基于CS5463的单相电表的设计.doc文档27页优秀范文

综上所述，我们决定采用方案二。

二〇〇年五月二十七日星期四硬件方案设计信号的采集与调理信号调理分为电流调理和电压信号调理两部分，原理图如图。

测量仪同两个电流式互感器将单相电中的电压电流信号转为小的电流信号，和个电阻转换，得到可供测量的低压信号。

制器提供参考电压及其输出，通常为。

时电压电流和计算瞬时功率有功功率和无功功率等，还具有温度传感器电压下降检测相位补偿功能，而且微控制器很方便用双向串行接口控制。

另外，可以增益调整，自带温度传感器数字滤波器分别消除温漂误差和滤出高次谐波，还可已自动增益校准偏移校准和相移校准。

引脚功能正负模拟电源，或供电和数字地，供电二〇〇年五月二十七日星期四掉电监视器，监视模拟电源状况。

电压通道的差模模拟输入，范围是电流通道的差模模拟输入，范围是设置为时参考电压输入输出，为片上调数字地，供电二〇〇年五月二十七日星期四掉电监视器，监视模拟电源状况。

校准。

引脚功能正负模拟电源，或供电和部分内容简介两通道模数转换器功率计算电能到频率的转换和个串行口等，可以精确测量瞬时电压电流和计算瞬时功率有功功率和无功功率等，还具有温度传感器电压下降检测相位补偿功能，而且微控制器很方便用双向串行接口控制。

另外，可以增益调整，自带温度传感器数字滤波器分别消除温漂误差和滤出高次谐波，还可已自动增益校准偏移校准和相移校准。

引脚功能正负模拟电源，或供电和数字地，供电二〇〇年五月二十七日星期四掉电监视器，监视模拟电源状况。

电压通道的差模模拟输入，范围是电流通道的差模模拟输入，范围是设置为时参考电压输入输出，为片上调制器提供参考电压及其输出，通常为。

模式选择，用于配置自引导模式复位及中断片选信号，为低电平时，端口可识别串行时钟等信号。

串行时钟输入，该时钟信号确定的输入输出速率，只在低电平时有效串行数据输入输出能量输出，输出低电平有效频率和能量成比例关系的脉冲，个引脚分别对应有功功率视在功率和无功功率。

图内部原理图二〇〇年五月二十七日星期四如上为的内部原理图，从上图易知的测量原理其实是对方案的种集成。

从信号的采集到存储滤波调理运算，全部由芯片自动完成，单片机只需要通过串行接口对进行合理的初始化即可。

简要框图图方案二系统框图如图，电流电压信号经调理电路后直接输入集成芯片中。

通过对进行操作，即可方便地完成要求参数的测量。

这样大大地减轻了单片机的负担，从而可以节省出指令周期来完成些其他的更加实用的功能。

而且外部的调理可以使用低成本的分流器或互感器测量电流，使用分压电阻或电压互感器测量电压。

与方案相比，大大的降低了信号调理的难度和复杂度。

从稳定性方面考虑，集成芯片的性能往往更为可靠。

综上所述，我们决定采用方案二。

二〇〇年五月二十七日星期四硬件方案设计信号的采集与调理信号调理分为电流调理和电压信号调理两部分，原理图如图。

测量仪同两个电流式互感器将单相电中的电压电流信号转为小的电流信号，和个电阻转换，得到可供测量的低压信号。

选用的是种低噪声高精度运放，宽电压供电而且失调电压小。

图电压调理电路，大电压信号通过的互感器转为小电压，经实验该互感器在以下无明显衰减，不会对电信号次内谐波成分有影响。

互感器次侧接个的电阻，副边上通过负输入和输出端之间的电阻将电流信号转化为电压信号。

考虑到差模输入电压为，取，便可实现范围测量，互感器原副边电流为。

二〇〇年五月二十七日星期四增加是为了对互感器产生的相位变化进行补偿，另外也可进行小角度校验。

和可滤除以上的信号。

低通滤波截止频率电流调理电路，为扩展的测量范围，经输入电流按分为两档。

测电流路内带两档，因此外部硬件不必再分档就可实现宽范围精确测量。

系统设计中，电流经互感器缩小，进行转化，取，电流测量差模输入电压为，时采用。

两档用继电器和中间继电器切换，小电流路接组成的过压比较器，当电流超过小档位上限时，单片机中断迅速切换档位。

电路中作用与电压调理电路部分的相同。

模拟电源输入端口接，为与电平匹配，数字电源输入端口接。

电压差模输入负端接地，正端接调理后电压信号二〇〇年五月二十七日星期四接线图电流差分输入负端与地相连，正端接调理后电流信号。

控制引脚以及串口引脚能量脉冲数出引脚与单片机相应端口相连。

原理图中为关断电路供电的继电器，由端口控制，实现预购电量不足或过压过流时切断电路。

为中间继电器驱动大继电器模式，原理图中只为示意。

显示模块液晶显示模块采用，该液晶的特性主要由决定，同时作为控制器和驱动器，它可提供路输出和路输出。

在驱动器的配合下，最多可以驱动点阵液晶。

的指令集如下图所示二〇〇年五月二十七日星期四指令集该液晶具有串口，其串口的时序图如下图所示液晶串口时序图接低时，串口模式被选择。

在该模式下，只用两根线与来完成数据传输。

当同时使用多颗时，线被配合使用，是高有效。

的他不时钟有的操作时序，当多个连续的指令需要被送入时，指令执行时间需要被考虑。

必须等待上个二〇〇年五月二十七日星期四指令执行完毕才送入下个指令，因为内部没有传送接收缓冲区。

个完整的串行传输周期由以下部分组成首先送入启动字节，送入个连续的用来启动个周期，此时传输计数被重置，并且串行传输被同步。

紧接的两个位指定传输方向，确定读还是写和传输性质，确定是命令寄存器还发命令。

器件会从此地址开始放音，当出现时，立即中断，停止放音。

该芯片也可从指定的地址开始录音放音，然后到指定的地址结束，即可以实现分段的录放音功能。

软件功能设计系统主程序设计系统软件的设计具体也可以分为以下几个部分的初始化及数据的读取单片机数据处理数据的显示。

总体框架图如图图二〇〇年五月二十七日星期四程序的主流程图如图图单片机基本部分是对操作，读取电压电流有效值功率功率因数频率，通过累计的端输出的脉冲得到各种电量，并用或数码管显示。

在此基础上单片机操作相应模块实现分时段计量超限保护语音报警打印以及与上位机通信。

串行总线的串行接口使用了包括条控制线和条数据线的外接方式。

串行接口集成了带有发送接收缓冲器的状态机，状态机在的上升沿解析位命令字，根据对命令的解码执行相应的操作，或者为被寻址的寄存器的数据传输做准备，内部寄存器都是位。

读操作需将被寻址的内部寄存器的数据传送到发送缓冲区写操作在数据传输前要等个周期。

二〇〇年五月二十七日星期四所有的命令字长度均为个字节。

写寄存器命令后必须紧跟或个字节的寄存器数据读寄存器命令则发出字节的寄存器数据。

图和图分别示出串口缓冲区的读写时序。

向外发送数据子程序二〇〇年五月二十七日星期四，接受数据接受数据子程序，二〇〇年五月二十七日星期四数据的读和写通过向串口引脚写入相应的位命令字高位在前来启动。

当命令包含写操作时，串口将在下面个周期记录引脚的数据从高位开始。

寄存器写指令后必须跟位的数据，旦收到数据，状态机便将数据写入配置寄存器，然后等待下个命令。

启动读命令后，串口将在下个个或个周期启动引脚上的寄存器进行内容转移从高位开始，寄存器读指令可以终止在位的边界上。

读寄存器时，微控制器可以同时发送新指令，并立即执行新指令，同时终止读操作。

系统测试系统测试概述为将电流测量范围扩展到，如果单纯采用电流互感器的话会导致在信号较小的时候带来较大的测量误差。

因此电流采用分档测量，当电流在的时候，自动切换档位至小信号档。

而电压信号则未采取分档，主要是由于电压信号般较大，而且电压互感器的特性相对较好。

电流电压信号经调理电路后直接输入的输入端，根据初始化的设置自行对信号进行处理，计算出电流电压功率等参二〇〇年五月二十七日星期四数，计算完成后产生个中断。

继而单片机响应中断，在中断服务程序中读出结果，并在液晶上显示出来。

为了使系统具有良好的人机接口，故设计了多种人性化的用户接口模块，这些模块全部挂接在单片机上，由单片机进行统的操作和调度。

键盘用于显示的切换和功能设置液晶主要用于测量参数及菜单的显示语音是为了提供更好的人机交互可以增加通信接口，可用于驱动微型打印机，实时打印测量结果，也可以设置为上位机通信模式，通过接口将测量结果传送至上位机，以进行更加灵活的处理。

需要注意的是，在系统的测试之前，定要先对进行校准，以减小测量误差，提高测量精度。

系统测试指标根据设计的要求，可以得到各项电参数的测量精度以及要求如下电压测量范围误差电流误差，误差有功功率测量误差频率测量误差功率因数误差有功功率无功功率功率因素的测量。

二〇〇年五月二十七日星期四总结该设计可以实现基本的电压电流功率的测量，而且可以扩展部分功能，如语音报警定时计量等功能。

在使用的过程中，我发现该芯片还具有很好的线性度，测量精度高，功耗低，测量电压范围可以在，电流测量范围。

同时，该芯片还可以测量瞬时电压瞬时电流无功功率等各项电参数。

该芯片与相比，增添了更多的功能，而且具有片上温度传感器，可以测量实时的温度。

在这次的毕业设计中，我学到了很多课本中不成学到的知识，自己的实践能力动手能力分析问题解决问题能力得到了很大的提高。

使我认识到光是学会课本的知识，而不知道不会应用是毫无用处的，应该理论联系实际，在动手实践中不断的学习提高。

在这次的毕业设计中，遇到了许多的问题，下面的几个是自己以前忽略但在这次的毕业设计中遇到的几个重要问题在信号的采集部分，电阻电容的大小定要经过规范的计算，考虑其各项的参数，特别的最大能承受的功率这个问题，不然会很容易烧坏元器件的在使用款芯片时，应该搞清该芯片的具体功能，及如何应用，先整体了解然后用到那个功能在研究那个就可以注意单片级管脚的驱动能力及信号的隔离在程序的编写过程中，可以在满足系统所要求的精度下，对数据进行简化的处