電能計(jì)量表設(shè)計(jì).doc

本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題 目：基于cs5460a的單相電能計(jì)量表的設(shè)計(jì)學(xué) 院： 自動(dòng)化工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 姓 名： 指導(dǎo)教師： 2012年 5 月 28 日摘 要本論文設(shè)計(jì)了一種可用于家庭用戶(hù)的數(shù)字電能表計(jì)量系統(tǒng)，利用cs5460a電能芯片采集電壓、電流信號(hào)，再通過(guò)單片機(jī)對(duì)電能芯片的操作，讀取用戶(hù)所用的電能數(shù)據(jù)，并能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表。本次設(shè)計(jì)中，采用了stm32f03r6單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，具有超快的運(yùn)行速度、高集成度、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。電能計(jì)量芯片cs5460a的應(yīng)用大大減輕了微處理器的負(fù)荷，與傳統(tǒng)電度表相比，具有高靈敏度、準(zhǔn)確度、防止竊電等特點(diǎn)，使電能表的整體性能和可靠性大大增強(qiáng)。本次設(shè)計(jì)是基于cs5460a的單相電能表是一種比較理想的電量計(jì)量?jī)x表，可以實(shí)現(xiàn)集中抄表，用電監(jiān)測(cè)和信息統(tǒng)計(jì)等方面的計(jì)算科學(xué)管理，從而提高用電管理的工作效率和管理層次，緩解用電矛盾，帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵字 cs5460a 單片機(jī) 遠(yuǎn)程抄表 電能表abstractthis article designed a new kind of intelligent electric meter based on cs5460a chip. it elaborated its principle of work and the software and hardware design method. its main functions includes: the electrical energy measurement, the time sharing duplicate expense, long-distance automatically copies the table, and the rs485 bus copies the table and so on.the system use mcu stm32f103r6 as the control core of the system which is low power consumption and high reliable work. the use of electricity power cs5460a chip reduces microprocessor load and power greatly，compared with the tradition of watt-hour meter with high sensitivity and accuracy, to prevent stealing and so on, greatly enhanced theoverall performance and reliability of the energy meter. the design of intelligent electric meter is an ideal power measurement system. it can achieve concentration meter, power detection and information statistics, etc. the advantages improve the working efficiency and management level. so the intelligent electric meter brings enormous economic benefit and social benefit. key words cs5460a scm remote meter electric meter目 錄前 言1第1章 電能計(jì)量表的發(fā)展及意義21.1 電能表行業(yè)發(fā)展的狀況21.2 研究意義3第2章 本課題的主要內(nèi)容與方案比較42.1 課題的主要內(nèi)容42.1.1 電能計(jì)量表4 2.1.2 電能計(jì)量芯片42.1.3 電能的測(cè)量原理及方法52.2 離散采樣電量測(cè)量的原理52.3 cortex-m3與stm326第3章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理83.1 概述83.2 電能計(jì)量單元介紹83.2.1 電能芯片的簡(jiǎn)介83.2.2 電能芯片的工作原理103.3 stm32f103r6單片機(jī)133.2.1 單片機(jī)選取133.3.2 單片機(jī)的工作原理143.4 時(shí)鐘電路153.4.1 芯片介紹153.4.2 芯片工作原理163.5 電源電路173.5.1 數(shù)字電源173.5.2 模擬電源183.6 復(fù)位電路183.6.1 芯片介紹183.6.2 芯片工作原理193.7 鍵盤(pán)輸入電路193.7.1 電路工作原理193.8 顯示電路203.8.1 顯示電路的實(shí)現(xiàn)原理203.9 串口通信電路213.9.1 串口通信芯片介紹213.9.2 芯片工作原理21第4章 軟件部分234.1 軟件系統(tǒng)的介紹234.2 各功能流程圖24結(jié)束語(yǔ)28致 謝29參考文獻(xiàn)30附 錄31附錄1：cs5460a數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)31附錄2：按鍵子程序34附錄3：顯示子程序35附錄4：存儲(chǔ)子程序36附錄5：通信子程序41前 言隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和人們生活水平的不斷提高，人均每戶(hù)的用電量也得到大幅度的增加，使得“一戶(hù)一表制”這樣的制度得到大面積的推廣，同時(shí)針對(duì)電能計(jì)量表的需求和要求也得到進(jìn)一步的增加。采用智能化和全面化的遠(yuǎn)程控表系統(tǒng)，全自動(dòng)計(jì)算電量、計(jì)算費(fèi)用、自動(dòng)控制原理等方法可解決在人工抄表當(dāng)中存在的諸多問(wèn)題，比如：它可以減輕勞動(dòng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高綜合管理水平等。所以這里需設(shè)計(jì)一種超低消耗的單相電能計(jì)量表。對(duì)于電能計(jì)量表的設(shè)計(jì)已有很多研究和相關(guān)論文的發(fā)表，本設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于功耗低、速度快。傳統(tǒng)的電能計(jì)量表的功能單一，準(zhǔn)確性也低，頻率使用范圍窄，這些缺點(diǎn)都不利于未來(lái)人的社會(huì)生活，本設(shè)計(jì)介紹的是一種基于cs5460a的單相電能計(jì)量表。cs5460a電能芯片，是cirrus logical公司推出的用于測(cè)電流，電壓，功率等的芯片，其精度高，性能強(qiáng)且成本低。該芯片具有自動(dòng)引腳模式的功能，不僅能使芯片獨(dú)立工作，而且得電時(shí)芯片能自動(dòng)的初始化，再由外部的電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器 e2prom引導(dǎo)開(kāi)始工作，并輸出從中讀取數(shù)據(jù)，再將信號(hào)輸送給單片機(jī)。假如用于高容量或家庭，為了降低成本，還可以不用微控制器而獨(dú)立工作。本設(shè)計(jì)還采用stm32f103r6單片機(jī),所以另一個(gè)亮點(diǎn)就是超低功耗。節(jié)能低耗也是未來(lái)生活的一個(gè)重要的要求。同時(shí)增加了stm的高性能的外設(shè)設(shè)備資源，flash、sram等閃存存儲(chǔ)器，并接有非常豐富的串行通信接口。多達(dá)51快速i/o接口，i/o資源是非常豐富的，因此可以節(jié)省很多器件以及可以降低功耗。由于電子式電能計(jì)量表具有數(shù)字通信接口的功能，使得電能的計(jì)量和用電的管理等新型的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都得到了大量使用，在遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中如果采用rs485串行通信系統(tǒng)，能夠極大的提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。第1章 電能計(jì)量表的發(fā)展及意義 1.1 電能表行業(yè)發(fā)展的狀況 電能表在世界上出現(xiàn)已經(jīng)有一百多年的歷史了，最早的電能表是1881年根據(jù)電解的原理研制而成的，雖然這種電能表體積巨大，重量也十分驚人，而且又無(wú)精度的保證。但是它仍然成為世界科技史上的一項(xiàng)重要發(fā)明而受到研究者的重視和贊揚(yáng)，并很快地被運(yùn)用到工業(yè)設(shè)計(jì)中來(lái)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，1888年，隨著交流電的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，電能表又遇到了新的挑戰(zhàn)。經(jīng)過(guò)科學(xué)家的努力研制，感應(yīng)式電能表應(yīng)運(yùn)而生了。由于感應(yīng)式電能表與其相比結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、操作更安全、而且便宜耐用、又便于人員維修和批量生產(chǎn)產(chǎn)品等一系列的優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)展進(jìn)程非?？臁ｋS著日新月異的高新技術(shù)變化，特別是和電子相關(guān)技術(shù)的迅猛發(fā)展，電能計(jì)量表的產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。電子計(jì)量表的高精度、多功能、自動(dòng)抄表等優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)的幾年時(shí)間內(nèi)，將逐步代替原有的傳統(tǒng)的機(jī)械式或復(fù)雜的電子計(jì)量表而成為新的發(fā)展主流。 目前，在我國(guó)的電能計(jì)量表中感應(yīng)式電能計(jì)量表仍然占有相當(dāng)大的市場(chǎng)，由于價(jià)格和使用環(huán)境等不同因素的限制，預(yù)計(jì)城市用戶(hù)則會(huì)逐步推廣電子式電能計(jì)量表，而農(nóng)村用戶(hù)還將繼續(xù)使用感應(yīng)式單相表。而峰谷分時(shí)電價(jià)和避峰電價(jià)政策的相繼出臺(tái)，使得家庭電能計(jì)量表市場(chǎng)需求得到將進(jìn)一步擴(kuò)大。由于國(guó)內(nèi)電子計(jì)量表市場(chǎng)趨于飽和電子計(jì)量表生產(chǎn)從高速增長(zhǎng)期進(jìn)入適度增長(zhǎng)期，整個(gè)行業(yè)生產(chǎn)能力也過(guò)剩，行業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)變得更加的激烈，市場(chǎng)相對(duì)利潤(rùn)也會(huì)有所下降；同時(shí)，由于市場(chǎng)的開(kāi)放伴隨更多國(guó)外企業(yè)參與國(guó)內(nèi)電子計(jì)量表市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致我國(guó)電子計(jì)量表企業(yè)經(jīng)營(yíng)環(huán)境發(fā)生巨大變化。但由于國(guó)內(nèi)電子計(jì)量表設(shè)備的質(zhì)量普遍較高和價(jià)格也較低廉，因而具有相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。因此近年來(lái)我國(guó)的電子計(jì)量表等電子產(chǎn)品大量出口到阿拉伯、東南亞和非洲等國(guó)家和地區(qū)，并逐步的打開(kāi)歐美市場(chǎng)9。電子計(jì)量表具有的數(shù)字通信接口，使得電能計(jì)量及用電管理自動(dòng)化系統(tǒng)都得到大量利用和開(kāi)發(fā)，實(shí)用性和可靠性都得到了很大提高。近年來(lái)由于電力供求縮緊，電子計(jì)量相關(guān)產(chǎn)業(yè)得到發(fā)展。即使未來(lái)電力保持充足，從節(jié)能減排的當(dāng)前的價(jià)值觀點(diǎn)出發(fā)，這種對(duì)于能夠嚴(yán)格控制電量使用和發(fā)展節(jié)約能源的方法具有非常實(shí)際的意義。面對(duì)社會(huì)的不斷進(jìn)步，全面提高電能計(jì)量表的生產(chǎn)模式，尤其是技術(shù)含量高的產(chǎn)品的綜合市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，重點(diǎn)是突破現(xiàn)有的開(kāi)發(fā)困境，使電能表從價(jià)格、數(shù)量等低技術(shù)含量的方式轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝录夹g(shù)的優(yōu)勢(shì)，這是當(dāng)前電能計(jì)量表行業(yè)的總體發(fā)展趨勢(shì)，而技術(shù)含量高的產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益更高，收益也更好，這必然成為今后發(fā)展的重中之重。所以要想發(fā)展電子式電能表，關(guān)健還是在技術(shù)上。1.2 研究意義 隨著我國(guó)電力市場(chǎng)的完善和發(fā)展，供電已成為一種純粹的商業(yè)行為，經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展促使各行各業(yè)及家庭用電量的增多，電費(fèi)已成為企業(yè)、家庭和社會(huì)都不可忽視的生活成本和支出。電能計(jì)量設(shè)備的精準(zhǔn)與否，關(guān)系到人民和企業(yè)的利益關(guān)系，也關(guān)系到電力部門(mén)的誠(chéng)信問(wèn)題。同時(shí)，社會(huì)發(fā)展也對(duì)電能測(cè)量的現(xiàn)代化也增加更多的要求，比如人機(jī)通信、遠(yuǎn)程抄表等。電能計(jì)量表專(zhuān)用芯片cs5460a集成a/d轉(zhuǎn)換、計(jì)算、濾波、系統(tǒng)校準(zhǔn)等多種功能10，能夠幫助人們測(cè)量多種電能參數(shù)，而且設(shè)計(jì)中還簡(jiǎn)化了單相電能表的軟件部分和硬件設(shè)計(jì)，不僅提高測(cè)量時(shí)的精確度，其性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于同類(lèi)的其他單相計(jì)量芯片，采用stm32f103r6運(yùn)行速度快和低功耗，符合國(guó)家節(jié)能減排的未來(lái)趨勢(shì)。所以用cs5460a設(shè)計(jì)的單相電能計(jì)量表，不僅能夠滿(mǎn)足電力部門(mén)的多種需要，而且滿(mǎn)足家庭的需要，所以擁有廣闊的市場(chǎng)前景。第2章 本課題的主要內(nèi)容與方案比較2.1 課題的主要內(nèi)容2.1.1 電能計(jì)量表 普通單相電能表由驅(qū)動(dòng)元件、制動(dòng)元件、轉(zhuǎn)動(dòng)元件、上下軸承、計(jì)度器、接線端子盒、底座和表殼等構(gòu)成。 （1）驅(qū)動(dòng)元件：包括電流驅(qū)動(dòng)元件和電壓驅(qū)動(dòng)元件。（2） 制動(dòng)元件: 由永久磁鐵鉗制而成，圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，能夠控制圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速，從而使圓盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)能夠反映出被測(cè)的電能量值。（3） 轉(zhuǎn)動(dòng)元件：由豎轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)盤(pán)用鋁合金壓鑄在一起組成。（4） 軸承：分為上軸承和下軸承。上軸承主要有導(dǎo)向的作用，下軸承不僅用來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)元件，還用來(lái)減少轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力矩。 （5） 積算機(jī)構(gòu)：用來(lái)累積圓盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)，計(jì)算或累計(jì)電能值。（6） 調(diào)整裝置：用于改變制動(dòng)力矩和補(bǔ)償力矩的數(shù)值，改變和滿(mǎn)足人們對(duì)于準(zhǔn)確度的要求。2.1.2 電能計(jì)量芯片電能計(jì)量芯片主要由電壓互感器和電流互感器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)顯示部分、信號(hào)輸入電路和按鍵部分等組成。電能芯片主要完成對(duì)輸入進(jìn)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，然后再對(duì)其電量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。采用電能計(jì)量芯片的電能計(jì)量表，從構(gòu)成上看，比數(shù)字化的采樣方案的會(huì)更具有優(yōu)越性，它可以節(jié)約能源和設(shè)備省略一些不必要的單元。本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)單相電能計(jì)量表，顯示和控制功能較多，需要的單片機(jī)i/o接口也較多，所以必須以單片機(jī)為中心組件。目前社會(huì)上的電能專(zhuān)用芯片有很多不同的特點(diǎn)，例如，有低功耗(一般為幾十毫瓦)；高性能(具有性能優(yōu)越的a/d轉(zhuǎn)換器，使轉(zhuǎn)換誤差更小)；高精度(測(cè)量誤差大多小 0.3%)及高度集成等，這些都為科學(xué)家設(shè)計(jì)可靠性更高、功能多樣化的單相電能計(jì)量表提供了比較有利條件。因此，我們采用基于電能計(jì)量芯片的電能計(jì)量表作為本設(shè)計(jì)的方案。目前，市場(chǎng)上較為常見(jiàn)的單相電能計(jì)量芯片有美國(guó)ad公司的ad7751和7755、德國(guó)cirrus logical公司的cs5460a。我們?cè)谶@里選用了基于-調(diào)制 a/d 轉(zhuǎn)換技術(shù)的cs546oa芯片。 cs5460a可以用來(lái)測(cè)量瞬時(shí)的電流與電壓、電壓和電流的有效值、瞬時(shí)功率等電能參數(shù)，測(cè)量結(jié)果會(huì)以24位有符號(hào)或無(wú)符號(hào)的2進(jìn)制碼存儲(chǔ)在內(nèi)部寄存器當(dāng)中，所以可以用cs5460a設(shè)計(jì)單相電能計(jì)量表。另外，csa5460a還提供了電能計(jì)量脈沖輸出端口和功率方向端口，可以讓我們很方便地將它與單片機(jī)連接構(gòu)成簡(jiǎn)單的電能表。cs5460a性能優(yōu)于其它單相計(jì)量芯片。目前，供電部門(mén)對(duì)用電客戶(hù)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)越來(lái)越多，如：有功、無(wú)功、瞬時(shí)電壓和電流、瞬時(shí)功率等等。而csa5460a芯片可以統(tǒng)計(jì)并提供這些電量參數(shù)，并將它設(shè)計(jì)在電能表中，其功能強(qiáng)大足以滿(mǎn)足供電部門(mén)需求，所以市場(chǎng)前景非常的廣闊。2.1.3 電能的測(cè)量原理及方法 對(duì)于單相電能計(jì)量表來(lái)說(shuō)，最重要的功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的測(cè)量。有功電能測(cè)量可以描述為：在 t 時(shí)刻內(nèi)流過(guò)元件負(fù)載兩端的交流電壓和交流電流的表達(dá)式為： （2.1） （2.2） 其中，u (t) 、i (t)分別為 t 時(shí)刻電壓的瞬時(shí)值和電流的瞬時(shí)值；um 為電壓的峰值；im為電流的峰值；u為電壓的有效值；i為電流的有效值；代表電流與電壓的相位差；代表角頻率。則在一個(gè)周期以?xún)?nèi)平均有功功率 p 為： （2.3）一個(gè)周期以?xún)?nèi)的電能 w 為 （2.4） 電能測(cè)量單元都是以式(2.4)為理論基礎(chǔ)推導(dǎo)而形成的。實(shí)際上用戶(hù)在使用電能計(jì)量表的過(guò)程中，數(shù)值是不斷變化的，根本無(wú)法快速而準(zhǔn)確地測(cè)得每個(gè)周期的電壓有效值、和電流有效值，所以我們只能采用離散采樣來(lái)測(cè)量。2.2 離散采樣電量測(cè)量的原理 電壓和電流是測(cè)量電能中兩個(gè)最基本的電量，要想計(jì)算電壓有效值、和電流有效值，我們往往需要將連續(xù)電量離散采樣，得到電量的離散表達(dá)式。根據(jù)電工理論原理可以得出，一個(gè)周期t時(shí)間內(nèi)變化的交流電壓信號(hào)、交流電流信號(hào)，電壓有效值和電流有效值分別表示為 （2.5） （2.6）我們將在時(shí)間上連續(xù)的的電壓信號(hào) u(t) 和電流信號(hào) i(t)，通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換和采樣保持的方式，將其轉(zhuǎn)化為在時(shí)間和幅度上均為離散數(shù)字信號(hào)的u(n)或i(n) 。離散形式的電壓有效值和電流有效值分別可表示為 （2.7） （2.8）上式中 n 表示為電壓信號(hào) u(t)或電流信號(hào) i(t)在一個(gè)周期內(nèi)分布的均勻采樣的點(diǎn)數(shù)。我們只需根據(jù)采樣定律就可以得出，要想不失真地恢復(fù)出被測(cè)的信號(hào)，n所對(duì)應(yīng)的采樣頻率必須高出輸入的模擬信號(hào)頻率的兩倍。同理，可得出功率p和電能e的計(jì)算表達(dá)式 （2.9） （2.10） （2.11） （2.12） 這樣，我們就能測(cè)量出我們需要的電能了。2.3 cortex-m3與stm32cortex-m3是2005年arm公司發(fā)布其最新一代arm v7內(nèi)核，在以往的架構(gòu)上有了革命性的突破，性能上更是有了本質(zhì)的飛越11。cortex-m3采用了目前最新的單線調(diào)試技術(shù)，它專(zhuān)門(mén)拿出一個(gè)引腳做調(diào)試用，從而進(jìn)一步節(jié)約了調(diào)試費(fèi)用。與此同時(shí)，cortex-m3中還集成了存儲(chǔ)器、控制器等，這樣我們可以直接在mcu上外連flash存儲(chǔ)器，這樣可以降低設(shè)計(jì)難度與應(yīng)用障礙。stm32是stm公司在目前最新推出的基于arm 的cortex-m3內(nèi)核產(chǎn)品，繼承了cortex-m3內(nèi)核的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又增加了stm高性能的外設(shè)資源，有flash、sram存儲(chǔ)器和豐富的串行通信接口，如iic、spi、usart、can、usb，以及12位的adc和dac創(chuàng)建模塊，支持單片機(jī)外部存儲(chǔ)器更靈活的訪問(wèn)靜態(tài)存儲(chǔ)器控制器fsmc。第3章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理3.1 概述 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3.1所示，通過(guò)cs5460a讀取用戶(hù)所用的電能數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量。然后由微控制器stm32f103r6進(jìn)行處理并通過(guò)顯示模塊進(jìn)行電流、電壓、變比和功率的顯示。同時(shí)把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)芯片以便于日后查看。電壓采集電流采集 電能計(jì)量系統(tǒng) cs5460a 微控制器 stm32f103r6復(fù)位電路顯示模式鍵盤(pán)模塊 存儲(chǔ)器時(shí)鐘芯片rs485總線圖3.1 原理框圖3.2 電能計(jì)量單元介紹3.2.1 電能芯片的簡(jiǎn)介cs5460a是美國(guó)cirrus logic公司最近推出的，帶有串行接口的單相雙向功率/電能計(jì)量高度集成的電路芯片，目前cs5460a主要被運(yùn)用在單相電子計(jì)量表和三相電子計(jì)量表中的設(shè)計(jì)中。不同于以往的cs5460芯片，該芯片具有的自動(dòng)引腳模式功能，能使芯片脫離單片機(jī)單獨(dú)工作，當(dāng)?shù)秒姇r(shí)又能自動(dòng)開(kāi)始初始化，由外部的e2prom引導(dǎo)后獨(dú)立開(kāi)始運(yùn)作，并從中結(jié)果讀取出數(shù)值，如果是為了其高容量和降低生產(chǎn)成本，用于家庭中時(shí)，在此模式下，cs5460a芯片也可以與微控制器連接，直接讓它獨(dú)立工作。除了這些以外，cs5460a芯片的綜合性能也比其他同類(lèi)計(jì)量芯片更好，其主要表現(xiàn)在：(1)芯片的轉(zhuǎn)換精度之高，測(cè)量功能之強(qiáng)。芯片的轉(zhuǎn)換精度不僅達(dá)到了0.1級(jí)，也可以實(shí)現(xiàn)0.2級(jí)的測(cè)量?jī)x表。它是可以測(cè)量瞬時(shí)電壓與電流、電流與電壓有效值、瞬時(shí)功率、功率有效值等多種不同的電量參數(shù)的電能計(jì)量芯片，這在現(xiàn)在的測(cè)量芯片中是并不多見(jiàn)的。(2)芯片外圍元器件非常少，它具有的內(nèi)部電源監(jiān)視器和片內(nèi)看門(mén)狗定時(shí)器(watchdog timer)，只需用很少的外圍元器件便可以實(shí)現(xiàn)所需要的轉(zhuǎn)換功能，這為確保了儀表的轉(zhuǎn)換精度和儀表功能的穩(wěn)定性提供保障。(3)芯片接口方便。芯片內(nèi)部寄存器陣列，而接口是雙向串行接口，通常我們只需要用很簡(jiǎn)單的幾根連線就可將它與單片機(jī)連接起來(lái)，這樣對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)更便利，同時(shí)它還具有的內(nèi)部寄存器數(shù)組，它的功能很強(qiáng)大，使得我們能更好的拓展功能。針對(duì)上述這些特點(diǎn)，我們選擇cs5460a芯片，可以達(dá)到我們要的效果。（4） cs5460a管腳圖。晶振輸出cpu時(shí)鐘輸出正數(shù)字電源數(shù)字地串行時(shí)鐘輸入串行時(shí)鐘輸入片選模式選擇差模電壓輸入差模電壓輸出電壓參考輸出電壓參考輸入晶體輸入串行數(shù)據(jù)輸入能量方式指示能量輸入中斷復(fù)位不連接掉電監(jiān)視器差模電流輸入差模電流輸出正模擬電源模擬地 圖3.2 cs5460a管腳圖(5) cs5460a原理圖。 圖3.3 cs5460a原理圖 3.2.2 電能芯片的工作原理cs5460a是基于調(diào)制的a/d轉(zhuǎn)換技術(shù)，調(diào)制a/d轉(zhuǎn)換器是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種有別于傳統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器【1】。它是對(duì)單頻正弦信號(hào)和噪聲成型濾波、數(shù)字信號(hào)的一種過(guò)濾技術(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)在于高分辨率、高速度、高線性度，而且成本低。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為主流技術(shù)，并運(yùn)用到高分辨率a/d轉(zhuǎn)換器上。cs5460a內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.3所示，cs5460a包括了一個(gè)固定的電壓增益放大器和可編程增益放大器，一個(gè)功率計(jì)算引擎和一個(gè)串行接口和兩a/d轉(zhuǎn)換器(包括數(shù)字濾波器)。當(dāng)輸入電壓和電流轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)后，的a/d轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入功率進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，這樣就可以計(jì)算出瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)電流、瞬時(shí)功率、電能、電壓有效值、電流有效值等。cs5460a自動(dòng)將測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)在24位寄存器中,但它不是真正的測(cè)量的結(jié)果,這還需要乘以相應(yīng)的系數(shù)才會(huì)是最終結(jié)果。將測(cè)量結(jié)果通過(guò)串行接口，經(jīng)過(guò)三個(gè)總線可以同微控制器和數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)連接。其連接圖如3.4。圖3.4 單片機(jī)與cs5460a連接圖 cs5460a在5v電源下運(yùn)行。電流通道輸入范圍為30mv或150 mv，電壓通道輸入范圍為150 mv。在va中用5v電源供電時(shí)，cs5460a可以承受范圍為025v到va的共模信號(hào)【12】。由于總功耗500mw；（va）（va）60v。所以電壓通道和電流通道中需要連接電壓互感器和電流互感器單。電流、電壓均采用差分輸入方式，為實(shí)現(xiàn)最佳差分輸入，r10和r11、r8和r9采用溫度系數(shù)小、阻值嚴(yán)格匹配電阻串聯(lián)而成，r13阻值由被測(cè)信號(hào)最大值決定。 圖3.5 采集電路圖 本設(shè)計(jì)采用脈沖500個(gè)來(lái)代表一個(gè)千瓦時(shí)（kwh），當(dāng)給定的最大電源線電壓為250v，最大電源電流為20a（此時(shí)cs5460a的管腳iin+和iin-之間電壓有效值為150mv），脈沖速率的設(shè)定值不由額定線電壓和線電流來(lái)決定，但是必須考慮到最大線電壓和線電流的值，所以我們能算出傳感器增益常數(shù)kv和ki的值分別為： (3.1) (3.2)電能計(jì)量芯片最大的電源線電壓與電源線電流對(duì)應(yīng)的電壓有效值和電流有效值寄存器的值均為0.6。這樣我們可以計(jì)算出脈沖速率的寄存器pr的設(shè)定值【13】為： (3.3)但脈沖速率寄存器的值不能被精確的設(shè)置為1.929hz，最接近的設(shè)置為0x0003e=1.9375。為了提高我們計(jì)算的精度，我們把所有增益寄存器都設(shè)定為可編程的，用此方法可矯正pr產(chǎn)生的四舍五入的誤差。再由電壓通道的增益寄存器為vgn，電流通道的增益寄存器增益為ign，此值可計(jì)算如下： (3.4)3.3 stm32f103r6單片機(jī)3.2.1 單片機(jī)選取 在此設(shè)計(jì)中單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心部分，所以它的選擇也是非常重要的。由于設(shè)計(jì)的是單相電能計(jì)量系統(tǒng)，所以他的運(yùn)行速度及功耗是必須考慮在內(nèi)的。由于stm32f103r6具有一下特點(diǎn)，在此，選用stm32f103r6作為單片機(jī)設(shè)計(jì)單相電能計(jì)量表【2】。單片機(jī)特點(diǎn)：a.內(nèi)核。arm 32位的cortex-m3 cpu，最高工作頻率72mhz，具有單周期乘法和硬件除法，超快運(yùn)行速度。b.存儲(chǔ)器。它具有64k字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器，高達(dá)20k字節(jié)的sram時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理，2.0-3.6v供電，上電/斷電復(fù)位（por/pdr）、可編程電壓監(jiān)測(cè)器（pvd）。c.低功耗。具有睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式3種模式。d.模數(shù)轉(zhuǎn)換器。2個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1us轉(zhuǎn)換時(shí)間（多達(dá)16個(gè)輸入通道），轉(zhuǎn)換范圍：0至3.6v。雙采樣和保持功能。溫度傳感器。f.dma。具有7通道dma控制器。e.多達(dá)80個(gè)快速i/o端口，幾乎所有的端口均可容忍5v信號(hào)。g.調(diào)試模式。串行單線調(diào)試（swd)和jtag接口。h.多達(dá)7個(gè)定時(shí)器。3個(gè)16位定時(shí)器、1個(gè)16位帶死區(qū)控制和緊急剎車(chē)、2個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器（獨(dú)立的和窗口型的）和1個(gè)系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器。i.多達(dá)9個(gè)通信接口。j.crc計(jì)算單元。kecopack封裝。l.stm32f103r6管腳圖。圖3.6 stm32f103r6管腳圖 所以在此系統(tǒng)中選擇stm32f103r6作為設(shè)計(jì)的核心。雖然它的價(jià)格比89c51的高，但是它的運(yùn)行速度及功耗低之低是無(wú)法比擬的，也可以方便我們未來(lái)繼續(xù)拓展其功能，我們選stm32f103r6做為本次課題所需的單片機(jī)。3.3.2 單片機(jī)的工作原理通過(guò)附圖可以看出，單片機(jī)的接口非常簡(jiǎn)單，分別采用單片機(jī)的一般i/o口實(shí)現(xiàn)與其它電路的接口，該系統(tǒng)的時(shí)鐘部分都是采用兩個(gè)晶體振蕩器實(shí)現(xiàn)的3。為了考慮到電源的輸入對(duì)單片機(jī)的影響，在電源的管腳增加一個(gè)0.1uf的電容來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波，它可以減少輸入端收到的干擾，進(jìn)而增加精確度。 在完成軟件設(shè)計(jì)以后需要把程序下載到單片機(jī)當(dāng)中，所以需要安裝jtag，其接口如圖3.7. 圖3.7 單片機(jī)電路圖3.4 時(shí)鐘電路 3.4.1 芯片介紹電能計(jì)量表中必須要添加實(shí)時(shí)時(shí)鐘。實(shí)時(shí)時(shí)鐘通常分為軟時(shí)鐘與硬時(shí)鐘兩種。硬時(shí)鐘由獨(dú)立的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片組成，其準(zhǔn)確度與單片機(jī)無(wú)關(guān)，不易產(chǎn)生誤差，增加精確度。本設(shè)計(jì)就采用這種方法選用了philips公司的pcf8563。pcf8563是一款針對(duì)低功耗而優(yōu)化的cmos實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片，符合本設(shè)計(jì)中低功耗的要求。pcf8563提供一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出、中斷輸出和掉電（voltage-low）檢測(cè)器。芯片通過(guò)一條雙線雙向的iic總線串行傳輸所有的地址和數(shù)據(jù)4。芯片內(nèi)置的地址寄存器在每次寫(xiě)入或讀取數(shù)據(jù)字節(jié)后會(huì)自動(dòng)加1。 芯片特點(diǎn)：a.芯片提供年、月、日、星期、時(shí)、分和秒等信息。b.工作電壓：1.8v5.5v。c.低后備電流：0.25a（vdd3.0v，tamb25時(shí)）。e.400 khz的雙線iic總線接口（vdd1.8v5.5v時(shí)）。f.外圍設(shè)備的可編程時(shí)鐘輸出（32.768khz，1024 hz，32hz和1hz）。g.報(bào)警和定時(shí)器。h.內(nèi)部集成了振蕩電容。i.片內(nèi)上電復(fù)位。j.iic總線從地址：讀:a3h；寫(xiě):a2h。k. 開(kāi)漏中斷引腳 pcf8563芯片具有多種功能：定時(shí)器功能、報(bào)警功能、中斷輸出功能及中斷輸出功能時(shí)鐘輸出功能，以及可以獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)定的各種各樣的復(fù)雜的定時(shí)服務(wù)。另外該芯片還具有看門(mén)狗電路, 內(nèi)部含有時(shí)鐘電路、低電壓檢測(cè)電路(110v)、振蕩電路以及還有兩線制的iic 方式的總線通訊功能,尤其是該芯片采用的iic總線串行的傳輸方式，不僅可以使外圍電路變得更加簡(jiǎn)單，而且它還增加了該芯片的可靠程度。3.4.2 芯片工作原理 sda是pcf8563芯片的雙向引腳，可將其用于串行數(shù)據(jù)的輸入輸出；sci為pcf8563芯片的時(shí)鐘輸入端，系統(tǒng)數(shù)據(jù)從時(shí)鐘信號(hào)的同步輸入器或者從芯片的器件中輸出；osco為反相放大器的輸出端；osci為反相放大器的輸入端；int為系統(tǒng)中斷信號(hào)的輸出端，int為低電平有效，系統(tǒng)可以通過(guò)給它設(shè)置報(bào)警寄存器的功能使之按其在指定的時(shí)間內(nèi)讓引腳產(chǎn)生連續(xù)的報(bào)警信號(hào)。sda、sci、int都是漏極開(kāi)路，并負(fù)有上拉電阻等元器件。本系統(tǒng)pcf8563與stm32f103r6接口采用附圖所示接口方案5。接口部分可以采用3根口線方式連接，連通后pcf8563的int引腳會(huì)產(chǎn)生周期為1s的脈沖中斷信號(hào)，再由stm32f103r6的引腳作為其中斷觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)產(chǎn)生中斷后，pcf8563的基準(zhǔn)時(shí)間就會(huì)被iic總線讀取。其電路圖如3.8。圖3.8 時(shí)鐘電路從圖3.8可以看出電路中使用3v的紐扣電池6，這是為了防止斷電后時(shí)鐘電路停止計(jì)時(shí)。紐扣電池,也叫扣式電池,是指外形尺寸像一顆小紐扣的電池,一般來(lái)說(shuō)直徑較大,厚度較薄。在系統(tǒng)中用的是3v可充鋰離子扣式電池。鋰電池是一種由鋰金屬或者鋰合金材料組合為負(fù)極，并使用非水電解質(zhì)的溶液與材料混合而組成的電池。電池內(nèi)部則采用了一種螺旋繞制的結(jié)構(gòu)，并且利用一種滲透力極強(qiáng)而且非常精細(xì)的聚乙烯薄膜，放入電池的正、負(fù)兩極間并將其間隔而成。電池的正負(fù)極兩級(jí)的電流收集級(jí)分別由鋁薄膜和銅薄膜組成組成。而電池的正負(fù)兩級(jí)的鋰離子收集極則由鋰金屬和二氧化鈷等氧化物和片狀的碳原子材料組成。并且向電池內(nèi)充上有機(jī)的電解質(zhì)溶液。另外電池內(nèi)還裝有ptc元件和安全閥，以便于當(dāng)電池處于不正常的工作狀態(tài)及輸出短路時(shí)能保護(hù)電池不受電量瞬時(shí)變化的損壞。鋰電池的特點(diǎn)：a.具有更高的能量重量比和體積比；b.電池電壓高，單節(jié)鋰電池電壓為3.6v，約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓； c.電池自放電小，可長(zhǎng)時(shí)間存放，這是該電池最突出的優(yōu)點(diǎn)；3.5 電源電路3.5.1 數(shù)字電源整個(gè)計(jì)量表采用5v和3.3v供電，由于電能計(jì)量芯片和單片機(jī)硬件系統(tǒng)都對(duì)電源要求比較高，包括了需具有穩(wěn)壓功能和紋波小這些具體的要求，另外我們也必須考慮到采用stm32f103r6這樣的硬件系統(tǒng)的超低功耗等特點(diǎn)。因此該硬件系統(tǒng)部分采用7805和tps76033芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的功能要求，該芯片能很好的滿(mǎn)足我們?cè)O(shè)計(jì)的要求，并提供+5v和3.3v的穩(wěn)壓電源。該系統(tǒng)首先通過(guò)變壓器使220v的交流電變成12v的交流電，再通過(guò)整流電路使交流電變成直流電，進(jìn)而通過(guò)一系列的濾波電路使7805的輸入端為穩(wěn)定的10v直流電，通過(guò)7805芯片后電源變成+3.3v的直流電，此系統(tǒng)為其他芯片提供+3.3v穩(wěn)壓電源。其電路圖如3.9。圖3.9 +3.3v電路圖在2v穩(wěn)壓電源的電路中為了使輸出電源的紋波小，在輸出部分用了一個(gè)c27和c28，另外在芯片的輸入端也放置另一個(gè)c26，都作為濾波電容，以減少輸入端收到的干擾，這樣可以讓紋波變得更小。電路圖如3.1。 圖3.10 2v穩(wěn)壓電源圖3.5.2 模擬電源 本設(shè)計(jì)中電能計(jì)量芯片cs5460a的va+和va-需要+5v和0v電源，所以設(shè)計(jì)里要為芯片cs5460a提供模擬的+5v穩(wěn)壓電源。其電路圖如3.11。圖3.11 模擬電源3.6 復(fù)位電路3.6.1 芯片介紹本設(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)中，通常單片機(jī)的復(fù)位電路可采用r-c復(fù)位電路，也可以采用復(fù)位芯片。由于r-c復(fù)位電路采用的單一電阻元件，相比之下采用復(fù)位芯片來(lái)說(shuō)，更便宜，但是可靠性不高。故而本設(shè)計(jì)采用max809芯片，雖然價(jià)格增加卻保證了復(fù)位電路的可靠性。max809芯片是一種只有單一功能的微型處理器的復(fù)位芯片，可將此芯片用于監(jiān)控微處理器的運(yùn)轉(zhuǎn)或者監(jiān)控其它邏輯控制系統(tǒng)的電源電壓。它可以在上電、掉電和節(jié)電情況下向單片機(jī)提供復(fù)位的信號(hào)。當(dāng)電源的供電電壓低于所限定的門(mén)檻電壓時(shí)，芯片就會(huì)發(fā)出使其芯片復(fù)位的復(fù)位信號(hào)，這一階段會(huì)一直持續(xù)到電源的供電電壓又恢復(fù)到高出我們所限定的門(mén)檻電壓為止。max809芯片采用17ua的低電流使其能便攜的為電池供電，并且芯片是低電平有效的reset方式輸出。芯片其特性為：a. 芯片可監(jiān)控5.0v、3.3v和3.0v電源。b. 芯片的復(fù)位延時(shí)的時(shí)間最小值為140ms。c. 芯片具有能抗電源的瞬態(tài)干擾方式，即使芯片電壓低于1.1v時(shí)仍能產(chǎn)生使電路復(fù)位的復(fù)位信號(hào)。d. 芯片采用sot-23封裝，采用小型3管腳。e. 不需要外部配件使得芯片更簡(jiǎn)化。3.6.2 芯片工作原理 max809芯片的連接非常簡(jiǎn)單，它只有三個(gè)管腳，gnd接地，vcc接3.3v的電源，reset接到單片機(jī)stm32f103r6的復(fù)位端即可就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位工作。為了減少電源的干擾，還需要在復(fù)位芯片的電源芯片的電源輸入加一個(gè)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波，這樣可以減少輸入端受到的干擾。圖3.12 復(fù)位電路圖3.7 鍵盤(pán)輸入電路3.7.1 電路工作原理鍵盤(pán)電路是用于人們向單片機(jī)等硬件設(shè)備輸入數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的一種電路設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)電路采用掃描方式從而實(shí)現(xiàn)的矩陣鍵盤(pán)。鍵盤(pán)的電路圖3.13。由圖可以看出，該矩陣掃描鍵盤(pán)是由行線和列線所組成。鍵盤(pán)的列線由pa3和pa4組成，鍵盤(pán)的行線由pa5,pa6構(gòu)成。鍵盤(pán)的行線被用于鍵盤(pán)的控制輸出端，鍵盤(pán)的列線被用于鍵盤(pán)的輸入端。為了保證本設(shè)計(jì)的方便性，在我們?cè)O(shè)計(jì)的過(guò)程中，采用pa3,pa4作為鍵盤(pán)列線，可以利用該管腳的中斷功能。pa3,pa4通過(guò)上拉電路將該兩個(gè)管腳拉高，這樣當(dāng)沒(méi)有人按鍵的情況下，該兩個(gè)管腳依然保持高電平，按鍵一旦被按下時(shí)，則變化為低電平，這時(shí)通過(guò)設(shè)置pa3,pa4為低電平觸發(fā)的中斷方式，低電平就觸發(fā)中斷進(jìn)入中斷的服務(wù)程序，從而獲得輸入的數(shù)據(jù)。圖3.13 鍵盤(pán)電路圖在本設(shè)計(jì)中使用個(gè)四按鍵。功能分別是變比（包括電壓變比，變流變比），上翻鍵，下翻鍵,確認(rèn)鍵。當(dāng)按鍵被按下時(shí)，會(huì)根據(jù)程序指令的不同執(zhí)行不同的功能，顯示電路就會(huì)有相應(yīng)顯示。3.8 顯示電路3.8.1 顯示電路的實(shí)現(xiàn)原理本設(shè)計(jì)的顯示電路采用的是簡(jiǎn)單的led顯示方式，而led選用共陰極。這樣的方式不但能滿(mǎn)足該系統(tǒng)的要求，也可以減低系統(tǒng)的成本。顯示電路圖3.14。本設(shè)計(jì)讓顯示電路直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)i/o口進(jìn)行連接，由于stm32f103r6具有豐富的i/o口資源，所以采用并行的接口方式非常容易，不僅減少了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，也可以增加系統(tǒng)的可靠性。圖3.14 顯示電路3.9 串口通信電路3.9.1 串口通信芯片介紹本設(shè)計(jì)采用rs-485收發(fā)器，rs-485收發(fā)器采用的是平衡發(fā)送與差分接收，即而在接收端，接收器將接收到的差分信號(hào)變成ttl電平，而在發(fā)送端中，驅(qū)動(dòng)器又將接收到的ttl電信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)并將其向其他元器件輸出；因此rs-485收發(fā)器具有抑制共模干擾的能力。該芯片的主要技術(shù)參數(shù)為：a.芯片工作電源為33.6v。b.芯片工作電流為1ma。c.數(shù)據(jù)的傳輸速率為12mbps。本設(shè)計(jì)在通信電路中使用了隔離器6n137光耦合器。6n137光耦合器是一款用于單通道的高速光耦合器，具有溫度、電流和電壓的補(bǔ)償功能，高效的輸入、輸出隔離，5ma的極小的輸入電流，lsttl/ttl兼容與高速(典型為10mbd)。6n137光耦合器特性：a.轉(zhuǎn)換速率高達(dá)10mbit/s、扇出系數(shù)為8。b.擺率高達(dá)10kv/us。c.邏輯電平輸出。d.為集電極開(kāi)路輸出。3.9.2 芯片工作原理rs-485接口芯片用于完成將ttl電平轉(zhuǎn)換為rs-485接口電平的任務(wù)，這里采用max3485作為rs-485接口芯片7。max3485芯片與單片機(jī)的連接圖如3.12。de作為芯片的發(fā)送器使能端，當(dāng)de為1時(shí)發(fā)送器就可以工作。di為芯片發(fā)送器輸入端，re，a,b都為輸出端。當(dāng)de為0時(shí)，發(fā)送器停止工作，且輸出端為高阻。re為輸入使能端，當(dāng)re為0時(shí)允許接收器工作，a,b為輸入端，ro為輸出端8。當(dāng)為1時(shí)接收器被禁止，ro為高阻狀態(tài)。stm32f103r6單片機(jī)通過(guò)pb，兩端口來(lái)控制收發(fā)器的工作狀態(tài)，從而達(dá)到與主機(jī)通訊的目的。6n137的工作原理，當(dāng)輸入信號(hào)從管腳2與管腳3輸入時(shí)，信號(hào)經(jīng)過(guò)片內(nèi)光通道會(huì)直接被傳到片內(nèi)光敏二極管中，當(dāng)反向偏置的光敏管受電導(dǎo)通，發(fā)光二極管就開(kāi)始發(fā)光。由于與門(mén)有兩個(gè)輸入端，我們把轉(zhuǎn)換后的電流和電壓輸送到與門(mén)的其中一個(gè)輸入端，那么與門(mén)的另一個(gè)輸入就為使能端。當(dāng)使能端的輸出為高電平時(shí)，與門(mén)輸出就會(huì)為高電平，再經(jīng)過(guò)輸出三極管的反向作用后，光電隔離器就相應(yīng)會(huì)輸出低電平。當(dāng)輸入的信號(hào)的電流小于觸發(fā)閾值或使能端輸出為低電平時(shí)，就會(huì)顯示為高電平，這個(gè)高電平是集電極開(kāi)路產(chǎn)生的，可針對(duì)接收電路加上拉電阻或電壓調(diào)整電路。在微機(jī)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常用到開(kāi)關(guān)量的輸入/輸出通道中使用光電隔離技術(shù)，最常用的是隔離方式就是光電隔離器件7，本設(shè)計(jì)就是采用這種設(shè)計(jì)。光電隔離的原理如圖3.12，其注意的是傳輸單向性以及使用要求輸入、輸出端電源分離。所以本設(shè)計(jì)中設(shè)置了兩路電源來(lái)解決光電隔離器件兩端電壓要分離的問(wèn)題。圖3.12 串行通信電路第4章 軟件部分4.1 軟件系統(tǒng)的介紹iar systems是一家全球領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具和服務(wù)的供應(yīng)商，它成立于1983年，距今天已有超過(guò)29年的歷史了，提供的產(chǎn)品和服務(wù)涉及到嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和測(cè)試的各個(gè)階段和環(huán)節(jié)，包括：帶有c/c+ 編譯器和調(diào)試器的開(kāi)發(fā)集成環(huán)境(ide)、各類(lèi)開(kāi)發(fā)套件、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和硬件仿真器以及狀態(tài)機(jī)建模工具等。公司總部設(shè)在北歐的瑞典，在全世界很多地方都設(shè)有其分公司。它最著名的產(chǎn)品是c編譯器-iar embedded workbench, 基本上所有的知名半導(dǎo)體公司的微處理器都支持?？梢哉f(shuō)是一家成功的供應(yīng)商?；旧先蛑墓径荚谑褂胕ar systems提供的開(kāi)發(fā)工具，用以開(kāi)發(fā)屬于他們自己的產(chǎn)品，目前世界上的各類(lèi)高新技術(shù)里都能看到它的身影。 2003年6月，iar systems在中國(guó)成立辦事處以來(lái)，不斷加強(qiáng)對(duì)中國(guó)以及部分東亞國(guó)家的產(chǎn)品銷(xiāo)售和技術(shù)支持。使得公司在中國(guó)也有很大的發(fā)展。4.2 各功能流程圖圖4.1 主程序框圖圖4.2 rs485通信流程圖 圖4.3 采集子程序流程圖圖4.4 鍵盤(pán)掃描 圖4.5 顯示流程圖結(jié)束語(yǔ) 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，電子式電能計(jì)量表制造成本低、精度高、體積小、功能更齊全等優(yōu)點(diǎn)，必將完全取代傳統(tǒng)的機(jī)械式的電能計(jì)量表。本電能計(jì)量表采用cs5460a電能芯片，它集成了a/d轉(zhuǎn)換、濾波、計(jì)算、系統(tǒng)校準(zhǔn)等功能，并能夠測(cè)量多種電能計(jì)量參數(shù)，不僅簡(jiǎn)化了單相電能表的硬件和軟件的設(shè)計(jì)，而且還并提高了測(cè)量精度，其性能優(yōu)于其他的單相計(jì)量芯片。使用cs5460a設(shè)計(jì)單相電能計(jì)量系統(tǒng)有很多優(yōu)良的性能，能夠滿(mǎn)足電力部門(mén)和家庭的需要，有廣闊的市場(chǎng)前景。 本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和本人的刻苦努力之下，基本完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。通過(guò)三個(gè)月近三的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深的感受到了，作為一名學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握扎實(shí)的重要性。畢業(yè)設(shè)計(jì)中，本人將四年所學(xué)的知識(shí)重新梳理了一下，更有了一個(gè)系統(tǒng)化掌握，為以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我受益匪淺，不僅鍛煉了良好的邏輯思維能力，而且培養(yǎng)了棄而不舍的求學(xué)精神和嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)?；仡櫞舜萎厴I(yè)設(shè)計(jì)，將大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)更好的總結(jié)，更懂得了作為一名技術(shù)人員的艱辛和苦累，通過(guò)自身的努力，掌握了單相電能計(jì)量表等儀器設(shè)計(jì)的原則，提高了解決問(wèn)題的能力。致 謝首先感謝自動(dòng)化工程學(xué)各位院領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們畢業(yè)生的支持和關(guān)懷，同時(shí)也感謝你們?yōu)槲覀冊(cè)诋厴I(yè)前提供了這樣好的一個(gè)鍛煉機(jī)會(huì)，讓我們能夠重新梳理大學(xué)所學(xué)到的知識(shí)，為我們以后踏入社會(huì)打上堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然后感謝我的指導(dǎo)丁軍航老師，在我遇到困難的時(shí)候，他犧牲了自己的寶貴的時(shí)間來(lái)對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)和幫助。無(wú)論什么時(shí)間，只要他看到我們問(wèn)的問(wèn)題，他都及時(shí)回答，答疑解惑，在他的身上，我們可以看到到一個(gè)學(xué)者的嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)，這些都讓我們受用終身。丁老師為了我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)也耗費(fèi)大量心血，無(wú)時(shí)無(wú)刻都對(duì)我們的進(jìn)度表示關(guān)切，在他身上，我們學(xué)到了很多。再次感謝在設(shè)計(jì)過(guò)程中幫助過(guò)我的同學(xué)和朋友，因?yàn)槟銈兊闹С趾凸膭?lì)，我才能才遇到困難和瓶頸時(shí)能大膽的前進(jìn)。還要感謝的是我的父母，謝謝你們培養(yǎng)了我，我馬上就要畢業(yè)了，在未來(lái)的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)你們對(duì)我的殷切期望！我一定會(huì)好好孝敬和報(bào)答你們！最后感謝青島大學(xué)四年以來(lái)對(duì)我的栽培，我踏入社會(huì)以后會(huì)嚴(yán)于律己，努力奉獻(xiàn)，為社會(huì)貢獻(xiàn)自己一份微薄的力量，造福社會(huì)。四年的讀書(shū)生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，但是我的人生才剛剛開(kāi)始，我將面對(duì)又一次新征程。參考文獻(xiàn)1 賀富堂基于電子式單相復(fù)費(fèi)率ic卡電能表的研制 2008年2 單片機(jī)stm32f103stm32f103系列中文手冊(cè) 3 錢(qián)云.莊嚴(yán).智能電能表的設(shè)計(jì).電子技術(shù).第五期4 何立民 i2c總線應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 北京：北京航空航天大學(xué)出版社1995年5 趙偉 基于dsp的數(shù)據(jù)采集及硬盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn) 2007年6 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社，19987 西安航空技術(shù)高等專(zhuān)科學(xué)