电子计量表

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1、目录第1章 电能计量原理 11.1 电能计量芯片 AD7755 工作原理 11.2 典型应用电路 2第2 章 电路设计 22.1 74HC595A 工作原理 22.2 电路设计 32.3程序编写 4第3章 单片机系统电路设计 53.1系统数据采集原理 53.2数据采集程序编写 6第4章 课程设计总结 7参考文献 8第1章 电能计量原理1.1 电能计量芯片 AD7755 工作原理AD7755内部功能框图1如图所示。来自采样电阻的电流，电压信号经AD7755的通道 1 （V1P,V1N）和通道2 （V2P, V2N）分别进入内部放大器放大，然后分别经过两个模丨数 转换器转换成数字信号；电流通道中的

2、高通滤波器（HPF）滤掉电流信号中的直流分量， 从而消除了由于电压或电流失调所造成的有功功率计算上的误差；然后两通道信号通过乘 法器和低通滤波器（LPF）得到瞬时有功功率信号，最后通过数字一频率转换器将瞬时有 功功率信号转换成脉冲信号。此脉冲信号（CF）的输出频率正比于平均有功功率，该信号 可作为微处理器的输入信号以供计量，如图2所示为该芯片的引脚图。CLKW C1LKCWT SCF SI ftEWP Ci F1 F2SO- G!馭 DOM3NDOVw DOND电逆止用电垢tv产颁宰转晚旅聘rhff J:鬼严霊.IIVUOOLl.iflKi聊I：$. ；： =：.：.图1叫 MitJE 叫 N

3、C 1P vm vnHE3CT flEFlHrfHIT AQN& SCFF1 円CF DQNDREVPNCCLR-OUTCLINGD1A&7755才诜比叩图21.2 典型应用电路通过采样电阻（锰铜合金制成）获取的电流采样信号由芯片由（5）（6）脚输入，经过可 变电阻网络衰减后的电压采样信号由芯片（7）脚，（8）脚输入，两路信号在芯片内部实 现电能计量累加运算，并在内部实现A/D转换，以脉冲方式由（23）脚，（24）脚输出供 给机械计度器，由（22）脚输出经过耦隔离后送给单片机进行数据采样与处理。输出脉冲 频率通常可设定为1600imp/kWh或3200imp/kWh,本系统工作参数设定在160

4、0imp/kWh。具 体电路参数详见 AD7755 应用手册。第 2 章 电路设计2.1 74HC595A 工作原理在单片机系统设计中，LED显示方式由于具有使用方便，价格低廉等优点而得到广 泛应用。在采集并行方式时，显示电路的段码与位控码要占用单片机的较多口线，尽管可 采集 8155 等接口芯片进行扩展，但口线利用率仍较低，不能满足大型控制系统的要求。 采用串行显示方式则只需占用2至3根口线，节约单片机大量的I/O线，且使用效果很好。 本文介绍一种基于74HC595A的LED串行显示技术。74HC595A内部含有8位移位寄存器和 8位D锁存器，其结构如图3所示，功能表如图4所示串行移位寄存器

5、接受外部输入串行数据，一方面可进行串行数据输出，同时向锁存 器提供 8 位并行输入数据，并具有异步复位功能；8 位锁存器可三态输出并行数据。该芯 片具有串行输入，并行输出两个独立的时钟信号。工作状态输入输出CLRSERSCLKLCLKENSQHQ0-Q7复位LXXLH !LLU串行输入HDTLH !LSRGSRHU锁存输出HXLH !TLUN高阻XXXXHZ图42.2 电路设计本系统采用6位LED动态显示计量电量，其中利用5位显示整数部分，一位显示小数 部分，两片74HC595A分别用于段码，位控码控制，如图5图52.3 程序编写显示程序流程图如图6所示，显示程序（显示缓冲区首址为38H）清单

6、如下:disp: movr0,#38movr3,#0fehmova,r3loop4: movr7,#38hsetcloop: clr91hrrcamov90h,csetb91hdjnzr7,loopclr92hcjner0,#39h,loop1movdptr,#tab2sjmploop0loop1: movdptr,#tab1loop0; mova,r0mova,a+dptrsetbcmovr7,#08hloop2: clr91hrrcamov90h,csetb91hdjnz7,loop2setb92hacalldelaincr0mov a,r3jnb 0e5h,loop3 rl amov r

7、3,aajmp loop4loop3: rettab1:db3fh06h5bh4fh 66hdb6dh7dh07h7fh 6fhtab2:db0bfh86hodbhocfh 0e6hdboedhofdh87h0ffh 0efhdela:movr4,#02hdll:mov r5,#0ffhdjnz r5,$ djnz r4,dll ret图6第3章 单片机系统电路设计3.1 系统数据采集原理本系统采用 89s52 单片机。该芯片具有 8031 兼容的指令集及相同的外引脚封装。该芯 片内部具有8K闪速程序存储器及256字节的RAM,并具有内部看门狗电路，应用电路如 图 7 所示。工作时，由AD77

8、55采集到的电能脉冲输入到单片机的14引脚，单片机对输入的电能 脉冲进行计数，处理，每采集到 1600 个脉冲记为一度电，并将处理后的数据存入外部数 据存储器24LC16B，利用J1将测得电量送至LED显示器进行动态显示。在多户表系统应 用时，应利用P0 口作地址识别，可在串口接485转换电路以实现各系统通信，从而实现 集中控制。工GND-CR11 .1O；.:mi：a=-XTAL1POHADOPD.1D1P02AD2PD3D3 PO.D i PD5D5PD.&ADS PO.TDTXTAL2RSTP2IWP2.1AP22W10PSEN ALE 斎P23W11 P2.412P2J6mH P2.T

9、15P1BFjUR.aDP15FJiflNTUP15P35/T1P1.Tm jjqwuhP3.T/RD-21至31亘U3:AT3i pTE：Ta-DT -孚：-101 - -yTE：T=-LED-：T 巳 6:卩2；：SCK y SDA -WP 2410163旦e.图83.2 数据采集程序编写数据采集程序编写流程图如图所示，程序清单如下 cha: mov r1,#21hjb P3.4,qingllcall deljb p3.4,qingljb f0, piusqingl: setb f0sjmp loplplus: clr F0inc 41hmov a, 41hcjnz a, #03h,cha

10、mov 41h,#00hinc r1cjnz r1,#0ah,lop1mov r1,#00hinc r1inc r1cjnz r1,#0ah,lop1mov r1,#00hlop1: retdel: mov r2, #0ffhnopnopnopdjnz r2,delret图8第 4 章 课程设计总结单片机本身无开发能力，必须借助开发工具进行开发。单片机应用系统的研制过程包括总体设计， 硬件设计，软件调试等几个阶段。研制单片机应用系统的特点是“软硬兼施”，硬件系统和软件设计必 须综合考虑，才能组成高性能的单片机应用系统。采用单片机来开发智能型电能计量表, 不仅能够测量功率及电能, 还能测量电压、电流、功率因数 和频率等多种附加参数以及电费的计算和显示, 为电能管理的现代化提供了可能。从使用情况看, 该电 能计量表稳定性好、可靠性高、操作简单、成本较低, 非常适用于单相电能的计量。该设计方案具有精 度高、稳定性好和功能易于扩展等优点, 可为仪器及电子产品设计提供一种新的设计思路。参考文献1 张毅刚单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社，2003.2 黄仁新单片机原理及应用M.清华大学出版社，20053 李彦宏 . 百度图片