一方面由于技術改進，特別是使用了CPU卡和非接觸式卡等最新技術，使預付費表的性能尤其是安全性和可靠性方面已逐步趨于完善。自動抄表技術發(fā)展頗具前景。近幾年來，隨著通信技術的不斷進步以及電力市場應用的需要，國內自動抄表技術水平取得了長足的進步。低壓電力線載波技術逐步被越來越多的電力部門所采納，短距離紅外抄表技術得到應用和推廣。在無線抄表方式中，紅外方式用于短距離通信，而GPRS技術可以實現遠程長距離通信。隨著社會需求的發(fā)展和科學技術

14、的進步，無線通信技術和遠程管理系統(tǒng)得到了廣泛應用。電子式電度表在可靠性、準確度、功能擴展、性價比等方面顯著優(yōu)于感應表，有全面取代感應表的趨勢。防竊電要求進一步加強。隨著竊電方式的更加多樣化和隱蔽化，對電度表防竊電的要求也越來越高，電子式電度表表現出強大的優(yōu)勢。模塊化設計成為趨勢。隨著電力市場改造力度加大，對電度表的技術更新速度也提出了更高的要求。電度表的硬件和軟件可以采用模塊化設計，將技術相對成熟和標準的部分進行封裝入庫，如計量模塊、電源模塊、RS485模塊、RTC模塊、顯示模塊、繼電器控制模塊、IC卡模塊、數據存儲模塊等。當設計一個新的產品時，開發(fā)人員只需要將精力集中于產品的新模塊、新功能的

15、開發(fā)，以及模塊的集測量電路的集成化、模塊化是計量芯片的發(fā)展趨勢。當前，各大型器件公司紛紛推出自己的計量芯片，并不斷的進行產品更新換代。比較典型的有CirrusLogic的CS5467、美國ADI公司推出的ADE7758計量芯片和北京福星曉程電子公司推出的PL3223。上述三種芯片都集成了DSP數字信號處理技術，支持硬件和軟件兩種校表方式，計量精度高，且外圍電路設計簡單。CS5467有四個模擬/數字轉換器、功率計算引擎、能量頻率轉換器和一個串行接口組成的單一集成電路。用于精確測量瞬時電流和瞬時電壓，以及在高性能功率測量應用中計算VRMS、IrMS瞬時功率和平均功率。此外，CS5467還具有兩個電

16、流通道和兩個電壓通道，可同時進行兩個相位的測量，并有系統(tǒng)電平校準、溫度感應、電壓驟降、電流錯誤監(jiān)測以及相位補償等特性CS5467的線性誤差小于讀數的0.1%,動態(tài)范圍超過1000：1。目前，我國感應式電度表仍占據相當的市場。峰谷分時電價和避峰電價政策的出臺，將推動多費率表市場需求。尤其是大工業(yè)用戶，對三相多費率表的需求，會較快增長。此外，三相高精度多功能表也將得到重點發(fā)展。該電度表目前主要用于發(fā)電廠、變電站和各大用戶，并不斷擴大到普通三相表用戶中。電子式電度表有多功能、高精度、多費率、自動抄表等優(yōu)勢，逐步成為電度表發(fā)展的主流。12擬解決的問題和本文的創(chuàng)新性工作課題研究主要解決按負荷功率實時分段

17、問題?；贑S5467和單片機AT89S52進行電度表設計，根據負荷的功率額度實時分段計量，是本文的創(chuàng)新點。按功率分段計量擬解決的問題。在進行電量總表設計時，一般采用電流傳感器進行電流信號的檢測。當電流傳感器工作在一次端額定電流值附近時，電流信號的檢測誤差最小。在配電系統(tǒng)中，電網電壓一般是穩(wěn)定的，電網電流則根據掛接的負荷大小發(fā)生變化。為了擴大負荷計量范圍，減小電流傳感器的檢測誤差對計量精度的影響，采用雙變比電流傳感器進行電流信號的檢測，根據負荷的功率額度實時進行變比切換，使電流傳感器始終工作在檢測誤差最小狀態(tài)。這種計量方案有望實現全量程的糟度均街和精確計量。在這方面，相關的參考文獻及研究成果為

18、數不多。目前，還沒有一種電度表產品具有按負荷功率額度實時分段檢測計量功能。對于高壓，尤其是1035kV輸配電網的高糟度計量問題，至今還沒有涉及實時分段計量。復費率分時段計量以時間參數為峰谷分段依據，但這種分段不具有實時性，且無法滿足精確計量的要求本文為了解決精確計量問題，從電流傳感器的10kv35kv的輸配電網電力負荷計量方案。13電度表參數配置和論文組織結構電度表參數配置如表1-1和表1-2所示。表1-1電度表參數設計電度表規(guī)格脈沖常數分流電阻/QCT規(guī)格PT規(guī)格150(250)A2001150/50A10000/100V表1-2電度表參數設計ImaxVnIfullscalVfullscal

19、250A10KV176.8A17.68KV電度表配置量程為150A(250A)。有功、無功脈沖常數設計分別為200impulsos/kWh和200impulses/kVAR；匹配電阻為電流傳感器二次端的串聯分流電阻，其作用是把電流信號轉換為電壓信號；Vn、Imax對應額定電壓值和負荷最大額定電流值，Ifullscal、Vfullcale為CS5467滿刻度輸入時對應的負荷電流、電壓值。根據電度表參數設置和CS5467計量芯片特點，計算公式如下：Ifullscal=0.5V*5OO/1Q*1.414=176.8A式中O.5V為CS5467電流通道滿刻度輸入信號，500為電流傳感器變比，1Q為電流

20、傳感器二次端分流電阻大小，電路結構設計參考計量原理圖32。根據國家標準GB/T1528394和國際標準IEC5211988，電度表標有兩個電流值，如150(250)A。這里30A為基本電流(basiccurrent),符號lb，是確定儀表有關特性的電流值，也稱此電流值為標定電流。括號內所標250A為額定最大電流(ratedmaximumcurrent),符號Imax，為滿足標準規(guī)定的準確度的最大電流值。設計時在外加額定電壓Vn=10kV時，CS5467電壓通道信號輸入為0.5V。在負荷電流Imax=250A時，CS5467電流通道信號輸入為0.5V。本設計分為4個章節(jié)進行論述。第1章闡述了電度

21、表技術現狀和發(fā)展趨勢，提出本文擬解決的問題及創(chuàng)新點，說明了電度表參數配置；第2章介紹了系統(tǒng)結構框圖，提出具體的設計要求；第3章分析了硬件電路結構，介紹了芯片具體應用特點，闡述了以CS5467為核心的計量電路設計和以單片機AT89S52為核心的外圍電路設計；第4章進行論文總結工作，闡述了設計中的重點和難點及其解決。2章系統(tǒng)結構框圖與設計要求結構框圖系統(tǒng)結構框圖是系統(tǒng)產品化的基礎，它包含了系統(tǒng)的硬件選擇及軟件開發(fā)，是在對系統(tǒng)功能、技術指標、性價比、元器件的可購性等因素進行可行性分析的基礎上，對多個方案比較權衡后確定。系統(tǒng)結構框圖參考圖2-1所示。計量-FH心片CS54SPI/E1/E267/INT

22、單片INTO機A89S單C嚴JL-SPIuJAT24C02數據存儲液晶顯示HC1602實時時鐘DS1302按鍵掃描及復位后備電源LIR2032圖2-1系統(tǒng)結構框圖設計應用Protel99SE軟件進行系統(tǒng)原理圖設計，參考附錄所示。系統(tǒng)結構框圖有以下幾個模塊組成，計量模塊、主控模塊、顯示模塊、存儲模塊、看門狗復位模塊、時鐘模塊、后備電源和主電源切換電路等。采用CS5467計量芯片和AT89S52設計三相電度表，單片機的TO、T1對CS5467的/El、/E2端子發(fā)出的脈沖計數，實現有功、無功等多個電量參數的計量。單片機通過12C總線進行電量參數的定時存儲，通過按鍵進行電量參數的查詢，通過液晶HC1

23、602進行電量參數的顯示，采用AT24C02芯片進行電量參數的存儲?？紤]到存儲芯片擦寫次數的有限性，電量參數的計量累加在單片機內部完成。DSl302為分時段計量和定時存儲提供時間參數；通過三個功能鍵實現DS1302芯片時鐘的初值輸入調整。后備電源LIR2032為可充電的3.6V鋰電池，充電時電流最大不超過20mA。單片機復位采用MAX813L芯片。內容顯示與設計要求課題內容圍繞三相電度表多個電量參數的計量、存儲、顯示、按鍵查詢展開。顯示分兩行顯示，每行16個字符。在參數顯示的同時進行代碼的顯示。若系統(tǒng)無中斷發(fā)生,液晶顯示當前總的有功電量和無功電量，有功電量和無功電量代碼已為E0、RO,數據顯示

24、格式如圖2-2，由8個整數位和1個小數位組成，顯示范圍O-999999999。EO：OOOOOOOO.1RO：OOOOOOOO.1圖2-2計量數據顯示格式系統(tǒng)配置三個功能按鍵，記為K2、K3、K4.功能描述參考表2-1所示.表2-1按鍵功能描述與參數顯示按鍵類型顯示界面示例功能描述S4E1:00000000.0顯示分時段計量的有功電量E2:00000000.0S5E3:00000000.0顯示實時段計量的有功電量E4:00000000.0S6P:00000000.0顯示瞬時有功功率P、無功功率VV:00000000.0S4、S5組合1101/06/00:00:00進入時鐘初值調整，光標指示調整

25、對象S4、S6組合H1:0002異常事件記錄查詢1101/06/00:00:00S5、S6組合E0:00000000.1退出時鐘初值調整并返回主顯示R0:00000000.1其中RO、EO、El、E2、E3、E4、P、V、Hl、H2、H3參考符號約定部分說明。顯示碼在進行LCD顯示時表示顯示參數的物理意義，在源程序設計時，對應全局變量名。電能計量結果通過三個功能按鍵進行查詢顯示，系統(tǒng)具體設計要求如下實現總的有功、無功等電能計量與顯示z通過按鏈查詢顯示分時段電量、功率分段電量和瞬時有功、無功功率。通過對負荷瞬時功率的檢測，實現功率分段和有功電量的實時分段計量.通過對時問參數的檢測，實現電量參數的

26、定時存儲和有功電量的分時段計量。固通過按鍵進行時鐘初值輸入調整。實現異常事件的中斷記錄，其中異常事件包括斷相、過流、過壓等三種情況。3章系統(tǒng)硬件電路設計與實現本章節(jié)進行系統(tǒng)硬件電路設計、功能模塊劃分和元器件選型。圍繞CS5467外圍電路設計，闡述了電能計量原理.并進行有關電路參數計算；圍繞AT89S52外圍電路設計，闞述了各功能模塊與單片機的接口電路設計；最后介紹了電源模塊設計及其特點。3.1計量芯片CS54673.1.1引腳配置及功能描述計量芯片CS5467引腳配置如圖31所示。CS5467有四個模擬/數字轉換器、功率計算引擎、能量頻率轉換器和一個串行接口組成的單一集成電路。用于精確測量瞬時

27、電流和瞬時電壓，以及在高性能功率測量應用中計算VRMS、IrMS瞬時功率和平均功率。此外，CS5467還具有兩個電流通道和兩個電壓通道，可同時進行兩個相位的測量，并有系統(tǒng)電平校準、溫度感應、電壓驟降、電流錯誤監(jiān)測以及相位補償等特性。CS5467的線性誤差小于讀數的0.1%，動態(tài)范圍超過1000：1。XOUT匚1八728XINCPUCLK227EDIVD*32fiZlE2DGNDC4252E1SCLKE524FINTSDO匚623RESET61匚722MODEr321PFMONVIN1tC92QIIN1+VIN1-E1Q193IIN1-VREFOJT匚1118VA*VREFIN匚1217JAGN

28、DVIN2+r13ienIIN2+VIN2-匚141EIIN2-圖3-1CS5467引腳配置3.1.2計量電路原理計量電路采用CS5467專用電能計量芯片，由信號衰減網絡和濾波網絡兩部分組成。衰減網絡用來實現負荷電流、電壓信號的衰減，由電流傳感器、電壓互感器組成；濾波網絡用來實現抗混疊濾波，由電阻、電容元器件組成。頻率混疊是I5信號采樣處理中的特有現象，混疊會產生假頻率假信號，影響測量結果。在進行電流、電壓信號衰減后，要進行抗混疊濾波設計。計量電路原理參考圖32所示。電流回路由電流傳感器進行信號取樣，電壓回路由電壓互感器進行信號取樣。計量芯片CS5467對取樣信號進行處理，計算出瞬時有功、無功

29、功率。平均有功、無功功率通過瞬時功率的直流分量獲得。在電量累加寄存器中對平均功率進行累加得到分相電量；分相電量可以通過SPI端口讀出，也可以轉換為計量脈沖輸出。CS5467有兩路脈沖輸出，對應端子為/E1和2345/E2。脈沖輸出頻率與能量寄存器中累加的能量成正比，通過對脈沖計數實現電量參數的累加。220v2uFTRANS1500Cvdiff470uF0.1uTRANS1TRANS1TRANS1Cv+1K1K1K1KCvdiff0.1uFRi-Ri+Ri-Ri+C1CAPC2CAP2877P1.676P3.5T5P3.474/INT73T2T20T9T8TiT6T512-TP1.VP1P1.T

30、9-10111213J14.096MHzXOUTXINCPUCLKSDIVD+/E2DGND/E1SCLK/INTSDO/RESETCS/E3MODEPFMONVIN1+IIN1-VIN1-IIN1-VREFOUTVA+VREFINAGNDVIN2+IIN2-VIN2-IIN2-CS5467圖3-2計量電路原理參考圖32所示，設計最大負荷電流時，電流通道輸入端為O.5V。VIN1+、VIN2+信號的正極性輸入端子，VIN1-、VIN2-為負極性輸入端子：各端子的抗混疊濾波網絡由lkl勺電阻和10nF的電容組成。電壓通道采用單端方式輸入，設計額定電壓輸入時為0.5V。234I-1-1183.6V

31、LIR2032340.1uFP1.0P1.1VC(P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0.6RSTP0.7P3.0/EA/VPIP3.1ALE/PROEP3.2/PSENP3.3P2.7P3.4P2.6P3.5P2.5P3.6P2.4P3.7P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1GNDP2.0AT89S526-78-9-10-H12-1314CS5467R作為二次端計量BURDEN回路的分流電阻，阻值大小為1Q。分流電阻選取要考慮阻值大小和額定功率兩個因素，阻值選取與負荷額定最大電流Imax、傳感器變比CTRN有關。設計額定最

32、大電流輸入時CS5467電流通道為Vf=0.5V。根據電度表參數配置，高變比時Imax=250A,CTRN=500。分流電阻肋計算如下：R=CTRN*Vf/Imax=lQBURDEN最大額定電流輸入時，分流電阻消耗功率P計算為：P=(Imax/CTRN)2*R=0.25WBURDEN3.1.3接口電路設計接口電路用來實現CS5467與單片機的數據通信，一方面可以通過SPI口進行計量芯片CS5467的初始化，另一方面CS5467把數據處理的結果以脈沖形式或SPI234口送出，供單片機進行計量處理。CS5467與單片機接口電路設計如圖33所示。XOUTCPUCLKSDIVD+/E2DGND/E1S

33、CLK/INT24SDO/RESECS/E3MODEPFMOVIN1+IIN1VIN1-IIN1VREFOUTVA-vrefinagnDtVIN2+VIN2-單片機外圍電路設計與器件選擇3.2.1單片機及外圍電路設計AT89252是一款單片封裝的微控制器，具有8k的程序存儲和256個字節(jié)的數據存儲，可以滿足中小規(guī)模軟件編程需要。復位采用MAX813L看門狗芯片。為了避免因外界干擾而導致應用程序“跑飛”或出現死循環(huán)，MAX813L的WDI電平在1.6s內應跳變一次，實現對MAX813L內部時鐘寄存器清零，防止因“看門狗溢出而導致單片機復位。單片機外圍電路設計參考圖34所示。36V10+5+50.

34、1uF0.1uFVcc2Vcc1X1SCLK-X2I/O-GNDCE-丄32.768L+50.1uFDS1302/MR/WDOVCC/RESEGNDWDIPF/PFOMAX83LP1.0VCCP1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0.6RSTP0.7P3.0/EA/VPPP3.1ALE/POEP3.2/PSENP3.3P2.7P3.4P2.6P3.5P2.5P3.6P2.4P3.7P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1GNDP2.0AT89S52T0.1uF1AVCC1B41Y2A2B2Y43B3AGND3Y74LSC8

35、SW-PBSW-PBCVCCWPcsaVSSSD.AT24C02+510K圖34單片機外圍電路設計K2、K3、K4為三個功能按鍵，按鍵掃描采用中斷方式進行。功能按鍵有兩個作用，一是電量參數及事件記錄的查詢，二是時鐘參數的初值輸入調整。圖中“與門邏輯采用74LS08芯片實現。主電源與后備電源之間的電路切換通過兩個二極管實現。后備電源采用可充電的3.6V鋰電池LIR2032。主電源上電后，二極管Dl導通，D2截止；主電源通過10kQ的電阻對后備電源充電。主電源掉電后，二極管Dl截止，D2導通；后備電源開始對單片機進行供電，使單片機的RAM中累加的電量參數不丟失。掉電后LIR2032只對單片機和DS

36、l302時鐘芯片供電，以減小能Title量消耗。這通過二極管D1的單相導通作用實現。NumberRevisionSizeA4Date:File:6-Jan-2011D:MyDesign9SE.ddbSheetofDrawnBy:顯示模塊HCI602顯示采用16x2字符型液晶HC1602，與單片機的接口電路如圖35所示。AT89S52C14Pl.0VCCPl.lP0.0Pl.2P0.1Pl.3P0.2Pl.4P0.3Pl.5P0.4Pl.6P0.5Pl.7P0.6RSTP0.7P3.0/EA/VPPP3.1ALE/PROEP3.2/PSENP3.3P2.7P3.4P2.6P3.5P2.5P3.6

37、P2.4P3.7P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1GNDP2.0DIODEC22VSSVDDVORSR/WEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7AK圖3-5單片機與HC1602的接口電路設計圖中C13、C23為單片機和液晶模塊HC1602的去耦電容。DB0-DB7為HC1602的數據線，與單片機的P0.0-P0.7端子相接。R9為阻值可調的電位器，用來調整液晶顯示的對比度；當VO端子對地電壓為0V時液晶顯示最為清晰。A、K為HC1602背光燈的電源端子和接地端子，其中電源端子K通過跳線S3與主電源相接。正常情況下JP2斷開以減小電度表能耗；在電量查詢時閉合JP2，接通背光

38、燈電源。顯示與按鍵相結合，用來實現電量參數的查詢顯示、異常事件記錄查詢顯示以及時鐘參數初值輸入調整結果顯示。當沒有中斷發(fā)生時，進行總1的有功、無功A4-Jan-2011:MyDesign99SE.ddbSheetofDrawnBy:4電量顯示。字符顯示是通過po口讀入該字符的asciI碼實現e。233.2.3數據存儲AT24C02存儲芯片采用AT24C02。該芯片具有I2C總線接口，具有掉電后數據不丟失特點。與單片機的接口電路參考圖34所示。存儲主要包括電量參數的存儲和異常事件的記錄存儲?？紤]到AT24C02芯片擦寫次數的有限性。能量的累加在單片機的RAM存儲空間中完成，采用定時方式進行電量參

39、數的存儲。單片機不斷檢測時間參數，當存儲時間到，則啟動12C總線把電量參數存儲到AT24C02中分配的地址單元。異常事件采用中斷方式進行存儲。當CS5467檢測到過流、過壓、斷相等事件時，向單片機發(fā)出中斷申請。單片機執(zhí)行中斷服務程序，把處理的結果，包括事件的代碼、發(fā)生次數以及發(fā)生的時間，存儲到AT24C02中分配的地址單元。的可靠性,在軟件設計上要有充分的冗余和糾錯。比如考慮到這種情況,在進行電量存儲時突然發(fā)生掉電事故，新的數據存儲尚未完成，而原有數據已經被覆蓋，造成數據的丟失。為了避免這種情況，對每一個電量參數分配兩組存儲單元。即使一組數據在存儲時被損壞，另一組數據則不受影響。時鐘芯片DSI

40、302時鐘芯片采用DS1302。該芯片具有SPI總線接口，與單片機接口電路設計參考圖3-4所示時鐘芯片有兩個作用一是為定時存儲提供時間參數；二是為斷相、過流、過壓等異常事件記錄提供時同參數。DS1302采用雙電源供電模式，Vccl為主電源輸入.Vcc2為備份電源輸入。當Vcc2Vcc1+0.2V時，由Vcc2向DS1302供電，工作電壓范圍2.55.5V。DS1302寄存器數據以BCD碼格式存放。秒寄存器的CH位控制時鐘的運行和停止.當CH=1時，時鐘停止；CH=0時.時鐘運行。小時寄存器的位7用于定義DS1302的時鐘運行模式，為0時采用24小時時鐘模式。在對DS1302寫操作時，WP位首先

41、應設置為0,寫操作允許使能。電源模塊設計系統(tǒng)電源模塊由主電源和后備電源兩部分組成。主電源模塊由變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，其中整流電路采用DB107集成模塊，穩(wěn)壓電路采用7805集成電路模塊；后備電源采用可充電的LIP2032鋰電池，主電源和后備電源的電路切換參考圖34單片機外圍電路。電源模塊設計如圖3-6所示。7805的+5V輸出通過S7跳線與系統(tǒng)的+5V網絡連接。當S7閉合時，系統(tǒng)處于上電工作狀態(tài)，此時二極管LED4導通發(fā)光。CON3為兩路9v正弦交流信號輸入接口，中間為接地端子。C20、C27為有極性的旁路電容.作用是使7805的輸入、輸出電壓保持基本穩(wěn)定；C26、C28為0.1“F的去耦電容，作用是濾除7805輸入、輸出信號中的尖峰脈沖成分。U1+51BD72100uF10410443R1210KLED220V5(Hz二-jLTRANSSWSPSTC26個C20-!-C287805VinVoutDNG圖3-6主電源模塊電路論文針對lOkV35kV輸配電網的精確計量問題，提出按功率額度實時分段計量的電度表設計方案，選題具有良好的實用價值。采用CirrusLogic公司電能計量芯片CS546