畢業(yè)論文 三相電參數(shù)測量儀的軟件設(shè)計(jì).doc

論文題目：三相電參數(shù)測量儀的軟件設(shè)計(jì)專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器本 科 生：強(qiáng) 偉 （簽名） 指導(dǎo)老師：黃夢濤 （簽名） 摘 要本系統(tǒng)使用一種電能計(jì)量芯片 ATT7022C，結(jié)合DS1302實(shí)時(shí)鐘芯片及LCD12864液晶模塊，通過STC89C54RD+單片機(jī)進(jìn)行控制，具體研究和設(shè)計(jì)了一款三相電參數(shù)測量儀。相對于傳統(tǒng)的三相電參數(shù)測量儀，它具有精度高、可靠性強(qiáng)、功能強(qiáng)大及智能化等諸多優(yōu)點(diǎn)。本測量儀表可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確測量電壓有效值、電流有效值、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、無功電能、頻率及相角等各項(xiàng)三相電參數(shù)。測量參數(shù)值可以通過按鍵控制切換實(shí)時(shí)顯示在液晶屏上。此外，該測量儀表還可以在液晶屏上顯示年份、月份、日期、星期、時(shí)、分、秒，并且可以隨時(shí)通過按鍵設(shè)置時(shí)間。研究、設(shè)計(jì)此類儀表有利于減少企業(yè)、工廠及家庭用電浪費(fèi)，更好的節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，從而真正實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型社會。關(guān) 鍵 詞: 三相電參數(shù)，測量儀, ATT7022C, STC89C54RD+研究類型： 應(yīng)用研究Subject ：Multi-purpose three-phase electrical parameters of instrumentsMajor ：Measure and control technology and instrumentName ：Qiang Wei （Signature） Instructor：Huang Mengtao （Signature） ABSTRACT This system using a kind of electric power measure ATT7022C chip, combined with DS1302 real clock chip and LCD12864 LCD module, through the STC89C54RD + MCU control, concrete research and design a three-phase electric parameters measurement instrument.Compared with the traditional measuring apparatus, the parameters of the three-phase it has high accuracy, reliability, powerful and intelligent, and many other advantages. The measurement instrument can real-time and accurate measuring voltage, current RMS, RMS power factor, active power, reactive power, electricity, power, active and installed reactive power, frequency and phase Angle of the parameters of the three phase. The measuring parameters value can through the button control switch in real-time display on the LCD panel. In addition, the measuring instrument can also be displayed on the LCD panel year, month, date, week, when, minutes and seconds, and can at any time through the keys set a time.Researching and design such instruments can reduce electricity resource waste of enterprise, factories and family, protect the environment, so as to realize environmental friendly society.KEY WORDS: three-phase electrical parameters, intelligent instrument, ATT7022C, STC89C54RD +THESIS: application research目 錄摘 要IABSTRACTII1 緒論11.1 課題研究的目的和意義11.2 電參數(shù)測量儀的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢21.2.1電參數(shù)測量儀的發(fā)展歷程21.2.2國內(nèi)外研究狀況21.3 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)42 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)52.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)52.1.1總體結(jié)構(gòu)框圖52.1.2主要功能52.2 系統(tǒng)測量原理63 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)133.1 ATT7022C電能計(jì)量芯片133.1.1芯片簡介133.1.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)133.1.3 電能計(jì)量芯片ATT7022C的引腳介紹143.1.4 外圍設(shè)計(jì)163.2 LCD12864液晶模塊173.2.1 芯片簡介173.2.2 外圍接口183.3 4*4矩陣式鍵盤193.3.1 電路原理193.3.2 接線圖193.4 DS1302時(shí)鐘模塊203.4.1 芯片簡介203.4.2 外部接線213.5 單片機(jī)STC89C54RD+介紹224 軟件方案234.1系統(tǒng)軟件總體流程234.1.1 軟件總體設(shè)計(jì)思想234.1.2 具體程序流程設(shè)計(jì)234.2 ATT7022C模塊244.2.1 讀寫時(shí)序244.2.2 軟件校表及設(shè)置參數(shù)254.3 LCD12864液晶模塊264.3.1 軟件資源264.3.2時(shí)序操作圖274.3.3 液晶顯示284.4 4*4矩陣式鍵盤294.4.1 軟件原理294.4.2 按鍵說明304.4.3 軟件流程圖304.5 DS1302時(shí)鐘模塊314.5.1 內(nèi)部資源介紹314.5.2 時(shí)序圖324.5.3 時(shí)間顯示流程335 總結(jié)34致謝35參考文獻(xiàn)36附錄1 ATT7022C系統(tǒng)原理圖及系統(tǒng)原理圖37附錄2 主程序39附錄3 調(diào)校表后測量誤差表48附錄4 畢業(yè)設(shè)計(jì)成品照片49IV1 緒論1.1 課題研究的目的和意義電能為用途最廣泛的能源之一，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展無法離開電能的使用，對電能的使用程度直接衡量一個國家工業(yè)的發(fā)展水平，電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、可靠、高效的運(yùn)行與國民總體經(jīng)濟(jì)和人民日常生活密切相關(guān)。近幾年，中國的社會用電量迅速增長，全國聯(lián)網(wǎng)，特高壓電網(wǎng)建設(shè)，百萬千瓦級發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，家居網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程，電網(wǎng)經(jīng)營管理改進(jìn)和計(jì)量新技術(shù)應(yīng)用等要素，推進(jìn)電表應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，主要是：從用電計(jì)量計(jì)費(fèi)擴(kuò)大到配電變壓器、變電站的經(jīng)濟(jì)管理和用電需求側(cè)管理的計(jì)量；從用戶計(jì)費(fèi)擴(kuò)大到發(fā)電廠上網(wǎng)電量、跨省電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換電量的計(jì)費(fèi)；從315千伏安及以上的大工業(yè)用戶計(jì)費(fèi)擴(kuò)大到100千伏安及以上的商業(yè)、非工業(yè)、普通工業(yè)戶的計(jì)費(fèi)，以上電表應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，引起計(jì)量點(diǎn)總量估計(jì)由60萬個擴(kuò)大到400萬個，電表應(yīng)用需求量前景看好。三相多功能表技術(shù)要跟蹤應(yīng)用需求的不斷變化，也就明示了今后產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展趨向。電表多門類：由單一的計(jì)費(fèi)產(chǎn)品發(fā)展到關(guān)口計(jì)量、配電變壓器計(jì)量、變電站計(jì)量、大工業(yè)戶計(jì)量、中等容量戶計(jì)量、用電需求側(cè)管理系統(tǒng)及終端6類產(chǎn)品，分別制訂產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范；關(guān)口電能表，要發(fā)展高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、快速測量、0-360計(jì)量、多通信方式和協(xié)議，經(jīng)國際、國內(nèi)同類電表的比較，提出量化指標(biāo)和測試方法；計(jì)費(fèi)用三相多功能表要計(jì)量準(zhǔn)確、簡單可靠、講求實(shí)用，逐步發(fā)展三相SOC單芯片，開發(fā)具有諧波電壓、電流總含量和諧波污染程度的測量技術(shù)，研究溫度、電壓、頻率、相位改變的自適應(yīng)計(jì)量；諧波有功、無功、視在功率電能計(jì)量實(shí)用化產(chǎn)品，改進(jìn)諧波下的功率因數(shù)計(jì)算方法，推進(jìn)電能質(zhì)量市場建立與發(fā)展，也為提高冶煉企業(yè)、電氣化鐵路的計(jì)量準(zhǔn)確度做準(zhǔn)備最后是研究制訂三相多功能表質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與測試方法，提高在電網(wǎng)上運(yùn)行電表的整體技術(shù)品質(zhì)。而無法實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確及有效的測量用電網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)參數(shù)，對電網(wǎng)的安全運(yùn)行極為不利，而且會對用戶用電設(shè)備的運(yùn)行造成極為不利的影響，最重要的是造成電能的極大浪費(fèi)。因此，監(jiān)控三相電用電的電壓、電流的有效值、有功功率、無功功率和功率因數(shù)、相角頻率及電能等參數(shù)，對用電安全和減少用電浪費(fèi)具有十分重要的意義。1.2 電參數(shù)測量儀的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢1.2.1電參數(shù)測量儀的發(fā)展歷程傳統(tǒng)的電參數(shù)測量方法，一般通過對模擬電壓信號的采樣和計(jì)算來完成測量。主要經(jīng)歷了幾個階段：第一階段，以模擬測量為主，通過基于電磁通量原理的指針式。但其機(jī)械結(jié)構(gòu)和電磁通量結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，測量的精度也很難提高。第二階段，以直流采樣為主，將被測量整流成直流量，通過測量平均值來測量點(diǎn)參數(shù)的有效值。該方法軟件設(shè)計(jì)簡單，計(jì)算速度快。但是，其測量準(zhǔn)確度直接受到整流電路的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性的影響，整流電路參數(shù)調(diào)整困難。第三階段，以交流采樣為主，先將電壓、電流信號經(jīng)高精度的電壓、電流互感器變成數(shù)字系統(tǒng)可測量的交流小信號，然后在送入微處理器進(jìn)行計(jì)算。該方法可以通過不同的算法獲取關(guān)心的各種信息（如有效值、相位等），實(shí)時(shí)性好，精度高。隨著微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及電力參數(shù)實(shí)時(shí)測量要求的提高，交流采樣技術(shù)已經(jīng)逐步取代了直流采樣方法。并且大量電子器件的相繼出現(xiàn)，對電力參數(shù)的測量由傳統(tǒng)的電能表，逐漸被數(shù)字乘法器型電子式電能表取代。尤其是電能計(jì)量專用芯片出現(xiàn)以后，大大簡化了測量電路的復(fù)雜性。1.2.2國內(nèi)外研究狀況自從2003年以來，即中國城市和農(nóng)村電網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模改造、建設(shè)后，電力系統(tǒng)對三相多功能表的需求量迅速增長，到2004年產(chǎn)量估計(jì)約70萬臺，以不足全國電能表總產(chǎn)量1%的份額，創(chuàng)造了11%的電能表總產(chǎn)值。由此，國際、國內(nèi)電表企業(yè)紛紛看好商機(jī)，抓緊新技術(shù)開發(fā)，不斷推出三相多功能表的新產(chǎn)品，以滿足電能表市場的應(yīng)用需求。與傳統(tǒng)的機(jī)械表相比，采用電子計(jì)量原理的三相多功能表，具有高精度、多參數(shù)測量、諧波功率電能計(jì)量等優(yōu)勢。從總體評價(jià)，三相多功能表還是穩(wěn)態(tài)電力負(fù)荷計(jì)量產(chǎn)品，由于其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，電力系統(tǒng)對電表不斷提出新的技術(shù)要求?，F(xiàn)有的三相多功能表性能和品質(zhì)，都不能完全適應(yīng)電力系統(tǒng)的需求。因此，如何正確把握產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展趨勢，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，將三相多功能表技術(shù)水準(zhǔn)推向一個新的高度，無疑是電表行業(yè)和電力系統(tǒng)共同關(guān)注的課題。引進(jìn)的三相多功能表新技術(shù)，代表目前國際上電能表技術(shù)的最高水平：高精度、長壽命計(jì)量，準(zhǔn)確度為0.1%的有功電能計(jì)量，超過IEC在線計(jì)量的最高準(zhǔn)確度要求，其誤差曲線的帶寬為+/-0.05%；0.2S級三相基波表，具有分相的250次諧波有功功率計(jì)量；0.2S級長壽命的電網(wǎng)關(guān)口表，具有電能質(zhì)量計(jì)量模塊。高速率、實(shí)時(shí)測量，交流采樣速率為256點(diǎn)/周波，記錄周期最短為10毫秒；電能質(zhì)量計(jì)量：63次諧波、電壓閃變、故障錄波78微秒的瞬變，供電可靠性指標(biāo)的記錄為99.9999999%。開放式通信協(xié)議IEC62056-61/62/53/46/42，抄表、費(fèi)率、負(fù)荷控制數(shù)據(jù)交換；互聯(lián)網(wǎng)通信，自動發(fā)送E-mail報(bào)警信號、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)刷新、數(shù)據(jù)記錄，通過以太網(wǎng)連接到某些國際知名的電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的關(guān)口表，Web服務(wù)器可直接讀取電表各種實(shí)際數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量參數(shù)，無需任何專用軟件。利用三相電能計(jì)量專用芯片，采用低頻濾波法計(jì)量諧波無功功率的三相計(jì)量芯片，高位-A/D，負(fù)荷動態(tài)范圍1000：1，線性度0.1%，具有溫度測量功能，片上接口可直接與微分電流互感器連接；精度優(yōu)于0.1%的三相SOC單芯片，21位2階-A/D，32位可編程的電能量計(jì)算引擎，負(fù)荷動態(tài)范圍2000：1，片內(nèi)集成：高速8051單片機(jī)、硬實(shí)時(shí)鐘、LCD驅(qū)動電路、看門狗電路、定時(shí)器、多種存儲器、多種通信接口等。在我國，國產(chǎn)的三相多功能電能表夜出現(xiàn)一些新技術(shù)，國產(chǎn)電子式三相多功能表技術(shù)開發(fā)起步較晚，近幾年，注重吸收國際計(jì)量技術(shù)與管理經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化自主開發(fā)，取得了許多新的技術(shù)成果：三相多功能表，0.2S級有功功率計(jì)量，16位-A/D，160MIPS的DSP，交流采樣速率256點(diǎn)/周波，運(yùn)行和備用兩套費(fèi)率時(shí)段，負(fù)荷曲線記錄和容量為4M字節(jié)的存儲器，寬電源電壓范圍，互感器合成誤差補(bǔ)償，變壓器銅損、鐵損計(jì)算；0.5S級三相基波有功表，采用三相SOC單芯片或三相有功、無功計(jì)量芯片的低端三相多功能表設(shè)計(jì)，從技術(shù)上適應(yīng)電表量大、面廣的市場需求；高壓電能表，采用電子式傳感器，懸浮式電源設(shè)計(jì)，有功電能計(jì)量準(zhǔn)確度為0.5級，用于10千伏中壓電網(wǎng)直接計(jì)量電能量。三相電能計(jì)量專用芯片，具有基波/諧波電能計(jì)量的三相多功能計(jì)量芯片，16位-A/D、24位DSP，負(fù)荷動態(tài)范圍1000:1，線性度0.1%，測量帶寬21次諧波，集成溫度傳感器；采用Hilbert數(shù)字濾波器計(jì)量諧波無功功率的三相計(jì)量芯片；采用數(shù)字并行算法和降低晶振頻率技術(shù)的低功耗三相有功功率計(jì)量芯片。綜上所述，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，中國的三相多功能表門類比較齊全，中、低端電表技術(shù)開發(fā)水平較高，特別是沖擊負(fù)荷電能計(jì)量理論與算法、諧波無功功率計(jì)量、具有諧波功率計(jì)量的三相專用芯片、高壓電能表、GPRS通信技術(shù)應(yīng)用、電能遠(yuǎn)程校準(zhǔn)等技術(shù)項(xiàng)目具有創(chuàng)新意義。但是也應(yīng)該看到，高端電表技術(shù)沒有完全過關(guān)，電網(wǎng)關(guān)口計(jì)量仍以進(jìn)口電表為主導(dǎo)產(chǎn)品，這是一個值得深思的問題。正視現(xiàn)狀，展望未來，需要超前預(yù)測電表應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)要求的不斷變化，才能正確把握今后產(chǎn)品技術(shù)的走向。1.3 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)本系統(tǒng)用于設(shè)計(jì)測量各相以及合相的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量以及無功能量，同時(shí)還要求能測量各相電流、電壓有效值、功率因數(shù)、相角、頻率等參數(shù)。用電能計(jì)量芯片ATT7022B作為主要的測量芯片，它是一顆精度高且功能強(qiáng)的多功能防竊電基波諧波三相電能專用計(jì)量芯片。用液晶顯示器12864作為顯示單元來顯示各項(xiàng)實(shí)測參數(shù)；用矩陣鍵盤的切換來轉(zhuǎn)換顯示各實(shí)測參數(shù)；適用于三相三線制和三相四線制應(yīng)用，能夠充分滿足三相復(fù)費(fèi)率多功能電能表的需求。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1.1總體結(jié)構(gòu)框圖本系統(tǒng)是基于專用電能計(jì)量芯片ATT7022C，通過單片機(jī)控制設(shè)計(jì)的一款多功能三相電參數(shù)測量裝置。將三相電電壓、電流信號通過電壓互感器及電流互感器轉(zhuǎn)換成電能計(jì)量芯片ATT7022C可以處理的小信號并輸入ATT7022C，經(jīng)過ATT7022C信號調(diào)理、采樣、A/D轉(zhuǎn)換并計(jì)算得到各種三相電電氣參數(shù)。STC89C54單片機(jī)通過異步串行通信方式與ATT7022C電能芯片通信，讀取或者寫入數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行軟件較表并獲得各項(xiàng)電氣參數(shù)值。并通過按鍵控制輸出各項(xiàng)三相電參數(shù)（電壓、電流有效值、有功、無功、視在電能、功率因數(shù)、相角、線頻率、相序檢測等），顯示在12864液晶顯示屏上，供工作人員實(shí)時(shí)查看及控制。另外，系統(tǒng)加入了實(shí)時(shí)鐘芯片1302，可準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，通過STC89C54單片機(jī)微控制器及按鍵控制、液晶顯示可以顯示年份、月份、日期、星期、時(shí)、分、秒，并可以通過按鍵準(zhǔn)確設(shè)置時(shí)間，具體結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示圖2.1 系統(tǒng)總框圖2.1.2主要功能系統(tǒng)主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測三相電負(fù)載上的功率因數(shù)、電能、有功功率、有功功率、相角、頻率及電壓有效值、電流有效值，并通過液晶顯示出來。并且可以隨時(shí)監(jiān)測并顯示芯片溫度值。除此之外，還可以時(shí)刻顯示年、月、日、時(shí)、分、秒、及星期，附帶按鍵設(shè)置時(shí)間功能，可設(shè)置年份、月份、日期、時(shí)分秒及星期。另外，有專用電源為DS1302時(shí)鐘芯片供電，即使微控制器（單片機(jī)）斷電，DS1302可以正常工作，再次進(jìn)入不需要重新設(shè)置時(shí)間。功能選擇頁面、時(shí)間設(shè)置頁面及各項(xiàng)參數(shù)顯示頁面之間可以通過按鍵切換不斷顯示，系統(tǒng)操作菜單流程圖如圖2.2所示圖2.2 操作菜單流程圖2.2 系統(tǒng)測量原理系統(tǒng)主要用ATT7022C芯片實(shí)現(xiàn)對三相電各項(xiàng)參數(shù)的測量。ATT7022C是一種高精度三相電能專用計(jì)量芯片，該芯片集成了七路sigma- deltaADC、參考電壓電路以及所有功率、有效值、功率因數(shù)、能量等的數(shù)字信號處理電路。它具有能測量電壓、電流有效值、有功、無功、視在電能、功率因數(shù)、相角、線頻率、相序檢測等的功能，具體介紹如下：ATT7022C片內(nèi)包含一個電源監(jiān)控電路，連續(xù)對模擬電源（AVCC）進(jìn)行監(jiān)控。電源電壓低于4V 5%時(shí)，芯片將被復(fù)位。這有利于電路上電和掉電時(shí)芯片的正確啟動和正常工作。電源監(jiān)控電路被安排在延時(shí)和濾波環(huán)節(jié)中，這在最大程度上防止了由電源噪聲引發(fā)的錯誤,如圖2.3所示圖2.3 片內(nèi)電源監(jiān)控特性ATT7022C提供兩種復(fù)位方式：硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。硬件復(fù)位通過外部引腳RESET完成，RESET引腳內(nèi)部有47K電阻上拉，所以正常工作時(shí)為高電平，當(dāng)RESET出現(xiàn)大于20us的低電平時(shí)，ATT7022C進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)RESET變?yōu)楦唠娖綍r(shí)ATT7022C將從復(fù)位狀態(tài)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。軟件復(fù)位通過SPI口完成，當(dāng)往SPI口寫入0xD3命令后，系統(tǒng)進(jìn)行一次復(fù)位，復(fù)位之后ATT7022C從初始狀態(tài)開始運(yùn)行。ATT7022C在復(fù)位狀態(tài)下SIG為高電平，當(dāng)ATT7022C從復(fù)位到工作狀態(tài)之后，大約經(jīng)過500us左右，SIG將從高電平變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)芯片開始進(jìn)入正常工作狀態(tài)，方可寫入校表數(shù)據(jù)，一旦寫入校表數(shù)據(jù)之后，SIG又會立刻變?yōu)楦唠娖健TT7022C片內(nèi)集成了6路16位的ADC，采用雙端差分信號輸入。輸入最大的正弦信號有效值是1v。建議將電壓通道Un對應(yīng)到ADC的輸入選在0.5v左右，而電流通道Ib時(shí)的ADC輸入選在0.1v左右。參考電壓Refcap與Refout典型值是2.4v。電能計(jì)量芯片ATT7022C有功功率測量原理：各相的有功功率是通過對去直流分量后的電流、電壓信號進(jìn)行乘法、加法、數(shù)字濾波等一系列數(shù)字信號處理后得到的。所以依據(jù)公式 （2.1）計(jì)算得到的有功功率。合相有功功率 Pt=Pa+Pb+Pc （2.2）有功功率的測量原理如圖2.4所示圖2.4 有功功率測量電能計(jì)量芯片ATT7022C有功能量測量原理：有功能量通過瞬時(shí)有功功率對時(shí)間的積分得到。單相有功能量的計(jì)算公式為 （2.3）合相有功能量可以根據(jù)設(shè)置按照代數(shù)或者絕對值的模式進(jìn)行累加代數(shù)加模式 Ept=Epa+Epb+Epc （2.4）而絕對值加模 Ept=|Epa|+|Epb|+|Epc| （2.5）測量原理如圖2.5所示 圖2.5有功能量測量電能計(jì)量芯片ATT7022C無功功率測量原理：根據(jù)真無功功率(正弦式無功功率)定義公式無功功率 （2.6）無功功率計(jì)量算法與有功類似，只是電壓信號采用移相90度之后的。測量原理如圖2.6所示圖2.6 無功功率測量電能計(jì)量芯片ATT7022C無功能量測量原理:無功能量通過瞬時(shí)無功功率對時(shí)間的積分得到。單相無功能量的計(jì)算公式 （2.7）合相無功能量可以根據(jù)設(shè)置按照代數(shù)或者絕對值的模式進(jìn)行累加。代數(shù)加Eqt=Eqa+Eqb+Eqc （2.8）而絕對值加模式Eqt=|Eqa|+|Eqb|+|Eqc| （2.9）如圖2.7所示 圖2.7 無功能量測量電能計(jì)量芯片ATT7022C視在功率測量原理:視在功率有兩類計(jì)算公式PQS視在功率公式一： （2.10）RMS視在功率公式二： S=UrmsIrms （2.11） 由于ATT7022C可以直接提供電流和電壓的有效值，RMS視在功率公式二可以在外部MCU很方便地實(shí)現(xiàn)，所以ATT7022C僅提供采用PQS視在功率公式一實(shí)現(xiàn)的視在功率值，如圖2.8所示圖2.8 視在功率測量對于合相視在功率，ATT7022C按照公式一，根據(jù)合相有功功率和合相功功率計(jì)算得到，如圖2.9所示圖2.9 合相視在功率測量電能計(jì)量芯片ATT7022C視在能量測量原理:視在能量定義視在功率對時(shí)間的積分，由于視在功率存在兩類計(jì)算公式，所以ATT7022C提供這兩類的視在能量,按照公式一計(jì)算PQS視在能量，如圖2.10所示圖2.10合相視在能量測量電能計(jì)量芯片ATT7022C電壓有效值測量原理:通過對電壓采樣值進(jìn)行平方、開方以及數(shù)字濾波等一系列運(yùn)算得到。電壓通道輸入1000mv到10mv的信號時(shí)電流有效值的誤差小于0.5%，如圖2.11所示圖2.11電壓有效值測量電能計(jì)量芯片ATT7022C電流有效值測量原理:通過對電流采樣值進(jìn)行平方、開方以及數(shù)字濾波等一系列運(yùn)算得到。電流通道輸入1000mv到2mv的信號時(shí)電流有效值的誤差小于0.5%,如圖2.12所示圖2.12 電流有效值測量電能計(jì)量芯片ATT7022C功率因數(shù)測量原理: 功率因數(shù)的符號由無功功率的符號來確定,功率因數(shù)計(jì)算公式: （2.12）電能計(jì)量芯片ATT7022C電壓電流相角測量原理:根據(jù)電工原理功率因數(shù)Pf=cos(Pg) （2.13）其中Pg為電壓與電流的相角。在ATT7022C中定義電壓與電流的相角為Pg= sign(Q)*acos(|Pf|) （2.14）根據(jù)這一方法，ATT7022C同時(shí)可以提供由合相功率因數(shù)折算為合相相角參數(shù),也就是Pgt= sign(Q)*acos(|Pft|) （2.15）ATT7022C相角Pg只能表示為 90,符號與功率因數(shù)一致。如果要用0360表示在不同的象限相角需要做如下轉(zhuǎn)換即可：當(dāng)有功功率為正時(shí)，無功功率為正，實(shí)際相角就是是Pg；當(dāng)有功功率為正時(shí)，無功功率為負(fù)，實(shí)際相角是360+Pg；當(dāng)有功功率為負(fù)時(shí)，實(shí)際角度是80- Pg，如圖2.13所示圖2.13電壓電流相角計(jì)算電能計(jì)量芯片ATT7022C功率方向判斷:ATT7022C實(shí)時(shí)提供功率的方向指示，方便實(shí)現(xiàn)四象限功率計(jì)量。負(fù)功率指示REVP：當(dāng)檢測到三相中任意一相的有功功率為負(fù)，則REVP輸出高電平，直到下次檢測到所有相的有功功率都為正時(shí)，REVP才恢復(fù)為低電平。功率方向指示寄存器PFlag；用于指示A/B/C/合相的有功以及無功功率的方向。Bit0-3：分別表示A、B、C、合相的有功功率的方向，0表示為正，1表示為負(fù)。Bit4-7：分別表示A、B、C、合相的無功功率的方向，0表示為正，1表示為負(fù)。3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 ATT7022C電能計(jì)量芯片 3.1.1芯片簡介ATT7022C是一種高精度三相電能專用計(jì)量芯片，該芯片集成了七路sigma- deltaADC、參考電壓電路以及所有功率、有效值、功率因數(shù)、能量等的數(shù)字信號處理電路。它具有能測量電壓、電流有效值、有功、無功、視在電能、功率因數(shù)、相角、線頻率、相序檢測等的功能。內(nèi)置溫度測量傳感器，提供基波有功、基波無功校表脈沖輸出。芯片還具有ADC采樣數(shù)據(jù)緩存功能，緩存長度為240，可以實(shí)時(shí)保存原始采樣數(shù)據(jù)。同時(shí)芯片還支持單通道、雙通道、及三通道的同步采樣功能，供用戶進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)的分析。用戶不需要對采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由內(nèi)部集成的DSP模塊來進(jìn)行快速計(jì)算處理，然后把計(jì)算的各個電參數(shù)存儲到對應(yīng)的寄存器中，芯片同時(shí)提供一個SPI接口與外部MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，外部控制器只需要通過SPI總線對各寄存器進(jìn)行讀寫操作就可以得到三相電參數(shù)的值。為了得到精確的電參數(shù)數(shù)值，必須進(jìn)行校表操作，芯片支持純軟件校表，經(jīng)過校正的儀表，有功精度可高達(dá)0.5s,無功精度可達(dá)2s。 3.1.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)ATT7022C片內(nèi)包含一個電源監(jiān)控電路，連續(xù)對模擬電源進(jìn)行監(jiān)控。電源電壓低于4V 5%時(shí)，芯片會自動復(fù)位。這有利于電路上電和掉電時(shí)芯片的正確啟動和正常工作。為保證芯片正常工作，應(yīng)對電源進(jìn)行去耦，使模擬電源波動不超過5V5%。片內(nèi)還集成了6路16位的ADC，采用雙端差分信號輸入。輸入最大的正弦信號有效值是1v。而且總電能、視在電能測量；提供正向和反向有功、無功電能測量；提供有功、無功、視在功率測量；提供功率因數(shù)、相角、線頻率參數(shù)；提供電壓和電流有效值參數(shù),有效值精度優(yōu)于0.5%；提供電壓夾角測量功能；提供失壓判斷功能；具有反向功率指示；提供有功、無功、視在校表脈沖輸出；另外電表常數(shù)可調(diào)；起動電流可調(diào)；支持增益和相位補(bǔ)償，小電流非線性補(bǔ)償；具有SPI接口，方便與外部MCU通訊；單+5V供電，具體結(jié)構(gòu)如圖3.1所示圖3.1 ATT7022C硬件框圖3.1.3 電能計(jì)量芯片ATT7022C的引腳介紹ATT7022C共有44個引腳。5個控制引腳，分別為RESET、SIG、DOUT、DIN、SCLK,三相電壓、電流信號輸入引腳及電源引腳等，其引腳圖如圖3.2所示圖3.2 ATT7022C的外部封裝引腳說明表3.1 ATT7022C的管腳說明引腳標(biāo)識特性功能描述1RESET輸入ATT7022C 復(fù)位管腳低電平有效內(nèi)部有47K 上拉電阻2SIG輸出ATT7022C 上電復(fù)位或者異常原因重新啟動時(shí)，SIG 將變?yōu)榈碗娖?當(dāng)外部MCU 通過SPI 寫入較表數(shù)據(jù)后，SIG 將立即變?yōu)楦唠娖?,4V1P/V1N輸入A 相電流信道正，負(fù)模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大輸入Vpp 為 1.5V，兩個引腳內(nèi)部都有ESD 保護(hù)電路,最大承受電壓為 6V5REF/CAP輸出基準(zhǔn)2.4V，可以外接；該引腳應(yīng)使用10uF 電容并聯(lián)0.1uF 電容進(jìn)行去耦6,7V3P/V3N輸入B 相電流信道正，負(fù)模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大輸入Vpp 為 1.5V，兩個引腳內(nèi)部都有ESD 保護(hù)電路,最大承受電壓為 6V8AGND電源模擬電路(即ADC 和基準(zhǔn)源)的接地參考點(diǎn)9,10V5P/V5N輸入C 相電流信道正，負(fù)模擬輸入引腳。完全差動輸入方式,正常工作最大輸入Vpp 為 1.5V,兩個引腳內(nèi)部都有ESD 保護(hù)電路,最大承受電壓為 6V11REFOUT輸出基準(zhǔn)電壓輸出，用作外部信號的直流偏置12AVCC電源該引腳提供ATT7022C 模擬電路的電源，正常工作電源電壓應(yīng)保持在5V 5%,為使電源的紋波和噪聲減小至最低程度,該引腳應(yīng)使用10uF 電容并聯(lián)0.1uF 電容進(jìn)行去耦13,14V2P/V2N輸入A 相電壓信道的正、負(fù)模擬輸入引腳。完全差動輸入方式,正常工作最大輸入Vpp 為 1.5V，兩個引腳內(nèi)部都有ESD 保護(hù)電路,最大承受電壓為 6V15AGND電源模擬電路(即ADC 和基準(zhǔn)源)的接地參考點(diǎn)16，17V4P/V4N輸入B 相電壓信道的正、負(fù)模擬輸入引腳。完全差動輸入方式,正常工作最大輸入Vpp 為 1.5V，兩個引腳內(nèi)部都有ESD 保護(hù)電路,最大承受電壓為 6V18AVCC電源該引腳提供ATT7022C 模擬電路的電源，正常工作電源電壓應(yīng)保持在5V 5%，為使電源的紋波和噪聲減小至最低程度,該引腳應(yīng)使用10uF 電容并聯(lián)0.1uF 電容進(jìn)行去耦19,20V6P/V6N輸入C 相電壓信道的正、負(fù)模擬輸入引腳。完全差動輸入方式正常工作最大輸入Vpp 為 1.5V，兩個引腳內(nèi)部都有ESD 保護(hù)電路,最大承受電壓為 6V21,22V7P/V7N輸入第七路ADC 的正、負(fù)模擬輸入引腳。完全差動輸入方式，正常工作最大輸入Vpp 為 1.5V,兩個引腳內(nèi)部都有ESD 保護(hù)電路,最大承受電壓為 6V23GND電源數(shù)字地引腳24TEST輸入測試管腳，正常應(yīng)用接地。內(nèi)有47K 下拉電阻25NC-不連接26SEL輸入三相三線低電平，三相四線高電平選擇。內(nèi)部300K 上拉電阻27CF1輸出有功電能脈沖輸出，其頻率反映合相平均有功功率的大小，常用于儀表有功功率的校驗(yàn)，也可以用作有功電能計(jì)量28CF2輸出無功電能脈沖輸出，其頻率反映合相平均無功功率的大小，常用于儀表無功功率的校驗(yàn)也可以用作無功電能計(jì)量29NC-不連接30CF3輸出CF3：基波有功電能脈沖輸出，其頻率反映基波的合相平均有功功率的大小，常用于儀表基波有功功率的校驗(yàn)，也可以用作基波有功電能計(jì)量CF3 也可配置為RMS 視在電能脈沖輸出31CF4輸出CF4:基波無功電能脈沖輸出,其頻率反映基波的合相平均無功功率的大小,常用于儀表基波無功功率的校驗(yàn),也可以用作基波無功電能計(jì)量。CF4 也可配置為PQS 視在電能脈沖輸出32NC-不連接33VDD電源內(nèi)核電源輸出3.0V。外接10F 電容并聯(lián)0.1uF 電容進(jìn)行去耦34VCC電源數(shù)字電源引腳；正常工作電源電壓應(yīng)保持在5V 5%，該引腳應(yīng)使用10uF 電容并聯(lián)0.1uF 電容進(jìn)行去耦35CS輸入SPI 片選信號，低電平有效，內(nèi)部上拉200K 電阻36SCLK輸入SPI 串行時(shí)鐘輸入（施密特）,注意:上升沿放數(shù)據(jù),下降沿取數(shù)據(jù)37DIN輸入SPI 串行數(shù)據(jù)輸入（施密特）,內(nèi)部下拉200K 電阻38DOUT輸出SPI 串行數(shù)據(jù)輸出，CS 為高時(shí)高阻輸出39VDD電源內(nèi)核電源輸出3.0V。外接10uF 電容并聯(lián)0.1uF 電容進(jìn)行去耦40REVP輸出當(dāng)檢測到任意一相的有功功率為負(fù)時(shí),輸出高電平;當(dāng)檢測到各相有功功率都為正時(shí),該引腳的輸出又將復(fù)位到低電平41VCC電源數(shù)字電源引腳；正常工作電源電壓應(yīng)保持在5V 5%，該引腳應(yīng)使用10uF 電容并聯(lián)0.1uF 電容進(jìn)行去耦42OSCI輸入系統(tǒng)晶振的輸入端或是外灌系統(tǒng)時(shí)鐘輸入晶振頻率為24.576MHz43OSCO輸出晶振的輸出端44GND電源數(shù)字地引腳3.1.4 外圍設(shè)計(jì)ATT7022C是通過電壓互感器、電流互感器獲得工作電壓、電流信號，經(jīng)過內(nèi)部處理器處理后將各種參數(shù)數(shù)據(jù)存儲在相應(yīng)寄存器中。設(shè)計(jì)時(shí)可以用微控制器（如單片機(jī)）通過異步串行方式讀取相應(yīng)參數(shù)值，并通過掃描鍵盤控制液晶顯示相應(yīng)參數(shù)值。ATT7022C內(nèi)部集成了一個SPI串行通訊接口。ATT7022C的SPI接口采用從屬方式工作，使用2條控制線和2條數(shù)據(jù)線：CS、SCLK、DIN和DOUT。硬件接線圖如圖3.3所示圖3.3 ATT7022C外圍接線圖3.2 LCD12864液晶模塊3.2.1 芯片簡介漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊可以顯示漢字及圖形，可以滿足一些復(fù)雜圖形、曲線和漢字的顯示，也可以實(shí)現(xiàn)動畫功能。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展越來越快的今天，漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示的應(yīng)用越來越廣泛。它可以使要顯示的數(shù)據(jù)更加直觀，是一種很好的人機(jī)接口。本設(shè)計(jì)中我們采用的TJDM12864M1是一款采用ST7920-0B作為控制器的128X64LCD液晶顯示模塊?；咎匦匀缦拢海?）提供8位、4位并行接口及串行接口可選，并行接口適配M6800時(shí)序.（2）自動電源啟動復(fù)位功能，內(nèi)部自動震蕩源.（3） 6416位字符顯示RAM（DDRAM最多16字符4行，LCD顯示范圍162行）.（4） 2M位中文字形ROM（CGROM）,總共提供8192個簡體中文字型（1616點(diǎn)陣）.（5）16K位半寬字型ROM(HCGROM)，總共提供126個西文字型（168點(diǎn)陣）.（6）6416位字符產(chǎn)生RAM(CGRAM).（7）1516位總共240點(diǎn)的（ICONRAM）.具體引腳說明表3.2 LCD12864管腳功能引腳號引腳名稱方向功能說明1VSS-模塊的電源地2VDD-模塊的電源正端3V0-LCD驅(qū)動電壓輸入端4RS(CS)H/L并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號；串行的片選信號5R/W(SID)H/L并行的讀寫選擇信號；串行的數(shù)據(jù)口6E(CLK)H/L并行的使能信號；串行的同步時(shí)鐘714DB0DB7H/L數(shù)據(jù)15PSBH/L并/串行接口選擇：H-并行；L-串行16NC空腳17RETH/L復(fù)位，底電平有效18VEELCD驅(qū)動負(fù)電壓輸出19LED_A-背光源正極（LED+5V）20LED_K-背光源負(fù)極（LED-0V）3.2.2 外圍接口TJDM12864M1與單片機(jī)的連接方式有兩種，一種是總線方式，一種是模擬接口線方式。在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，選用模擬接口線的方式。其外部硬件連接電路如圖3.4 所示圖3.4 液晶顯示模塊外部連接電路3.3 4*4矩陣式鍵盤3.3.1 電路原理鍵盤可分為兩類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤具有較多的按鍵（20個以上）和專用驅(qū)動芯片的組合，當(dāng)按下某個按鍵時(shí)，它能夠處理按鍵抖動、連擊等問題，直接輸出按鍵的編碼，無需系統(tǒng)軟件干預(yù)。當(dāng)按鍵的數(shù)目較少時(shí)，可以采用非編碼鍵盤。非編碼鍵盤又可以分為獨(dú)立式和矩陣式。當(dāng)按鍵的數(shù)目很少時(shí)，可將各個按鍵直接連接在單片機(jī)或者其它接口芯片的多口和地之間。由于每個按鍵單獨(dú)占有一個端口，故這種鍵盤稱為獨(dú)立式鍵盤。在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如P1口）就可以構(gòu)成44=16個按鍵，比直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別就越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵。由此可見，在需要的鍵盤數(shù)較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是很科學(xué)的。3.3.2 接線圖4*4矩陣式鍵盤硬件電路如圖3.5所示圖3.5 4*4矩陣式鍵盤硬件電路圖3.4 DS1302時(shí)鐘模塊3.4.1 芯片簡介（1）時(shí)鐘芯片DS1302的選擇現(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘電路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485等。這些電路的接口簡單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用。實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302是DALLAS公司的一種具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768kHz晶振。（2）時(shí)鐘芯片DS1302的簡介DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的涓流充電實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，內(nèi)含一個實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時(shí)鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個月小于31天時(shí)可以自動調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能，時(shí)鐘操作可通過AM/PM標(biāo)志位決定采用24或12小時(shí)時(shí)間格式。工作電壓寬達(dá)2.55.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302的外部引腳分配積及內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別如圖3.6所示圖3.6 DS1302的外部引腳（3）時(shí)鐘芯片DS1302的引腳功能及結(jié)構(gòu)DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc10.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)， SCLK為時(shí)鐘輸入端, DS1302的引腳功能如表3.3所示 表3.3 DS1302管腳功能說明引腳編號引腳說明說明1VCC2主電源2、3X1、X232.768KHz晶振管腳4GND電源地5RST復(fù)位6I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳7SCLK串行時(shí)鐘8VCC1備用電源3.4.2 外部接線DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需三根I/O線：復(fù)位（RST）、I/O數(shù)據(jù)線、串行時(shí)鐘（SCLK）。Vcc2為備用電源，外接32.768kHz晶振，為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖。時(shí)鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá)31字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)，功耗小于1mW。實(shí)際上，在調(diào)試程序時(shí)可以不加電容器，只加一個32.768kHz 的晶振即可。只是選擇晶振時(shí)，不同的晶振，誤差也較大。硬件接口電路如圖3.7所示圖3.8 DS1302外部接線圖3.5 單片機(jī)STC89C54RD+介紹單片機(jī)的種類很多，按其功能來分，有通用型單片機(jī)和專用型單片機(jī)兩大類。我們通常所說的單片機(jī)是指通用型單片機(jī)。從基本操作處理的數(shù)據(jù)來分，有4位單片機(jī)、8位單片機(jī)、16位單片機(jī)及32位單片機(jī)。但是現(xiàn)在仍然以8051為核心的單片機(jī)占主流，占據(jù)了單片機(jī)的半壁江山。STC89C54RD+單片機(jī)是一款以8051單片機(jī)為核心的單片機(jī)，主要包含：中央處理器CPU、16KB片內(nèi)程序存儲器、1280B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、4個8位并行接口、串行接口、2個16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，以及內(nèi)部中斷控制系統(tǒng)等。STC89C54RD+單片機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3.9所示 中央處理器CPU16KB片內(nèi)FFROMRAM 128016位定時(shí)/計(jì)數(shù)器并行接口串行接口中斷系統(tǒng)8KEEPROM圖3.9 STC89C54RD+單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖4 軟件方案4.1系統(tǒng)軟件總體流程4.1.1 軟件總體設(shè)計(jì)思想多功能三相電參數(shù)測量儀主要實(shí)現(xiàn)電壓有效值、電流有效值、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、無功電能及相角頻率的實(shí)時(shí)測量監(jiān)控并顯示。本設(shè)計(jì)是基于專用電能計(jì)量芯片ATT7022C，通過單片機(jī)微控制器控制設(shè)計(jì)的一款多功能三相電參數(shù)測量裝置。將三相電電壓、電流信號通過電壓互感器及電流互感器轉(zhuǎn)換成電能計(jì)量芯片ATT7022C可以處理的小信號并輸入ATT7022C，經(jīng)過ATT7022C信號調(diào)理、采樣、A/D轉(zhuǎn)換并計(jì)算得到各種三相電電氣參數(shù)。STC89C54單片機(jī)微控制器通過異步串行通信方式與ATT7022C電能芯片通信，讀取或者寫入數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行軟件較表并獲得各項(xiàng)電氣參數(shù)值。通過按鍵控制液晶LCD12864實(shí)時(shí)顯示各項(xiàng)三相電參數(shù)，并且外加DS1302時(shí)鐘芯片可以準(zhǔn)確顯示年份、月份、日期、星期、時(shí)、分、秒，并能設(shè)置時(shí)間，供工作人員參考，減少用電浪費(fèi)。為調(diào)試和維護(hù)方便，軟件設(shè)計(jì)遵循結(jié)構(gòu)化、模塊化、自頂向下、逐步細(xì)化的編程思想。4.1.2 具體程序流程設(shè)計(jì)在系統(tǒng)開始運(yùn)行后，先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，包括單片機(jī)初始化、電能計(jì)量芯片初始化、液晶初始化及DS1302初始化，接著就需要軟件校表，利用STC89C54通過異步串行通信方式向ATT7022C寫入交表數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^按鍵操作、單片機(jī)控制、液晶LCD12864顯示時(shí)間和各項(xiàng)電量參數(shù)，系統(tǒng)軟件功能框圖如圖4.1所示圖4.1系統(tǒng)軟件功能框圖4.2 ATT7022C模塊4.2.1 讀寫時(shí)序（1）SPI寫時(shí)序圖如圖4.2所示圖4.2 SPI寫時(shí)序圖（2）SPI讀時(shí)序圖如圖4.3所示圖4.3 SPI讀時(shí)序圖4.2.2 軟件校表及設(shè)置參數(shù)（1）校表步驟如圖4.4所示圖4.4 校表步驟流程（2）A相校表如圖4.5所示圖4.5 A相校表流程（3）三相校表如圖4.6所示圖4.6 三相校