電能表畢業(yè)設(shè)計(jì)--單相電子式電能表的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目：?jiǎn)蜗嚯娮邮诫娔鼙淼脑O(shè)計(jì) </p><p>　　系 別：電氣工程系</p><p>　　專 業(yè)：電子電氣專業(yè)</p><p><b>　　班 級(jí)：</b></p><p><

2、;b>　　學(xué)生姓名：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p><b>　　完成時(shí)間：</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　

3、傳統(tǒng)的模擬式儀表必須借助于指針和刻度盤進(jìn)行讀數(shù)，在讀數(shù)過程中不可避免的會(huì)引入人為的測(cè)量誤差。為了解決這一問題，電能表作為一種新型的計(jì)量產(chǎn)品由此應(yīng)運(yùn)而生。本設(shè)計(jì)介紹了美國(guó)AD公司推出的電子式電能表專用芯片ADE7753的特點(diǎn)、控制方式、與輸入信號(hào)微控制器的接口及其在電測(cè)儀表中的應(yīng)用。</p><p>　　本文采用電能芯片ADE7753和單片機(jī)AT89S52以及外圍電路共同組成硬件系統(tǒng),硬件設(shè)計(jì)突出重點(diǎn)的就是計(jì)量功能

4、和抗干擾功能兩部分。測(cè)量部分輸入電壓、電流經(jīng)過電壓分壓網(wǎng)絡(luò)和電流互感器，再通過濾波，轉(zhuǎn)化成符合ADE7753芯片要求的輸入信號(hào)，再經(jīng)過芯片內(nèi)部對(duì)電壓和電流進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和能量累加，從而得到有功電能、無功電能、電壓、電流有效值和頻率值的原始寄存器值。本系統(tǒng)選用高性價(jià)比的微控制器89S52，完成各種參數(shù)的計(jì)算、通信命令處理和控制功能，將電能值送入數(shù)碼管顯示出來。軟件部分采用片內(nèi)WDT控制,通過軟件，定時(shí)清WDT監(jiān)視定時(shí)器的值，當(dāng)出

5、現(xiàn)“死循環(huán)”或程序“跑飛”現(xiàn)象時(shí)，WDT監(jiān)視定時(shí)器內(nèi)的值計(jì)滿溢出，從而強(qiáng)迫程序復(fù)位，從頭開始。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電子式 電能 ADE7753 單片機(jī)AT89S52</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.引言5</b></p><

6、p>　　1.1數(shù)字儀表的發(fā)展趨勢(shì)5</p><p>　　1.2主要技術(shù)指標(biāo)7</p><p>　　2．硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)7</p><p><b>　　2.1工作原理7</b></p><p>　　2．2 各部分電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.2.1電壓采樣8</p>

7、<p>　　2.2.2電流采樣9</p><p>　　2.2.3 功率的計(jì)算9</p><p>　　2.2.4電源設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.2.5顯示電路的設(shè)計(jì)11</p><p>　　2．3芯片功能介紹11</p><p>　　2.3.1數(shù)字電能芯片ADE7753的特點(diǎn)11</p

8、><p>　　2.3.2 7753模塊內(nèi)部的原理結(jié)構(gòu)圖12</p><p>　　2.3.3單片機(jī)AT89S5213</p><p>　　2.4 抗干擾相關(guān)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3． 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.1 主程序流程圖15</p><p><b>

9、;　　3.2主程序16</b></p><p>　　3.3軟件抗干擾技術(shù)17</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：18</b></p><p><b>　　總 結(jié)19</b></p><p><b>　　致 謝20</b></p>&l

10、t;p><b>　　1.引言</b></p><p>　　目前，我國(guó)電度表生產(chǎn)企業(yè)有幾百家之多，生產(chǎn)能力約為1.9億臺(tái)，年產(chǎn)電表近8000萬臺(tái)。但隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造高潮的過去，全國(guó)一戶一表工程的基本實(shí)現(xiàn)，電度表市場(chǎng)形勢(shì)發(fā)生了根本變化，市場(chǎng)銷量比前兩年已有下降，銷售高峰期已轉(zhuǎn)入銷售平穩(wěn)期，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更為激烈。.近年來全國(guó)用電缺口的急劇擴(kuò)大，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)決定全面推行峰谷分時(shí)電價(jià)和避峰電

11、價(jià)，鼓勵(lì)用戶合理移峰用電。這一政策的出臺(tái)，帶動(dòng)了各地供電部門對(duì)復(fù)費(fèi)率、多功能電表的需求快速上升。隨著國(guó)內(nèi)用電量的持續(xù)增長(zhǎng)，眾多的地區(qū)出現(xiàn)了不同程度的用電緊張，國(guó)家電力局也適時(shí)推出了分時(shí)記費(fèi)的電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　1.1數(shù)字儀表的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　傳統(tǒng)的模擬式儀表必須借助于指針和刻度盤進(jìn)行讀數(shù)，在讀數(shù)過程中不可避免的會(huì)引入人為的測(cè)量誤差。為了解決這一問題，電能表作為一種

12、新型的計(jì)量產(chǎn)品由此應(yīng)運(yùn)而生。其型號(hào)比較多樣，從普通的單相電能表到復(fù)費(fèi)率，預(yù)付費(fèi)，三相485到電能表功能復(fù)雜的終極的多功能電能表，功能從單純的計(jì)量到與時(shí)間復(fù)合與費(fèi)率結(jié)合到無功計(jì)算計(jì)量，其所具備的功能也是與日增加。然而多功能電表的電路往往比普通電能表的電路更為復(fù)雜，元器件也比較多，調(diào)試生產(chǎn)程序較多，質(zhì)量保證更為困難。因此，電表的技術(shù)方案選型至關(guān)重要。</p><p>　　采用計(jì)量芯片ADE7753的電子式電能表，具有

13、結(jié)構(gòu)合理，性能可靠，高精度、低功耗、抗諧波、防竊電、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。 單相電子式電能表引入了時(shí)間的參照，已經(jīng)不可能由我們單純的通過一些具體的硬件電路實(shí)現(xiàn)其分時(shí)計(jì)量的功能，為此要在原來簡(jiǎn)單的電子式計(jì)量模塊的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，拓展時(shí)鐘電路，拓展顯示模塊，拓展CPU以及一些與具體的要求相對(duì)應(yīng)的通訊模塊：485通訊，紅外通訊，載波通訊以及無線GPRS通訊模塊，構(gòu)成各個(gè)時(shí)基電路，控制電路與通訊電路，引入時(shí)基電路的目的很明確，為每一次電量累計(jì)提

14、供時(shí)基參照，以確定電價(jià)系數(shù)，而引入CPU則是建立一座時(shí)間與電量的橋梁，并提供智能化的操作與控制，CPU是單相電子式電能表的一個(gè)核心樞紐，電能表的各個(gè)量變參數(shù)匯聚到CPU進(jìn)行進(jìn)行各種復(fù)合的運(yùn)算，最終得到一些和電量相關(guān)的加權(quán)參數(shù)，以供電力部門調(diào)查取用，其間牽涉到的數(shù)據(jù)量的大小取決于用戶對(duì)電能表功能的要求，我們可以拓展存儲(chǔ)功能的模塊進(jìn)行優(yōu)化存儲(chǔ)算法，作為電力計(jì)量類的產(chǎn)品，電子式電能表要求其在十年內(nèi)出現(xiàn)故障的概率為萬分之三，為此在對(duì)電能表進(jìn)行功

15、能設(shè)計(jì)的同時(shí)，還必須著重考慮電能表的數(shù)據(jù)安全性與穩(wěn)定性，而要達(dá)到這兩個(gè)方面</p><p>　　電力部門對(duì)時(shí)鐘精度的要求誤差標(biāo)準(zhǔn)在±5PPM的范圍之內(nèi)，也就是一天的累計(jì)日誤差在±0.5秒之內(nèi)，時(shí)鐘一般在晶振的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)行，普通的的晶振誤差在±20PPM，達(dá)不到我們的所需要求，因此必須選用高精度的晶振作為時(shí)鐘的基準(zhǔn)源，除此之外，由于溫度的變化會(huì)影響到晶振頻率的變化，從而引起時(shí)鐘精度的

16、變化，因此，我們還要加入溫度芯片進(jìn)行實(shí)時(shí)校正補(bǔ)償，依此來達(dá)到精度所要求的范圍。</p><p>　　電能表本身除去計(jì)量存儲(chǔ)的功能外，還在不同的程度上具備一些通訊功能：紅外通訊、串行通訊等。在電能表應(yīng)用設(shè)計(jì)中串行通訊供485抄讀，直接供給PC機(jī)，而紅外通訊則是借助紅外掌上機(jī)為媒介，將眾多數(shù)據(jù)通過紅外掌上機(jī)傳送至PC機(jī)，利于配電分步集中管理。</p><p>　　更進(jìn)一步，在電能表中引入載波模

17、塊，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表的遠(yuǎn)程抄表與遠(yuǎn)程控制，這里的載波是電力載波，是在電力線的電能傳輸過程中加載在我們的控制信號(hào)或者數(shù)據(jù)信號(hào)，通過調(diào)制和解調(diào)的辦法濾取信息，這種載波形式應(yīng)用于電能表領(lǐng)域的，考慮起數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，所以濾取信號(hào)或者加載信號(hào)總在交流的跨零點(diǎn)的時(shí)刻加載信號(hào)，這樣防止了交流干擾信號(hào)對(duì)于載波信號(hào)的疊加，只是傳送的速率會(huì)相對(duì)的慢一些，但載波通訊可以隨時(shí)對(duì)電能表進(jìn)行遠(yuǎn)程的抄控，其實(shí)時(shí)性也就彌補(bǔ)了速率方面的不足；另外，隨著科技的發(fā)展，一些

18、更先進(jìn)的功能模塊也會(huì)逐漸引入電能表進(jìn)行通訊，如GPRS。</p><p>　　總之，作為一種計(jì)量產(chǎn)品，單相電子式電能表從功能結(jié)構(gòu)單一到功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也是國(guó)家電力部門推行電力現(xiàn)代化的一個(gè)必然的趨勢(shì)；其表型繁多，從單相到三相、從靜止到復(fù)費(fèi)率、預(yù)付費(fèi)到多功能電能表、再外擴(kuò)諸多的功能塊、配合集抄系統(tǒng)，最終要達(dá)到電力集中抄表的自動(dòng)化。電能表的設(shè)計(jì)與研究開發(fā)，也應(yīng)該始終站在科技的前沿，掌握信息，任重道遠(yuǎn)。</p&

19、gt;<p><b>　　1.2主要技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　1．輸入電網(wǎng)額定電壓：220V</p><p>　　2．輸入額定電流：20A</p><p><b>　　3．精度：1級(jí)</b></p><p>　　4．檢測(cè)電網(wǎng)側(cè)電壓頻率，并實(shí)時(shí)顯示，精度0.1Hz</p

20、><p>　　5．測(cè)量并實(shí)時(shí)顯示電功率</p><p><b>　　2．硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電能表硬件設(shè)計(jì)突出重點(diǎn)的就是計(jì)量功能和抗干擾功能兩部分，電能表一般分為二級(jí)表、一級(jí)表和0.5級(jí)表，是對(duì)其測(cè)量誤差精度的要求，計(jì)量部分的設(shè)計(jì)是電能表的設(shè)計(jì)中比較關(guān)鍵的部分。本文采用電能芯片ADE7753和單片機(jī)AT89S52以及外圍電路共

21、同組成硬件系統(tǒng)。其原理框圖如圖一所示：</p><p><b>　　圖一</b></p><p><b>　　2.1工作原理</b></p><p>　　電壓、電流經(jīng)過電壓分壓網(wǎng)絡(luò)和電流互感器，再通過濾波，轉(zhuǎn)化成符合ADE7753芯片要求的輸入信號(hào)，再經(jīng)過芯片內(nèi)部對(duì)電壓和電流進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和能量累加，從而得到有功

22、電能、無功電能、電壓、電流有效值和頻率值的原始寄存器值。采用外部中斷讀取這些數(shù)值，ZX與INT1相連，當(dāng)過零時(shí)進(jìn)行中斷，這些值通過SPI接口傳送到微控制器中，微控制器再進(jìn)行計(jì)算，最后通過LED顯示出來。另外，微控制器也可以把測(cè)量的值通過串口把數(shù)據(jù)傳到微機(jī)中，便于人們保存分析，這一點(diǎn)可以使人機(jī)對(duì)話功能大大增強(qiáng)。本系統(tǒng)選用高性價(jià)比的微控制器89S52，完成各種參數(shù)的計(jì)算、通信命令處理和控制功能, 89S52內(nèi)部集成了8KB的ROM，程序存儲(chǔ)

23、能滿足系統(tǒng)的需求，因而不需要外部擴(kuò)展ROM。芯片X25045作為看門狗設(shè)置，加強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能,2片74LS145芯片驅(qū)動(dòng)16路發(fā)光二極管（LED）。</p><p>　　2. 2 各部分電路設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)分成模塊：輸入部分、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊。應(yīng)用芯片：ADE7753，89S52，74HC245，74LS145。數(shù)據(jù)采集模塊采用芯片ADE7753，數(shù)據(jù)

24、處理模塊以89S52單片機(jī)為核心對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行精確控制和嚴(yán)格計(jì)算。</p><p><b>　　2.2.1電壓采樣</b></p><p>　　電壓采樣的方法是一般我們通過電阻電容相結(jié)合來分壓得到小電壓，即通常我們所說的阻容降壓，在生產(chǎn)工藝當(dāng)中所謂的校表既是通過調(diào)節(jié)電阻電容的綜合給值來校正電表的計(jì)量誤差，當(dāng)然在一部分電能表中也可以通過變壓器來獲取小電壓，用變壓器的目的

25、也不僅局限于取小電壓，還要依靠CPU以及其它芯片提供基準(zhǔn)直流電源。電阻的給值一般是成倍數(shù)遞增的，電阻對(duì)誤差的影響從1/2，1/4 ，1/8…….逐步遞減，最終可以達(dá)到滿足要求的誤差，因?yàn)檎`差的調(diào)節(jié)是成線形的關(guān)系，所以這種調(diào)節(jié)的辦法會(huì)比較簡(jiǎn)單。如圖二所示:</p><p><b>　　圖二</b></p><p><b>　　2.2.2電流采樣</b&g

26、t;</p><p>　　電流的采樣是通過并聯(lián)電流分流的原理將電流進(jìn)行采樣取值，電能表中的電流采樣器件是錳銅分流器，其電阻阻值很小，所以其能分擔(dān)比較大的電流，僅有小部分通過分流引入采樣，但是由于眾多錳銅分流器的分流參數(shù)具有一定的離散性，所以最終達(dá)到功率測(cè)量的穩(wěn)定性，必須通過P=UI這一公式來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。如圖三所示：</p><p><b>　　圖三</b><

27、/p><p>　　通過電壓與電流的采樣我們得到的功率值就是達(dá)到我們要求的在誤差精度范圍的功率值，電壓電流的模擬信號(hào)經(jīng)過采樣以后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)入乘法器進(jìn)行相應(yīng)的乘法運(yùn)算，最終達(dá)到一定的功率數(shù)字值，這種數(shù)字值再與某些具體的頻率相結(jié)合，最終以脈沖的形式輸出電量脈沖，這種輸出的電量脈沖頻率與功率大小成正比例關(guān)系：功率越大，輸出的脈沖頻率越高，一定量的脈沖累加就形成電能的數(shù)字化信息，通過這種數(shù)模轉(zhuǎn)換的方式達(dá)到由原始電壓電流

28、到電能計(jì)量的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　2.2.3 功率的計(jì)算</p><p>　　相對(duì)于有功，無功功率的計(jì)算，通過電工學(xué)的基本常識(shí)我們知道：無功功率，由這個(gè)算式可以看出，我們所需要測(cè)量的一個(gè)重要的因素就是功率的相位角，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的測(cè)量的方法，可以通過高頻的脈沖來計(jì)量電壓與電流之間的起始的時(shí)間的脈沖差，再通過相應(yīng)的數(shù)值運(yùn)算換算出功率因數(shù)相位角，如</p><p>

29、　　圖四所示： 圖四 電壓電流的相差脈沖（M）/電壓電流的一周期的脈沖（N）*2π=相位角θ，它是多功能電能表進(jìn)行無功計(jì)算必須具備的一個(gè)重要的參量。 一般電能表通過計(jì)量模塊轉(zhuǎn)化成脈沖后，接其脈沖輸入端至計(jì)度器，計(jì)度器按照一定的比例步進(jìn)，產(chǎn)生電量數(shù)據(jù)，這是最簡(jiǎn)單的電子式電能表，其功能單一，硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也比較的簡(jiǎn)單。</p><p><

30、b>　　2.2.4電源設(shè)計(jì)</b></p><p>　　單相表一般只含有一個(gè)基本的計(jì)量單元，一個(gè)發(fā)光二極管和脈沖輸出口等，整機(jī)耗電一般不超過50mW，采用低成本的串聯(lián)阻容降壓電路即可滿足整個(gè)電度表的供電需求，有的計(jì)量IC只需要單一＋5V電源供電，如ADE7753等，如圖五所示：</p><p><b>　　圖五</b></p><

31、p>　　2.2.5顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　本電路采用六個(gè)數(shù)碼塊實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的顯示，對(duì)于頻率的顯示只需要三塊，通過譯碼器74LS145來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。電路如圖六所示：</p><p><b>　　圖六</b></p><p><b>　　2．3芯片功能介紹</b></p><p>　　2

32、.3.1數(shù)字電能芯片ADE7753的特點(diǎn)：</p><p>　　高精度，支持IEC61036和IEC61268</p><p>　　片內(nèi)數(shù)字積分器，具有di/dt微分電流傳感器接口</p><p>　　提供有功、無功、視在功率能量值，采樣波形以及電壓和電流有效值</p><p>　　在1000 ：1的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)誤差小于0.1%</p&g

33、t;<p>　　可選正有功能量有效累計(jì)</p><p>　　用戶片內(nèi)可設(shè)置的線電壓浪涌閥值和線電壓跌落檢測(cè)</p><p><b>　　電源管理</b></p><p>　　能量、相位和輸入偏移可數(shù)字校準(zhǔn)</p><p>　　片內(nèi)集成的溫度傳感器 （典型值±3℃）</p><p

34、>　　與SPI兼容的串行接口</p><p>　　脈沖輸出的頻率可設(shè)置</p><p>　　擁有中斷引腳（IRQ）和狀態(tài)寄存器</p><p>　　在環(huán)境條件變化很大和長(zhǎng)時(shí)間使用條件下，專利技術(shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADCs）和數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），確保數(shù)據(jù)的高精度</p><p>　　具有外部過驅(qū)動(dòng)能力的基準(zhǔn)電壓源2.4V±8%

35、 (溫度系數(shù)典型值20ppm/℃)</p><p>　　單5V電源,低功耗(典型值25mW),20腳SSOP封裝</p><p>　　2.3.2 7753模塊內(nèi)部的原理結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　7753模塊內(nèi)部的原理結(jié)構(gòu)圖如圖七所示：</p><p><b>　　圖七 </b></p>&l

36、t;p>　　2.3.3單片機(jī)AT89S52</p><p><b>　　主要性能：</b></p><p>　　與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容</p><p>　　8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器</p><p><b>　　1000次擦寫周期</b></p><p>

37、;　　全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz</p><p><b>　　三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器</b></p><p>　　32個(gè)可編程I/O口線</p><p>　　三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　八個(gè)中斷源</b></p><p>　　全雙工UART串行通道&l

38、t;/p><p>　　低功耗空閑和掉電模式</p><p><b>　　掉電后中斷可喚醒</b></p><p><b>　　看門狗定時(shí)器</b></p><p><b>　　雙數(shù)據(jù)指針</b></p><p><b>　　掉電標(biāo)識(shí)符</b&

39、gt;</p><p><b>　　功能特性描述</b></p><p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Fl

40、ash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)

41、方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 </p><p>　　2.4 抗干擾相關(guān)設(shè)計(jì)</p><p>　　CPU是電能表的核心控制部分，從計(jì)量到通訊，從計(jì)算到存儲(chǔ)，都要求其具有很高的數(shù)據(jù)安全性與穩(wěn)定性。應(yīng)該說電能表的功能設(shè)計(jì)并不困難，困難的是在于一些基于安全穩(wěn)定方面考慮的硬件和軟件設(shè)計(jì)，電能表除了精度的幾項(xiàng)硬指標(biāo)要求外，還特別要求

42、其在電磁兼容方面的硬性指標(biāo)，高壓絕緣，雷擊浪涌等一系列的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。通常，電磁兼容實(shí)驗(yàn)就是為對(duì)電能表端子接入4000V的快速脈沖群，模擬干擾的信號(hào)，在這種干擾信號(hào)下，電表要確保顯示裝備正常顯示，CPU正常工作，電能計(jì)量正常準(zhǔn)確的進(jìn)行；高壓實(shí)驗(yàn)是把6000V高壓加到接線端子，看是否會(huì)把線路板擊穿。要做到這些，在硬件設(shè)計(jì)中必須通過一系列的濾波電路和抗干擾電路的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，并且要在系統(tǒng)布線中考慮諸多的因素：走線不能形成環(huán)路，也不能形成勢(shì)壘電

43、容，對(duì)于通常我們所說的接地，也必須達(dá)到等位接地，否則會(huì)出現(xiàn)電路上的理論對(duì)等電位點(diǎn)實(shí)際上有一定的電勢(shì)，這會(huì)在局部影響電表精度以及CPU以及周圍的器件的穩(wěn)定性；在軟件方面也要進(jìn)行一系列的軟件濾波處理，確保所得的信號(hào)真實(shí)有效；高壓絕緣實(shí)驗(yàn)是測(cè)試電能表內(nèi)部的絕緣性，線之間一定要保持一定的間距，并且必須要有一定的線寬。雷擊浪涌實(shí)驗(yàn)是測(cè)試電能表</p><p>　　另外，CPU周圍外掛電路的設(shè)計(jì)，也是一個(gè)很重要的部分，要達(dá)到

44、這一個(gè)要求，必須在硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方面進(jìn)行更細(xì)致的設(shè)計(jì)，一般CPU芯片引腳不允許懸空，諸多無用的引腳要按照其管腳的定義的特性進(jìn)行相應(yīng)的上拉或者接地，這是避免CPU受干擾以及增強(qiáng)穩(wěn)定性的一個(gè)重要的措施，另外，復(fù)位電路也是重點(diǎn)設(shè)計(jì)的一個(gè)方面，這方面的復(fù)位電路之所以要細(xì)致的設(shè)計(jì)，是為了防止其不正常的復(fù)位，否則在某些不確定的因素的干擾下，復(fù)位電路會(huì)接收到疊加在復(fù)位端的錯(cuò)誤信號(hào)產(chǎn)生復(fù)位，造成數(shù)據(jù)信息的紊亂，因?yàn)樵诔绦虻某跏蓟糠掷?，牽涉到一部?/p>

45、和上電掉電相關(guān)的程序操作，倘若復(fù)位，程序就會(huì)執(zhí)行這一段程序，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤的信息，而單片機(jī)死機(jī)危害更大，CPU無法正常運(yùn)行，許多的數(shù)據(jù)無法得到及時(shí)有效的保存，電能表也就癱瘓了，為防止死機(jī)與復(fù)位，要在時(shí)間上均勻分布的處理每一個(gè)每一次相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，防止在同一時(shí)刻處理很多的數(shù)據(jù)量，并且要給出明確的先決條件；為了防止程序跑飛，可以在非程序存儲(chǔ)區(qū)加跳轉(zhuǎn)和在程序當(dāng)中加入一定的空指令，這些都可以減低程序跑飛的可能性；數(shù)據(jù)安全性方面，為保證數(shù)據(jù)的安全存

46、儲(chǔ)，需要采取一種冗余的算法，既把同一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在三個(gè)不同的空間</p><p><b>　　3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 主程序流程圖</p><p>　　圖八 主程序流程圖</p><p><b>　　3.2主程序</b></p><p>　　

47、ORG 0000H</p><p>　　LJMP INIT_SYS</p><p>　　ORG 0003H</p><p>　　LJMP SOFT_TRAP ；INT0 DISABLE</p><p>　　LJMP SOFT_TRAP</p><p

48、>　　ORG 000BH</p><p>　　LJMP SOFT_TRAP ；T0_INT DISABLE</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　LJMP SOFT_TRAP</p><p>　　ORG 0013H<

49、/p><p>　　LJMP INT1_INT ；INT1 ENABLE</p><p>　　NOP ；FOR ADE7753 READ</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　LJMP SOFT_TRAP

50、</p><p>　　ORG 001BH</p><p>　　LJMP SOFT_TRAP ；T1_INT DISABLE</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　LJMP SOFT_TRAP</p><p>　　OR

51、G 0023H</p><p>　　LJMP SOFT_TRAP ；UART_INT DISABLE</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　LJMP SOFT_TRAP</p><p>　　ORG 002BH</p>

52、<p>　　LJMP T2_INT ；T2_INT ENABLE</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　ORG 0030H</p><p>　　LJMP INIT_SYS</p><p>　　MAIN_LOOP:

53、 NOP</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　CLR SEEP ；CLEAR WATCHDOG</p><p>　　CALL KEY</p><p>　　CALL DATA_CAL</p><p>　　C

54、ALL PRE_DISP</p><p>　　CALL INT1_INTA</p><p>　　SJMP MAIN_LOOP</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　SJMP MAIN_LOOP</p><p><b>　　RET<

55、;/b></p><p><b>　　END</b></p><p>　　3.3軟件抗干擾技術(shù)</p><p>　　為防止死機(jī)復(fù)位程序采用了以下方式防止干擾：</p><p><b>　?、僦鲃?dòng)初始化</b></p><p>　　在各段程序中，對(duì)單片機(jī)及片外擴(kuò)展器件的各

56、種功能、端口或者方式、狀態(tài)等采取的永久性的或者臨時(shí)的設(shè)置初始化。不僅要保證上電或復(fù)位后軟件能夠正確的實(shí)現(xiàn)各種級(jí)別的初始化，而且在程序中每次使用某種功能前，都要再一次對(duì)相應(yīng)的控制寄存器設(shè)定動(dòng)作模式。實(shí)踐證明，這一措施可以大大提高系統(tǒng)對(duì)于入侵干擾的自恢復(fù)性能。</p><p><b>　?、谥貜?fù)執(zhí)行</b></p><p>　　程序指令在執(zhí)行的過程中或者保持之后，都有可能

57、被噪聲修改，而導(dǎo)致控制失效乃至引發(fā)事故，為此應(yīng)當(dāng)盡量增加重要指令的執(zhí)行次數(shù)以糾正干擾造成的錯(cuò)誤。對(duì)于頻率較低的傳感器數(shù)據(jù)，應(yīng)在有效時(shí)間內(nèi)多次采集并比較如此，即使干擾信號(hào)改寫了指令內(nèi)容，也能在受控設(shè)備的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)正常。</p><p><b>　?、燮瑑?nèi)WDT控制</b></p><p>　　“看門狗”（WDT）已經(jīng)成為工控微機(jī)必不可少的成員之一，他可以防止程序

58、“跑飛”或者出現(xiàn)“死循環(huán)”。通過軟件，定時(shí)清WDT監(jiān)視定時(shí)器的值，當(dāng)出現(xiàn)“死循環(huán)”或程序“跑飛”現(xiàn)象時(shí)，WDT監(jiān)視定時(shí)器內(nèi)的值計(jì)滿溢出，從而強(qiáng)迫程序復(fù)位，從頭開始。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2001</p><p>　　2.新型集成器件實(shí)用電路，電子工業(yè)出版社2002<

59、;/p><p>　　3.電能計(jì)量技術(shù)基礎(chǔ)，中國(guó)計(jì)量出版社2002</p><p>　　4.Motorola DSP16位單片機(jī)原理，北京航空航天出版社2002</p><p>　　5.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用教程，清華大學(xué)出版社2005</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>

60、;　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)有了新的認(rèn)識(shí)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我的設(shè)計(jì)思路更寬了，應(yīng)用軟件能力提高了，這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)工作有很大的幫助。</p><p>　　由于知識(shí)和時(shí)間的原因，畢業(yè)設(shè)計(jì)中難免會(huì)存在著大量的不足之處，這就需要自己再學(xué)習(xí)更多的知識(shí)在老師的幫助下來改進(jìn)設(shè)計(jì)。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我充分體會(huì)到自己知識(shí)的匱乏，這就意味著還需要付出更多的時(shí)間來學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，充