基于ADE7878的智能三相電度表的設(shè)計(任務(wù)書)

武漢大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書

學(xué)院：電氣工程學(xué)院學(xué)號：201*302540101姓名：黃鶴鳴一、畢業(yè)論文（設(shè)計）題目的來源

本次畢業(yè)設(shè)計題目非真實項目

二、畢業(yè)論文（設(shè)計）應(yīng)完成的主要內(nèi)容

1.查閱有關(guān)智能三相電度表的文獻；

2.了解智能三相電度表的工作原理，并選擇構(gòu)建一種類型的智能電表（預(yù)付費電表、復(fù)費率電表等）；

3．選取構(gòu)建智能電表的基本元件型號，包括電能計量芯片、單片機、顯示模塊、存儲芯片、時鐘芯片等；

4.掌握一種畫圖軟件用于電路圖的繪制。三、畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要求及應(yīng)完成的成果形式

1.熟練地掌握智能電表的工作原理；

2.設(shè)計出一種切實可行的智能電表構(gòu)建方案；3.熟悉構(gòu)建智能電表的主要模塊；

4.熟練地掌握電路圖繪制軟件，并繪制出正確的系統(tǒng)硬件電路圖；5.設(shè)計出系統(tǒng)軟件程序流程圖。

6.歸納、總結(jié)并按要求撰寫科研報告、論文。四、畢業(yè)論文（設(shè)計）的進度安排

1.201*.3.1~201*.3.7，查閱相關(guān)文獻，學(xué)習(xí)相關(guān)知識，提交開題報告；2.201*.3.8~201*.4.1，了解掌握智能三相電表的工作原理，確定要設(shè)計的電表類型，并提交綜述；

3.201*.4.1~201*..4.20，掌握相關(guān)電路圖繪制工具，確定構(gòu)成電表的管個功能模塊；

4.201*.4.21~201*.6.1，構(gòu)建智能電表的硬件電路及軟件程序流程圖，擬出論文結(jié)構(gòu)；

畢業(yè)論文（設(shè)計）題目智能三相電度表的設(shè)計

5.201*.6.2~201*.6.8，總結(jié)完成畢業(yè)論文、論文答辯，提交最終論文和PPT五、畢業(yè)論文（設(shè)計）應(yīng)收集的資料及主要參考文獻

[1]高鋒．單片微機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及實用技術(shù)[M]北京：機械工業(yè)出版社，201*．7980[2]趙晶．電路設(shè)計與制版Protel99高級應(yīng)用[M]．北京：人民郵電出版社，201*．11[3]胡志剛，許凱，崔永豐.電能計量芯片ADE7878在智能表中的應(yīng)用[J].ElectricalMeasurement＆Instrumentation，201*(9)：101-105

[4]張曉東，屈百達(dá).基于ADE7758的復(fù)費率三相電能表設(shè)計[J].電子技術(shù)，201*（1）：28-31

[5]鄒玲，楚思紅.基于計量芯片ADE7878的費控智能表設(shè)計[J].數(shù)字技術(shù)與運用，201*（1）：17-20

六、其他要求（此項為可選項）

指導(dǎo)教師簽名：_______________________年月日

擴展閱讀：基于ADE7878的智能三相電度表的設(shè)計

學(xué)號_201*302540101__

密級________________

武漢大學(xué)本科畢業(yè)論文

基于ADE7878的智能三相電度表的設(shè)計

院（系）名稱：電氣工程學(xué)院專業(yè)名稱：電氣工程與自動化學(xué)生姓名：黃鶴鳴指導(dǎo)教師：蔣云峰副教授

二○一二年六月

武漢大學(xué)本科生畢業(yè)論文

基于ADE7878的智能三相電度表的設(shè)計

College：電氣工程學(xué)院Subject：電氣工程與自動化Name：黃鶴鳴

Director：蔣云峰Professor

二○一二年六月

BACHELOR"SDEGREETHESISOFWUHANUNIVERSITY

Thedesignofsmartthree-phaseelectricitymeterbasedonADE7878

College：ElectricalEngineeringCollegeSubject：ElectricalEngineeringandautomationName：HemingHuang

Director：YunfengJiangProfessor

June201*

鄭重申明

本人呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。

本人簽名：日期：

摘要

隨著電網(wǎng)的大規(guī)模的改造與建設(shè)，電力系統(tǒng)對三相智能電度表的需求不斷增長，提出了高精度、多參數(shù)測量、諧波功率電能計量，實時測量等技術(shù)要求。

本文以智能三相電表為研究對象，采用電能計量芯片ADE7878和單片機AT89S52設(shè)計三相電度表，介紹了計量電路原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點及硬件電路設(shè)計。針對配電網(wǎng)正常負(fù)荷情況下的精確計量，提出了分時段計量的遠(yuǎn)程通信電度表設(shè)計方案。

本文中智能三相電度表實現(xiàn)的基本思路概述為:1、通過CT與PT，實現(xiàn)七路模擬信號輸入計量芯片ADE7878；2、ADE7878通過模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理、電能計量、數(shù)頻轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)電量的SPI輸出和脈沖輸出；3、單片機AT89S52通過對瞬時有功功率的檢測，實現(xiàn)了功率的精確計量；通過對時間參數(shù)的檢測，實現(xiàn)了定時存儲和分時計量。

本文包括以下三個方面的具體設(shè)計：1、實現(xiàn)三相電參量的測量，即電壓和電流信號的精確采集；2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖的設(shè)計；3、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，具體包括計量電路的設(shè)計，計量芯片ADE7878與單片機AT89S52的接口電路設(shè)計，單片機外圍電路設(shè)計以及顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲、時鐘芯片和電源模塊的設(shè)計。

本次設(shè)計重點完成了智能三相電度表硬件部分的理論設(shè)計和軟件部分程序流程圖設(shè)計。鑒于能力和實驗環(huán)境的局限，未分別進行各個模塊的軟件設(shè)計、樣表的設(shè)計及仿真調(diào)試。但提出了一種高精度的配電網(wǎng)電力負(fù)荷計量電表的設(shè)計方案，具有一定的參考性。

關(guān)鍵詞：ADE7878，AT89S52，精確計量，分時段計量

I

ABSTRACT

Withthelarge-scaleupgradingandconstructionofthepowergrid,powersystemasksforagrowingdemandofthethree-phasesmartenergymeter,andputsforwardahigh-precision,multi-parametermeasurement,harmonicpowerenergymetering,real-timemeasurementoftechnicalrequirements.

Theintelligentthree-phaseenergymeterisstudiedanddiscussedinthispaper．WithADE7878aselectricalenergymeasurementICandAT89S52ascontrolunit，theprincipiumofmeasuringcircuit,thedesignofhardwarecircuit,andcharactersofsystemstructureareintroduced．Astoachievingaccuratemeteringundernormalloadforpowersystem，thisPaperpresentsanewstrategyofthree-phaseenergymeterwiththefunctionofsub-periodmeteringandremotecommunication.Inthisarticle,thebasicideawhichsmartthree-phasewatt-hourmeteristoachieveissummarizedasfollows:1、WiththeuseofCTandPT,sevenchannelsofanalogsignalsinputthemeasurementchipADE7878；2、Withtheuseofanalog-to-digitalconversion,digitalsignalprocessing,energymeasurement,anddigital-to-frequencyconversion,themeasurementchipADE7878achieveselectricitySPIoutputandpulseoutput；3、MCUAT89S52achievesaccuratemeteringofpowerbythedetectionoftheinstantaneousactivepower,andcompliestimingstorageandinstantaneousmeasurementbythedetectionoftimeparameter.

Thisarticleincludesthefollowingthreeaspectsofthespecificdesign：1、achievingthemeasurementofthethree-phasepowerparameters,whichincludetheaccurateacquisitionofvoltageandcurrentsignals；2、thedesignofthesystemblockdiagram；3、thesystemhardwarecircuitdesign,specificallyincludingthedesignofthemeteringcircuit,theinterfacecircuitbetweenthemeasurementchipADE7878andtheMCUAT89S52,MCUperipheralcircuitdesign,andthedesignofthedisplaymodule,datastorage,theclockchipandpowersupplymodules.

Thisdesigncompletedthetheoreticaldesignofthehardwarepartofthesmartwatt-hourmeter.Giventhecapabilitiesandlimitationsoftheexperimentalenvironment,wehaven"tdonethedesignofsoftwarepart,thesamplemeterandsimulationdebugging.However,weproposedakindofdistributiongridelectricityloadmeasurementprogramforthedesignofenergy-meteringmeter,whichhashighaccuracyandsomekindofreferringvalue.

Keywords：ADE7878，AT89S52，accuratemetering，sub-periodmetering

II

目錄

第1章緒論..............................................................................................................1

1.1概述..................................................................................................................11.2智能電度表技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢..................................................................21.3本文設(shè)計方案的特點和相應(yīng)需要解決的問題..............................................31.4電度表參數(shù)配置..............................................................................................31.5論文組織結(jié)構(gòu)..................................................................................................4

第2章電能計算的理論基礎(chǔ).............................................................................5

2.1電壓、電流有效值及諧波參數(shù)的計算..........................................................52.2功率與電能的計算..........................................................................................72.4頻率的計算......................................................................................................9

第3章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖與設(shè)計要求..................................................................10

3.1結(jié)構(gòu)框圖........................................................................................................103.2電表顯示內(nèi)容及其設(shè)計要求........................................................................11

第4章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與實現(xiàn)..................................................................12

4.1計量芯片ADE7878......................................................................................12

4.1.1ADE7878引腳配置及功能描述......................................................124.1.2計量電路原理......................................................................................174.2單片機外圍電路設(shè)計與器件選擇.................................................................18

4.2.1單片機AT89S52概述、引腳配置及功能描述................................184.2.2接口電路設(shè)計......................................................................................214.2.3AT89S52外圍電路設(shè)計...................................................................224.2.4顯示模塊HCl602................................................................................234.2.5數(shù)據(jù)存儲AT24C02和時鐘芯片DS1302.........................................234.2.6RS-485通信接口電路設(shè)計..............................................................244.2.7電源模塊設(shè)計......................................................................................25

第5章系統(tǒng)軟件程序設(shè)計................................................................................26第6章總結(jié)與展望..............................................................................................31參考文獻...................................................................................................................33致謝............................................................................................................................34

III

第1章緒論

1.1概述

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，電力供應(yīng)呈現(xiàn)出緊張的局面，尤其是在沿海地區(qū)，工業(yè)、經(jīng)濟發(fā)達(dá)的城市尤為嚴(yán)峻對電能計量的要求也逐步升高。電子技術(shù)和計算機的高速更新?lián)Q代改變了當(dāng)前社會，也使電表的設(shè)計有了突破性的變化。目前，對電表的要求已經(jīng)不再是簡單的數(shù)值計算，而是集合了計量、管理、自動抄表等功能于一體的高科技新技術(shù)產(chǎn)品。大規(guī)模集成電路的運用使電表自身壽命和準(zhǔn)確度均有極大提高。

電度表技術(shù)正向復(fù)費率、多功能、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。美國ADI公司生產(chǎn)的電能計量芯片ADE7758、ADE7878、ADE7880等在電度表設(shè)計中的應(yīng)用，提高了電能計量精度，簡化了電度表設(shè)計結(jié)構(gòu)。隨著電能計量芯片的推陳出新，復(fù)費率電度表、防竊電電度表、配置RS-485通信及紅外通信接口的電度表以及三相多功能電度表發(fā)展迅速。電度表的計量精度、功能擴展、抄表方式等發(fā)生了深刻變化，電能的科學(xué)管理和合理利用進入實施和操作階段。在這種背景下，電度表的功能、性能、以及可靠性設(shè)計等都有了顯著提高與改進，電度表技術(shù)面臨難得的發(fā)展機遇

[1]

。

電力已經(jīng)成為國家的最重要能源。但是,當(dāng)前居民用電的管理過于落后,居民用電管理收費多年來一直采用先用電、后抄表、再付費的傳統(tǒng)作業(yè)方式，絕大多數(shù)實行“分表制”。這種用電管理模式,給居民帶來諸多不便,而且增加了管理人員的工作。為了適應(yīng)社會的需要,保證用戶安全、合理、方便地用電,對傳統(tǒng)的電表和用電的管理模式進行改造,使之符合社會發(fā)展的需要就顯得很有必要。

長期以來,我國生產(chǎn)的交流電度表均為感應(yīng)式機械電度表,幾十年來不得不采用人工抄讀電表的原始方式。在社會走向信息化,網(wǎng)絡(luò)化,電力系統(tǒng)大踏步現(xiàn)代化的今天,手工抄表更是與無人值班等高度的自動化形成了鮮明對比,成為制約供電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理的一大障礙。就系統(tǒng)的完整性而言,電力系統(tǒng)從發(fā)電、輸電、配電，一直到區(qū)域變電所都已基本實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理,而唯獨用戶終端沒有和網(wǎng)絡(luò)連接上,造成了系統(tǒng)的不完整，或間接的影響了系統(tǒng)潛能的發(fā)揮。

正是由于以上背景,智能電度表應(yīng)運而生。所謂智能電表,就是應(yīng)用計算機技術(shù)、通訊技術(shù)等,形成以智能芯片(如CPU)為核心,具有電功率計量計時、記費、與上位機通訊、用電管理等功能的電度表。

第1頁

1.2智能電度表技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

隨著信息化的高速發(fā)展和智能電網(wǎng)研究的逐步展開，配電網(wǎng)的電能計量表計也在逐漸適應(yīng)信息化的發(fā)展要求。當(dāng)前，傳統(tǒng)的感應(yīng)式電表已不能滿足電網(wǎng)建設(shè)的需求。鑒于電子式電度表在可靠性、準(zhǔn)確度、功能擴展、性價比等方面顯著優(yōu)于感應(yīng)表，因此已有全面取代感應(yīng)表的趨勢。

早在本世紀(jì)初，電子式電度表就已經(jīng)取代感應(yīng)式表，成為工商業(yè)用表的主流。隨著電力系統(tǒng)在不斷擴展智能三相多功能表的應(yīng)用領(lǐng)域，智能三相多功能表的需求呈明顯上升趨勢。功能的擴展提升了供電部門對居民用電的現(xiàn)代化管理，為將來實現(xiàn)大規(guī)模自動抄表提供了基礎(chǔ)。其中復(fù)費率表得到了很多經(jīng)濟發(fā)達(dá)而電力緊張的地區(qū)供電部門的青睞，復(fù)費率表的技術(shù)因此也得以迅速提高和發(fā)展。

預(yù)付費表技術(shù)趨于完善。一方面由于供電部門加大對欠費用戶的管理力度，使市場需求升溫，另一方面由于技術(shù)改進，特別是使用了IC卡和非接觸式卡等最新技術(shù)，使預(yù)付費表的性能尤其是安全性和可靠性方面已逐步趨于完善。

自動抄表技術(shù)發(fā)展頗具前景。近幾年來，隨著通信技術(shù)的不斷進步以及電力市場應(yīng)用的需要，國內(nèi)自動抄表技術(shù)水平取得了長足的進步。低壓電力線載波技術(shù)逐步被越來越多的電力部門所采納，短距離紅外抄表技術(shù)得到應(yīng)用和推廣。在無線抄表方式中，紅外方式用于短距離通信，而GPRS技術(shù)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程長距離通信。隨著社會需求的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，無線通信技術(shù)和遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。

防竊電要求進一步加強。隨著竊電方式的更加多樣化和隱蔽化，對電度表防竊電的要求也越來越高，電子式電度表表現(xiàn)出強大的優(yōu)勢。

模塊化設(shè)計成為趨勢。隨著電力市場改造力度加大，對電度表的技術(shù)更新速度也提出了更高的要求。電度表的硬件和軟件可以采用模塊化設(shè)計，將技術(shù)相對成熟和標(biāo)準(zhǔn)的部分進行封裝入庫，如計量模塊、電源模塊、RS485模塊、RTC模塊、顯示模塊、繼電器控制模塊、IC卡模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊等。當(dāng)設(shè)計一個新的產(chǎn)品時，開發(fā)人員只需要將精力集中于產(chǎn)品的新模塊、新功能的開發(fā)，以及模塊的集成上，進而有效縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計的可靠性

[2]

。

測量電路的集成化、模塊化是計量芯片的發(fā)展趨勢。當(dāng)前，各大型器件公司紛紛推出自己的計量芯片，并不斷的進行產(chǎn)品更新?lián)Q代。比較典型的有美國ADI公司推出的ADE7878系列計量芯片，珠海炬力公司推出的ATT7026A和北京福星曉程電子公司推出的PL3223。上述三種芯片都集成了DSP數(shù)字信號處理技術(shù)，支持硬件和軟件兩種校表方式，計量精度高，且外圍電路設(shè)計簡單。

其中，ADE7878是美國ADI公司推出的三相高精度多功能電能計量芯片，超越

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[3]

了工業(yè)上對電能計量0.2級表的精度和動態(tài)的要求。ADE7878的突出的功能主要

包括：1、防竊電功能。提供電池供電模式下的電流監(jiān)測，通過檢測中性電流與三相電流代數(shù)和是否匹配，進行防竊電檢測。2、系統(tǒng)校準(zhǔn)功能。提供有效值偏移校正，相位校準(zhǔn)和增益校準(zhǔn)。3、成熟的電能計量功能。三路可配置脈沖輸出CF1，CF2和CF3提供多種輸出選擇：基波有功功率和無功功率、總(基波+諧波)有功和無功功率，視在功率計量。ADE7878的DSP還能提供諧波能量的計量。

目前，雖然我國感應(yīng)式電度表仍占據(jù)相當(dāng)?shù)氖袌觥５�隨著電網(wǎng)的發(fā)展智能電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的研究，三相高精度多功能表也將得到重點發(fā)展。該電度表目前主要用于發(fā)電廠、變電站和各大用戶，并不斷擴大到普通三相表用戶中。智能三相電度表有多功能、高精度、多費率、自動抄表等優(yōu)勢，必將逐步成為電度表發(fā)展的主流

[4]

。

1.3本文設(shè)計方案的特點和相應(yīng)需要解決的問題

本文提出了基于ADE7878電能計量芯片和單片機AT89S52的具有遠(yuǎn)程通信功能的智能三相電度表的原理圖和硬件電路設(shè)計方案。該方案構(gòu)建的智能電度表在普通單顯示電表基礎(chǔ)之上實現(xiàn)了以下擴展功能：

1、更為精確的計量功能；采用ADE7878作為電能計量芯片，且配合電壓、電流模擬信號采樣電路元件參數(shù)設(shè)計及濾波網(wǎng)絡(luò)，具有更高的計量精度。

2、電能分時段計量功能。

3、遠(yuǎn)程通信功能；通過RS-485總線進行電量參數(shù)的遠(yuǎn)程傳送。

4、按鍵查詢功能；按鍵與顯示相結(jié)合，實現(xiàn)電量參數(shù)和異常事件記錄的查詢顯示以及時鐘參數(shù)初值輸入調(diào)整結(jié)果顯示。

5、主/從電源供電功能；保證掉電后，仍能通過電池為電表供電。針對以上四條擴展功能，本文需要解決以下問題：1、模擬信號采樣電路元件參數(shù)的計算與濾波網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計；2、分時段計量的軟件實現(xiàn)；

3、遠(yuǎn)程通信端口的設(shè)計及其與單片機接口電路的設(shè)計；

4、功能按鍵的設(shè)計以及軟件部分主程序?qū)崿F(xiàn)按鍵查詢與顯示的配合；5、主/從電源切換電路的設(shè)計。

1.4電度表參數(shù)配置

電度表參數(shù)配置如表1.1和表1.2所示。

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表1.1電度表參數(shù)設(shè)計1

電度表規(guī)格脈沖常數(shù)電流電壓變換電阻/Ω150（250）A201*.3CT規(guī)格150/5A電流傳感器5A/500mAPT規(guī)格500/5V表1.2電度表參數(shù)設(shè)計2

Imax250A

Vn500VIfullscale353.6AVfullscale0.83KV電度表配置量程為150A(250A)。有功、無功脈沖常數(shù)設(shè)計分別為200impulses／kWh和200impulses／Kvar；匹配電阻為電流傳感器二次端的串聯(lián)分流電阻，其作用是把電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；Vn、Imax對應(yīng)額定電壓值和負(fù)荷最大額定電流值，Ifullscale、Vfullscale為ADE7878滿刻度輸入時對應(yīng)的負(fù)荷電流、電壓值。根據(jù)電度表參數(shù)設(shè)置和ADE7878計量芯片特點，計算公式如下：

Ifullscale0.5V300/(0.32)353.6A(1.1)

式中O．5V為ADE7878電流通道滿刻度輸入信號，300為兩級電流傳感器變比，0.3Ω為電流傳感器二次端分流電阻大小，電路結(jié)構(gòu)設(shè)計參考計量原理圖4.3。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T15283--94和國際標(biāo)準(zhǔn)IEC5211988，電度表標(biāo)有兩個電流值，如150(250)A。這里150A為基本電流(basiccurrent)，符號Ib，是確定儀表有關(guān)特性的電流值，也稱此電流值為標(biāo)定電流。括號內(nèi)所標(biāo)250A為額定最大電流(ratedmaximumcurrent)，符號Imax，為滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的準(zhǔn)確度的最大電流值。設(shè)計時在外加額定電壓Vn=500V時，ADE7878電壓通道信號輸入為0.3V。在負(fù)荷電流Imax=250A時，ADE7878電流通道信號輸入為0.3V。

1.5論文組織結(jié)構(gòu)

本設(shè)計分為6個章節(jié)進行論述。第1章闡述了電度表技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，提出設(shè)計方案的特色以及本文擬解決的問題，并說明了電度表參數(shù)配置；第2章介紹了電能計算的理論基礎(chǔ)；第3章介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，提出電表顯示內(nèi)容的設(shè)計方案；第4章分析了硬件電路結(jié)構(gòu)，闡述了以ADE7878為核心的計量電路設(shè)計和以單片機AT89S52為核心的外圍電路設(shè)計，并展示了通過Protel99軟件繪制的六個部分電路圖；第5章進行系統(tǒng)軟件部分主程序流程圖的設(shè)計；第6章進行論文總結(jié)工作，闡述了本次設(shè)計工作中的重點和難點，并對個人設(shè)計方案的優(yōu)點和不足進行了分析，最后對智能電表的發(fā)展前景進行了展望。

第4頁

第2章電能計算的理論基礎(chǔ)

電能表不僅要能精確的計量用戶有功電能的消耗，還應(yīng)能夠記錄顯示電網(wǎng)運行質(zhì)量的參數(shù)，這些參數(shù)包括有功功率、無功功率、總功率、有功電能、無功電能、視在電能、電壓有效值、電流有效值、功率因數(shù)、工作頻率等

[5]

。

對于理想的三相交流電，A、B、C三相電壓信號可以表示為下列函數(shù)：

UA2Ucos(t)(2.1)UB2Ucos(t120)(2.2)

UC2Ucos(t+120)(2.3)

2.1電壓、電流有效值及諧波參數(shù)的計算

信號的有效值也叫均方根值（RMS），是表示信號發(fā)送功率的能力，不管什么樣的波形，具有相同均方根值的信號發(fā)送到阻性負(fù)載上的功率是相同的。在三相電路中，電壓、電流的測量一般均為有效值的測量。根據(jù)電壓有效值、電流有效值的定義：

URMS1T2u(t)dt(2.4)0TIRMS1TT0i2(t)dt(2.5)

由于A/D轉(zhuǎn)換器是對電信號離散采樣的，假設(shè)對電壓u(t)、i(t)分別進行N次采樣，u(k)、i(k)相應(yīng)為第k個采樣點，總采樣點數(shù)為N，則

URMS1N1Nuk1nn2(k)(2.6)

IRMS2i(k)(2.7)k1在三相電路中，A、B、C相的電壓有效值分別為：

UARMS1Nuk1nn2A(k)(2.8)

UBRMS1Nuk12B(k)(2.9)

第5頁

UCRMS1Nuk1nn2C(k)(2.10)

A、B、C相的電流有效值分別為：

IARMS1N1N1Nik1n2A(k)(2.11)

IBRMSik1n2B(k)(2.12)

ICRMSik12C(k)(2.13)

在進行諧波分析時，常用一些特征量來表示畸變波形偏離正弦波形的程度，最常用的特征量有諧波含量、電壓總畸變率、電流總畸變率和n次諧波的含有率等。

諧波電壓含量UH可表示為：

UHUn=22n(2.14)

諧波電流含量IH可表示為：

IHIn=22n(2.15)

諧波總畸變率用THD表示，等于諧波含量與基波分量比值的百分?jǐn)?shù)。電壓總畸變率為：

THDUUH100%(2.16)U1電流總畸變率為：

THDIIH100%(2.17)I1諧波含有率記為HR，通常以某次諧波的有效值與基波有效值的比值來表示。第n次諧波電壓含有率為：

HRUn=Un100%（2.18）U1第n次諧波電流含有率為：

HRInIn100%（2.19）I1含有諧波時，電力系統(tǒng)的平均功率為：

第6頁

P=1Tu(t)i(t)dtUnIncosn（2.20）0Tn其中，n為n次諧波電流落后于n次諧波電壓的相位角。含有諧波時的視在功率可以表示為：

SUI2nn1n1NM2n（2.21）

含有諧波時，功率因數(shù)可已表示成：

cosAPP(2.22)

22S(AP)(AQ)其中，AP和AQ分別代表電度表上顯示的有功電能和無功電能。

2.2功率與電能的計算

功率是電流做功的速率，通常用字母P表示。在交流電路中

1Puidt(2.23)

0由于儲能元件的存在，交流電路的功率分為有功功率、無功功率和視在功率。

1、有功功率的計算

有功功率又叫平均功率，即瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值。它是指電路中耗能元件所消耗的功率。在正弦交流電路中，設(shè)瞬間電壓為u(t)，瞬間電流為i(t)，則瞬間功率P(t)=u(t)×i(t)

P(t)是個隨時間變化的函數(shù)，它在某個周期內(nèi)的平均值應(yīng)等于該函數(shù)對時間積分后，除以時問間隔，所以平均功率應(yīng)為：

1TP(t)u(t)i(t)dt(2.24)

0T當(dāng)用計算機處理時，需要將連續(xù)量離散化，用和式代替積分。若以△t的時間間隔對電壓和電流進行采樣，用N表示每周期采樣的次數(shù)（即T＝N×△t），則有功功率可以表示為：

1P有Nu(k)i(k)(2.25)

k1n式中，u(k)、i(k)分別代表電壓、電流的第k次采樣值，N為采樣總點數(shù)，芯片就可按公式2.25計算出有功功率�！鱰取得越小，離散采樣的波形就越接近實際值，則計算結(jié)果越精確。

第7頁

在三相交流電中，A、B、C三相的有功功率分別為：

1PAN1PBNuk1nnA(k)iA(k)(2.26)

uk1B(k)iB(k)(2.27)

1PCNuk1nC(k)iC(k)(2.28)

在三相電路中，總功率等于每相功率之和。所以，三相電路的總功率可表示為：

1n1n1nPuB(k)iB(k)uC(k)iC(k)uA(k)iA(k)NAPBPC總PNk1Nk1k1

(2.29)

2、視在功率的計算

在具有復(fù)阻抗的交流電路中，電壓有效值與電流有效值的乘積值稱為視在功率，它反映的是額定功率的大小，即

SURMSIRMS(2.30)

通常，為了電路設(shè)計的方便性，芯片內(nèi)部使用公式2.30的方法實現(xiàn)視在功率的計算。即先計算出電壓有效值和電流有效值，然后相乘得到視在功率。三相交流電的總視在功率為各相視在功率之和：

S總SASBSCUARMSIARMSUBRMSIBRMSUBRMSIBRMS(2.31)

3、無功功率的計算

無功功率是視在功率中不消耗電能的部分，它的產(chǎn)生與儲能元件有關(guān)。在實際的電路中，一般采用先計算有功功率、視在功率，然后通過三者的關(guān)系式來計算無功功率。視在功率、無功功率、有功功率滿足下面的關(guān)系：

22S2P有+P無(2.32)

所以，無功功率的計算方法如下：

2P無=S2P有(2.33)

4、功率因數(shù)的計算

在交流電路中，電壓與電流之間的相位差()的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cos表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即

cosP有/S(2.34)

由上式可以看出，功率因數(shù)的最高值為1。功率因數(shù)的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)，具有電感或電容性負(fù)載的電路功率因數(shù)都小于1。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)

第8頁

的一個重要的技術(shù)數(shù)據(jù)，也是衡量電氣設(shè)備效率的一個系數(shù)。功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場轉(zhuǎn)換的無功功率大，從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。

5、電能是消耗的能量的累積，是時變函數(shù)功率對時間的累積，到時刻T時的電能為：

TWPdt(2.35)

0將公式2-16帶入上式得：

W有功u(k)i(k)t(2.36)

k1N所以三相電流所消耗的總有功電能為：

W總有功uA(k)iA(k)tuB(k)iB(k)tuC(k)iC(k)t(2.37)

k1k1k1NNN三相總視在電能為：

W總視功=S總tUARMSIARMSUBRMSIBRMSUCRMSICRMS(2.38)

三相總無功電能為：

W總無功=W總視功W總有功(2.39)

2.4頻率的計算

頻率的測量一般采用過零檢測法，設(shè)電壓信號每個過零點的時刻ti，由此可得到周期T滿足：

1NTtiti1(2.40)

Ni1由周期與頻率之間的關(guān)系ffN1得到頻率的計算公式：Tti1N(2.41)

iti1

第9頁

第3章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖與設(shè)計要求

3.1結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖是系統(tǒng)硬件電路設(shè)計的基礎(chǔ)，它包含了系統(tǒng)的硬件選擇及軟件開發(fā)，是在對系統(tǒng)功能、技術(shù)指標(biāo)、性價比、元器件的可購性等因素進行可行性分析的基礎(chǔ)上，對多個方案比較權(quán)衡后確定。

本次設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖參考圖3.1所示。電力線NCBA

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖由以下幾個模塊組成：計量模塊、主控模塊、RS-485通信模塊、顯示模塊、存儲模塊、看門狗復(fù)位模塊、時鐘模塊、主/從電源供電模塊等。

采用ADE7878計量芯片和AT89S52設(shè)計三相電度表，單片機的TO、T1、T2端子對ADE7878的CF1、CF2、CF3端子發(fā)出的脈沖計數(shù)，實現(xiàn)有功、無功等電量參數(shù)的計量。單片機通過12C總線并采用AT24C02芯片進行電量參數(shù)的定時存儲，通過按鍵進行電量參數(shù)的查詢，通過液晶HCl602進行電量參數(shù)的顯示，通過RS-485總線進行電量參數(shù)的遠(yuǎn)程傳送。DSl302為實時計量和定時存儲提供時間參數(shù)，通過三

第10頁

電壓信號變換(PT)電壓通道SPISCIRS-485接口計CF1CF2CF3IRQ單信號衰減采樣量芯片片機液晶顯示HC1602INT0ADE7878電流通道AT89S52按鍵掃描及復(fù)位電流信號變換(CT)I2C數(shù)據(jù)存儲AT24C02復(fù)位看門狗MAX813LSPI實時時鐘DS1302后備電源LIR2032圖3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計

個功能鍵實現(xiàn)DSl302芯片時鐘的初值輸入調(diào)整。后備電源LIR2032為可充電的3．6V鋰電池。單片機復(fù)位采用MAX813L芯片。

單片機的SPI接口復(fù)用，所以AT89S52要對ADE7878和DS1302進行片選。

3.2電表顯示內(nèi)容及其設(shè)計要求

課題內(nèi)容圍繞三相電度表多個電量參數(shù)的計量、存儲、顯示、按鍵查詢展開。顯示分兩行顯示，每行16個字符。在參數(shù)顯示的同時進行代碼的顯示。若系統(tǒng)無中斷發(fā)生,液晶顯示當(dāng)前總的有功電量和無功電量，有功電量和無功電量代碼已為E0、R0，數(shù)據(jù)顯示格式如下：

EO：00000000.1

RO：00000000.1

由8個整數(shù)位和1個小數(shù)位組成，顯示范圍O-99999999．9。

系統(tǒng)配置三個功能按鍵，記為K1、K2、K3．功能描述參考表3.l所示.

表3.1按鍵的功能描述

按鍵類型K1顯示界面示例E1:00000000.0R1:00000000.0K2E2:00000000.0R2:00000000.0K3P:00000000.0V:00000000.0K1、K2組合K1、K3組合1206/01/00:00:00H1:00021206/01/00:00:00K2、K3組合E0:00000000.1R0:00000000.1退出時鐘初值調(diào)整并返回主顯示進入時鐘初值調(diào)整，光標(biāo)指示調(diào)整對象異常事件記錄查詢顯示瞬時有功功率P、無功功率V顯示時段2內(nèi)計量的有功、無功電量功能描述顯示時段1內(nèi)計量的有功、無功電量

電能計量結(jié)果通過三個功能按鍵進行查詢顯示，具體設(shè)計要求如下。①通過按鏈查詢實現(xiàn)總的有功、無功等電能的計量與顯示。②通過對時間參數(shù)的檢測，實現(xiàn)電量參數(shù)的定時存儲。③通過按鍵進行時鐘初值輸入調(diào)整。

④實現(xiàn)異常事件的中斷記錄，其中異常事件包括斷相、過流、過壓等三種情況。⑤可采集瞬時分相電壓、電流、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，并進行顯示

第11頁

[6]

。

第4章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與實現(xiàn)

本章節(jié)進行系統(tǒng)硬件電路設(shè)計、功能模塊劃分和元器件選型。圍繞ADE7878外圍電路設(shè)計，闡述了電能計量原理，并進行了有關(guān)電路參數(shù)的計算；圍繞AT89S52外圍電路設(shè)計，闡述了各功能模塊與單片機的接口電路設(shè)計；最后介紹了電源模塊設(shè)計及其特點。

4.1計量芯片ADE7878

ADE7878是美國ADI公司推出的三相高精度多功能電能計量芯片，超越了工業(yè)上對電能計量0.2級表的精度和動態(tài)的要求。ADE7878的電壓和電流通道為24bitΣ-△型ADC，電壓和電流有效值在動態(tài)范圍為1000：1的動態(tài)下小于0.1%，電能在動態(tài)1000：1下小于0.1%，在動態(tài)3000：1下小于0.2%。ADE7878提供I2C，SPI，HSDC多種數(shù)據(jù)接口和3個靈活的脈沖輸出，ADE7878可以同時提供基波有功和無功功率，總（基波+諧波）有功和無功功率，視在電能計量，基波有功和無功電能計量和均方根值（RMS）計算

[7]

。

ADE7878適合測量各種三相配置下有功，無功和視在電能，如三相三線（角接）、三相四線（星形）以及其他的計量方式，同時也支持電流互感器（CT）和微分線圈電流傳感器，支持所有通道的波形數(shù)據(jù)輸出。該ADE7878支持多種校表方式，每一相階段，也就是有效值偏移校正，相位校準(zhǔn)和增益校準(zhǔn)。該CF1，CF2和CF3邏輯輸出提供了多種可供選擇：總/基波有功/無功功率，總視在功率，或總當(dāng)前有效值。ADE7878包含一個內(nèi)部的信號處理器（DSP）用來計算所有功率和有效值。

4.1.1ADE7878引腳配置及功能描述1、計量芯片ADE7878引腳配置如圖4.1所示：

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圖4.1ADE7878引腳配置

表4.1ADE7878引腳功能表

引腳234567,89,1213,1415,1617標(biāo)號PM0PM1RESETDVDDDGNDIAP,IANIBP,IBNICP,ICNINP,INNREFINOUT描述空腳運行模式控制腳0，此引腳配合PM1控制ADE7878的運行模式運行模式控制腳0，此引腳配合PM1控制ADE7878的運行模式復(fù)位輸入腳，低電平有效該引腳連接到對片內(nèi)數(shù)字部分供電的LDO2.5V輸出，此引腳對地接一個10uF和100nF的電容ADE7878的數(shù)字參考地電流通道的模擬輸入。該通道與電流轉(zhuǎn)換器一起使用，在本文中稱之為電流通道。這些輸入引腳是全差分電壓輸入，最大差分輸入信號為±0.5V，帶兩個PGA：一個用于IA,IB,IC，一個用于IN通道。該引腳提供對片上基準(zhǔn)電壓的訪問，片上基準(zhǔn)電壓額定標(biāo)稱值為1.2V±0.075%,典型溫度系數(shù)第13頁

1,10,11,20,21,30,31,40NC

為10ppm/℃。外部參考源1.2V±0.8%也可以與該腳相連。如論是否連接外部電壓端，該引腳都應(yīng)該用一個10uF的瓷片電容跟AGND端連接去耦。18,1922,23VN,VCPVBP,VAP電壓通道的模擬輸入。這些通道與電壓轉(zhuǎn)換器一起使用，在本文中稱之為電壓通道。這些輸入是單端電壓輸入，標(biāo)準(zhǔn)運行時最大信號電壓為±0.5V（相對于VN端）這些通道內(nèi)部也有三個同步調(diào)整的PGA該引腳連接到對片內(nèi)模擬部分供電的LDO2.5V輸出，此引腳對地接一個10uF和100nF的陶瓷電容該引腳提供ADE7878中模擬電路部分的接地參考點，即數(shù)模轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器、基準(zhǔn)電壓源、電壓電流傳感器、抗混疊濾波器。該引腳為ADE7878提供電源，在PSM0（正常運行模式）電源電壓應(yīng)保持在3.3V±10%的工作電壓。在PSM1（降低功耗模式），PSM2（低功耗模式）和PSM3（睡眠模式），ADE7878的供電可以來自電池，電源電壓應(yīng)保持2.4V和3.7V，此引腳應(yīng)該對DGND接10uF的電容和100nF的陶瓷電容。ADE7878時鐘輸入端可按照上述方式在該引腳上連接一個晶體，為ADE7878提供一個時鐘源，當(dāng)CLKIN提供有外部時鐘或者連接了一個晶體時，該引腳能驅(qū)動一個CMOS負(fù)載。ADE7878中斷輸出口，低電平有效校準(zhǔn)脈沖輸出口SPI/I2C的時鐘輸入端口SPI的數(shù)據(jù)輸出口/I高速SPORT接口的數(shù)據(jù)端口SPI的數(shù)據(jù)輸入口/I2C接口的數(shù)據(jù)端口。SPI/高速SPORT接口使能端24AVDD25AGND26VDD2728CLKINCLKOUT29,3233,34,3536373839IRQ0,IRQ1CF1，CF2，CF3/HSCLKSCLK/SCLMISO/HSDMOSI/SDASS/HAS

2、ADE7878計量芯片的功能描述：

ADE7878是一種高精確度的，支持EN50470-1，EN50470-3的標(biāo)準(zhǔn)，兼容三相三線，三相四線以及其他接線的多功能測量IC，帶有二路獨立的中斷申請輸出口，三路獨立的脈沖輸出口，更多的通訊接口（I2C，SPI，HSDC）。ADE7878集成了數(shù)字積分、參考基準(zhǔn)電壓源、溫度敏感元件等，內(nèi)置成熟的專用電能計量功能數(shù)字信號處理器，有可用于電流/電壓有效值測量，基波有功功率和無功功率、總(基波+諧波)有功和無功功率，視在功率計量，同時提供有功和無功(基波+諧波)

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總能量，和基波有功和無功能量，諧波能量可通過簡單減法運算獲得。提供電池供電模式下的電流監(jiān)測，通過檢測中性電流與三相電流代數(shù)和是否匹配，進行防竊電檢測。ADE7878大部分內(nèi)部電路工作在2.5V電源上(芯片內(nèi)置的LDO)，寬電源輸入范圍2.4-3.7V供電。

ADE7878有七路模擬量輸入，分成電流和電壓兩個通道。電流通道由四對差分電壓輸入，分別是IAP，IAN；IBP，IBN；ICP，ICN，INP，INN。INP，INN可提供零線電流的有效值及瞬時值測量

[8]

。這四個電流通道最大的信號電壓變化范圍

為±0.5V。電流通道有一個可編程增益放大器（PGA1），放大器增益為1，2，4，8或16。除了PGA功能外，用于A/D轉(zhuǎn)換時，通道1還具有輸入信號滿刻度選擇的功能。

電壓通道具有三路單端電壓輸入通道，分別為VAP，VBP和VCP。這些單電壓輸入端的最大輸入電壓變化范圍為±0.5V。相對于VN來說，電壓通道有一個可編程放大器PGA3，放大器增益為1，2，4，8或16。由用戶編程來決定，所有的輸入通道的增益相同。

ADE7878提供系統(tǒng)校準(zhǔn)功能，每一相階段，也就是有效值偏移校正，相位校準(zhǔn)和增益校準(zhǔn)，提供了三路可配置脈沖輸出CF1，CF2和CF3，他們的邏輯輸出提供了多種可供選擇：總/基波有功/無功功率，總視在功率，或總的當(dāng)前有效值，在IRQ0中有三個獨立的中斷標(biāo)志位對應(yīng)3路脈沖，當(dāng)CF脈沖發(fā)生時，能量寄存器中的內(nèi)容可以被鎖存，從而確保多個相關(guān)的能量寄存器的內(nèi)容和CF發(fā)生時刻同步。ADE7878提供四種不同的電源模式，引腳PM0和PM1可以控制ADE7878進入不同的功耗模式，如下表4.2所示：

表4.2ADE7878的功耗模式

電源模式PSM0-正常模式PSM1-省電模式PSM2-低功耗模式PSM3-睡眠模式PM1001PM0100電流消耗17mAmax3mAmax200uAmax1uAmax備注復(fù)位RESET引腳只有在PSM0模式下有效測量三相電流絕對值的平均值提供三相電流采樣值和設(shè)定門限值進行比較，可以在掉電模式下進行電流檢測，實現(xiàn)防竊電電路休眠，配置寄存器保持不變。11ADE7878提供了防竊電功能，可以在全失壓情況下提供電流信息，其零線可以提供瞬時值和有效值電流檢測，可計算各相電流瞬時值總和并與零線電流比較

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是否匹配。所有角度測量使用電壓和電流從負(fù)到正時的過零點，同時提供3個角度寄存器，可通過不同配置方式以獲取各種角度測量信息。

ADE7878提供三種串行通訊口:復(fù)位后默認(rèn)為I2C接口，其最高的通訊速度為400KHz,讀操作最大64位數(shù)據(jù)被傳送速率=64/400KHz=160us.在上電或硬件復(fù)位后,通過SS引腳上連續(xù)拉高置地三次,ADE7878進入SPI通訊模式，其最高的通訊速度為2.5MHz.主模式HSDC接口的最高的通訊速度為8MHz,可以采集電壓、電流瞬時值以用于諧波分析計算,HSDC模式可以配置成只傳送三相電流＋零線電流＋三相電壓模式，也可以配置成只傳送九相功率瞬時值,在8MHz的時鐘下最快通訊耗時=16*32/8MHz=64us.

3、ADE7878電能計量芯片的內(nèi)部功能塊如圖4.2所示：

圖4.2ADE7878內(nèi)部功能塊圖

結(jié)合上述內(nèi)部功能圖，電能計量芯片ADE7878的電能計量原理簡述為：通過電流互感器實現(xiàn)電流采樣，通過電壓互感器和分壓電阻網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)電壓采樣后，采樣信號經(jīng)信號放大PGA1、PGA2、PGA3和模數(shù)變換ADC轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號。之后，電流信號經(jīng)電流通道內(nèi)的高通濾波器HPF濾除DC分量并且數(shù)字積分后，與經(jīng)相位校正的電壓信號相乘，產(chǎn)生瞬時功率。瞬時功率信號經(jīng)過低通濾波LPF后分離出平均功率，平均功率在能量累加器中不斷累加，再經(jīng)過數(shù)頻轉(zhuǎn)換DFC后轉(zhuǎn)換為脈沖輸出

[10]

。AT89S52通過對脈沖計數(shù)，從而實現(xiàn)能量的計算。

第16頁

4.1.2計量電路原理

計量電路采用ADE7878專用電能計量芯片，由信號衰減網(wǎng)絡(luò)和濾波網(wǎng)絡(luò)兩部分組成

[9]

。衰減網(wǎng)絡(luò)用來實現(xiàn)負(fù)荷電流、電壓信號的衰減，由電流傳感器、電壓

互感器組成；濾波網(wǎng)絡(luò)用來實現(xiàn)抗混疊濾波，由電阻、電容元器件組成。頻率混疊是A/D信號采樣處理中的特有現(xiàn)象，混疊會產(chǎn)生假頻率假信號，影響測量結(jié)果。在進行電流、電壓信號衰減后，要進行抗混疊濾波設(shè)計。

計量電路原理參考圖4.3所示。電流回路由兩級電流傳感器進行信號取樣，電壓回路由電壓互感器進行信號取樣。計量芯片ADE7878內(nèi)部對取樣信號進行處理，計算出瞬時有功、無功功率，再通過瞬時功率的直流分量獲得平均功率。平均功率在電量累加寄存器中進行累加得到分相電量；分相電量可以通過SPI端口讀出，也可以轉(zhuǎn)換為計量脈沖輸出。ADE7878有三路脈沖輸出，對應(yīng)端子為CF1，CF2，CF3。脈沖輸出頻率與能量寄存器中累加的能量成正比，通過對脈沖計數(shù)實現(xiàn)電量參數(shù)的累加。

圖4.3ADE7878構(gòu)建的計量電路

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參考圖4.3所示，ADE7878的IAP/IAN,IBP/IBN,ICP/ICN,INP/INN對應(yīng)A、B、C三相電流和零線電流四對差分電壓輸入，這四個電流通道最大的信號電壓變化范圍為±0.5V。VAP,VBP,VCP對應(yīng)三路單端電壓輸入通道，這些單電壓輸入端的最大輸入電壓變化范圍為±0.5V。電流、電壓通道各端子的抗混疊濾波網(wǎng)絡(luò)由lkΩ的電阻和33nF的電容組成。

電流傳感器在工作時二次端不允許斷路，在設(shè)計時采用R1與R2作為二次端計量回路的電流電壓轉(zhuǎn)換電阻，R1、R2阻值大小均為0.3Ω。電壓電流轉(zhuǎn)換電阻的選取要考慮阻值大小和額定功率兩個因素，阻值選取與負(fù)荷額定最大電流Imax、傳感器變比CTRN有關(guān)。設(shè)計額定最大電流輸入時ADE7878電流通道為Vf=0.5V。根據(jù)電度表參數(shù)配置,Imax=250A，CTRN=300。轉(zhuǎn)換電阻的計算如下：

R1R2VfCTRN/(2Imax)=0.5V300/(2250A)0.3(4.1)

最大額定電流輸入時，電壓電流轉(zhuǎn)換電阻R1與R2消耗功率P計算為：

P(Imax/CTRN)2(R1R2)(250A/300)20.60.42w(4.2)

實現(xiàn)了在外加額定電壓Vn=500V時，ADE7878電壓通道信號輸入為0.3V。在負(fù)荷電流Imax=250A時，ADE7878電流通道信號輸入為0.3V。這樣既滿足了高精度的要求，電流、電壓通道的電壓輸入又在ADE7878允許的范圍±0.5V之內(nèi)。

4.2單片機外圍電路設(shè)計與器件選擇

4.2.1單片機AT89S52概述、引腳配置及功能描述

AT89S52是一款單片封裝的微控制器，具有8k的程序存儲和256字節(jié)RAM，可以滿足中小規(guī)模軟件編程需要。

AT89S52主要功能列舉如下：1、擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash；2、晶片內(nèi)部具有時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHz）；3、內(nèi)部程序存儲器（ROM）為8KB；4、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為256字節(jié)；5、32個可編程I/O口線；6、八個中斷向量源；7、三個16位定時器/計數(shù)器；8、三級加密程序存儲器；9、全雙工UART串行通道

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圖4.4AT89S52引腳配置圖

AT89S52各引腳功能如下：

VCC：AT89S52電源正端輸入，接+5V。VSS：電源地端。

XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。

XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一個20PF的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。

RESET：AT89S52的重置引腳，高電平動作。

EA/Vpp："EA"為英文"ExternalAccess"的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用8751內(nèi)部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。

ALE/PROG：ALE是英文"AddressLatchEnable"的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。AT89S52可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0～A7）鎖進鎖存器中，因為AT89S52是以多工的方式送出地址

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及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。

PSEN：此為"ProgramStoreEnable"的縮寫，其意為程序儲存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S52可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。

PORT0（P0.0～P0.7）：端口0是一個8位寬的開路汲極（OpenDrain）雙向輸入輸出端口，共有8個位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個I/O端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當(dāng)作I/O用時可以推動8個LS的TTL負(fù)載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器），P0就以多工方式提供地址總線（A0～A7）及數(shù)據(jù)總線（D0～D7）。設(shè)計者必須外加一鎖存器將端口0送出的地址栓鎖住成為A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲器空間。

PORT2（P2.0～P2.7）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。P2除了當(dāng)做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個時候P2便不能當(dāng)做I/O來使用了。

PORT1（P1.0～P1.7）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LSTTL負(fù)載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當(dāng)作定時/計數(shù)器2的外部脈沖輸入腳，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。

PORT3（P3.0～P3.7）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個TTL負(fù)載，同時還有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?/p>

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其引腳分配如下：P3.0：RXD，串行通信輸入。P3.1：TXD，串行通信輸出。P3.2：INT0，外部中斷0輸入。P3.3：INT1，外部中斷1輸入。P3.4：T0，計時/

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計數(shù)器0輸入。P3.5：T1，計時/計數(shù)器1輸入。P3.6：WR，外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。4.2.2接口電路設(shè)計

接口電路用來實現(xiàn)ADE7878與單片機的數(shù)據(jù)通信，一方面可以通過SPI口進行計量芯片ADE7878的初始化，另一方面ADE7878把數(shù)據(jù)處理的結(jié)果從CF1/CF2/CF3管腳以脈沖形式或從SPI口送出，供單片機進行計量處理AT89252接口電路設(shè)計如圖4.5所示。

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。ADE7878與單片機

圖4.5ADE7878與AT89S52接口電路

去耦電容C1、C3的作用是濾除芯片電源輸入中的尖峰脈沖成分，旁路電容C2的作用是使ADE7878電源電壓輸入保持基本穩(wěn)定。R1、R2、R3為限流電阻，對單片機的I／O口起到限流保護作用。ADE7878每產(chǎn)生一個功率脈沖，對應(yīng)的LED1、LED2或LED3會閃亮一次。IRQ1為ADE7878中斷輸出端子，低電平有效，外接10KΩ的上拉電阻。當(dāng)ADE7878檢測到中斷發(fā)生時，IRQ1向低電平跳變，發(fā)出INT1中斷申請；單片機通過讀取ADE7878狀態(tài)復(fù)位寄存器內(nèi)容，判斷中斷事件的類型。

由于ADE7878正常工作的電源電壓為2.4～3.7V,其VDD引腳接3.3V電源輸入，而AT89S52接+5V電源輸入，所以ADE7878與AT89S52的接口無法實現(xiàn)電平匹配。為了解決這個問題，電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245被引入到ADE7878與AT89S52之間以實現(xiàn)3.3V到5V電平的轉(zhuǎn)換。74LVC4245的CE引腳是收發(fā)使能端，低電平有效。DIR

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引腳控制電平信號傳輸方向。DIR為高電平時，A為輸入端；DIR為低電平時，B為輸入端。此電路中DIR引腳上拉10KΩ電阻，置高電平。CE引腳接地，置低電平。4.2.3AT89S52外圍電路設(shè)計

單片機外圍電路設(shè)計參考圖4.6所示。

圖4.6單片機外圍電路設(shè)計

上圖4.6中單片機AT89S52連接時鐘芯片DS1302的SPI接口要和圖4.5中連接ADE7878的SPI接口進行復(fù)用。單片機AT89S52通過分別控制ADE7878的SPI使能端SS和DS1302的CE端對兩芯片進行片選，從而實現(xiàn)了SPI復(fù)用。

圖中，K1、K2、K3為三個功能按鍵，按鍵掃描采用中斷方式進行。功能按鍵有兩個作用，一是電量參數(shù)及事件記錄的查詢，二是時鐘參數(shù)的初值輸入調(diào)整。圖中“與"門邏輯采用74LS08芯片實現(xiàn)。

主電源與后備電源之間的電路切換通過兩個二極管實現(xiàn)。后備電源采用可充電的3．6V鋰電池LIR2032。主電源上電后，二極管Dl導(dǎo)通，D2截止；主電源通過10kΩ的電阻對后備電源充電。主電源掉電后，二極管Dl截止，D2導(dǎo)通；后備電源開始對單片機進行供電。

復(fù)位采用MAX813L看門狗芯片。為了避免因外界干擾而導(dǎo)致應(yīng)用程序“跑飛”或出現(xiàn)死循環(huán)，MAX813L的WDI電平在1.6s內(nèi)應(yīng)跳變一次，實現(xiàn)對MAX813L內(nèi)部時鐘寄存器清零，防止因“看門狗"溢出而導(dǎo)致單片機復(fù)位

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4.2.4顯示模塊HCl602

顯示采用16x2字符型液晶HC1602，與單片機的接口電路如圖4.7所示。

圖4.7單片機與HCl602的接口電路設(shè)計

圖中C1、C2為單片機和液晶模塊HCl602的去耦電容。DBO-DB7為HCl602的數(shù)據(jù)線，與單片機的P0.0-P0.7端子相接。R10為阻值可調(diào)的電位器，用來調(diào)整液晶顯示的對比度；當(dāng)VO端子對地電壓為OV時液晶顯示最為清晰。A、K為HCl602背光燈的電源端子和接地端子，其中電源端子K通過跳線S1與主電源相接。正常情況下S1斷開以減小電度表能耗；在電量查詢時閉合S1，接通背光燈電源。

顯示與鍵盤掃描相結(jié)合，用來實現(xiàn)電量參數(shù)的查詢顯示、異常事件記錄查詢顯示以及時鐘參數(shù)初值輸入調(diào)整結(jié)果顯示。當(dāng)沒有中斷發(fā)生時，進行總的有功、無功電量顯示。字符顯示是通過P0口讀入該字符的ASCII碼實現(xiàn)。4.2.5數(shù)據(jù)存儲AT24C02和時鐘芯片DS13021、數(shù)據(jù)存儲AT24C02

存儲芯片采用AT24C02。該芯片具有I2C串行通信總線接口，具有掉電后數(shù)據(jù)不丟失特點。與單片機的接口電路參考圖4.5所示。存儲主要包括電量參數(shù)的存儲和異常事件的記錄存儲�？紤]到AT24C02芯片擦寫次數(shù)的有限性。能量的累加在單片機的RAM存儲空間中完成，采用定時方式進行電量參數(shù)的存儲。單片機不斷檢測時間參數(shù)，當(dāng)存儲時間到，則啟動I2C總線把電量參數(shù)存儲到AT24C02中分

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配的地址單元。異常事件采用中斷方式進行存儲。當(dāng)ADE7878檢測到過流、過壓、斷相等事件時，向單片機發(fā)出中斷申請。單片機執(zhí)行中斷服務(wù)程序，把處理的結(jié)果，包括事件的代碼、發(fā)生次數(shù)以及發(fā)生的時間，存儲到AT24C02中分配的地址單元。

為了保證電量參數(shù)存儲的可靠性,在軟件設(shè)計上要有充分的冗余和糾錯。比如在進行電量存儲時突然發(fā)生掉電事故，新的數(shù)據(jù)存儲尚未完成，而原有數(shù)據(jù)已經(jīng)被覆蓋，造成數(shù)據(jù)的丟失。為了避免這種情況，對每一個電量參數(shù)分配兩組存儲單元。即使一組數(shù)據(jù)在存儲時被損壞，另一組數(shù)據(jù)則不受影響。2、時鐘芯片DS1302

時鐘芯片采用DSl302。該芯片具有SPI總線接口，與單片機接口電路設(shè)計參考圖4.6所示。時鐘芯片有兩個作用：一是為定時存儲提供時間參數(shù)；二是為斷相、過流、過壓等異常事件記錄提供時間參數(shù)。

DS1302采用雙電源供電模式，Vcc1為主電源輸入，Vcc2為備份電源輸入。當(dāng)Vcc2Vcc1+O．2V時，由Vcc2向DSl302供電，工作電壓范圍2.5～5.5V。DSl302寄存器數(shù)據(jù)以BCD碼格式存放。秒寄存器的CH位控制時鐘的運行和停止。當(dāng)CH=1時，時鐘停止；CH=0時，時鐘運行。小時寄存器的位7用于定義DSl302的時鐘運行模式，為0時采用24小時時鐘模式。在對DSl302寫操作時，WP位首先應(yīng)設(shè)置為0，寫操作允許使能4.2.6RS-485通信接口電路設(shè)計

電度表配備RS485通信接口具有成熟性和性價比高的優(yōu)勢，硬件設(shè)計時預(yù)留出RS-485通信接口。采用MAX485接口芯片作為RS-485通信的低功耗收發(fā)器硬件電路設(shè)計參考圖4.8所示。

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圖4.8RS-485通信接口電路

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MAX485芯片的RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)RE為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因為MAX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機的一個管腳控制這兩個引腳即可。

圖4.8中，將RE與DE端子連接以控制MAX485芯片的發(fā)送/接收使能。DE端子與單片機的P1.2口連接。當(dāng)DE為高電平時，單片機向RS-485總線發(fā)送數(shù)據(jù)；DE為低電平時單片機從RS-485總線接收數(shù)據(jù)。RO和DI端分別為MAX485內(nèi)部接收器的輸出端和驅(qū)動器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的串行通信輸入RXD和輸出TXD相連即可。

連接至A腳的下拉電阻R3與連接至B腳的上拉電阻R1用于提高該RS-485網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的工作可靠性。鉗位于6.8V的穩(wěn)壓管D1、D2、D3用來保護RS-485總線，避免在受到外界雷擊、浪涌等干擾時產(chǎn)生高壓，損壞RS-485收發(fā)器。C2、C3用于提高電路的EMI性能。4.2.7電源模塊設(shè)計

系統(tǒng)電源模塊由主電源和后備電源兩部分組成。主電源模塊由變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，其中整流電路采用DBl07集成模塊，穩(wěn)壓電路采用LM7805、LM7905集成電路模塊；后備電源采用可充電的LIR2032鋰電池，主電源和后備電源的電路切換參考圖4.6。電源模塊設(shè)計如圖4.9所示。

LM7805的+5V輸出與系統(tǒng)的+5V網(wǎng)絡(luò)連接。LM1117的+3.3V輸出作為ADE7878的電源VDD輸入。當(dāng)系統(tǒng)處于上電工作狀態(tài)，此時二極管LED導(dǎo)通發(fā)光。C1、C2、C5、C6為有極性的旁路電容．作用是使穩(wěn)壓器的輸入、輸出電壓保持基本穩(wěn)定；C3、C4、C7、C8、C9為0.1μF的去耦電容，作用是濾除穩(wěn)壓器輸入、輸出信號中的尖峰脈沖成分。

圖4.9主電源模塊電路

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第5章系統(tǒng)軟件程序設(shè)計

軟件的編程設(shè)計采用嵌套的方法，分為主程序和中斷程序兩個部分。系統(tǒng)軟件的主程序是系統(tǒng)各模塊功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)，用于啟動軟件和各個功能模塊的初始化。中斷主程序可以用于對各種事件進行處理，例如ADE7878響應(yīng)AT89S52、按鍵處理、數(shù)據(jù)通信處理等。

1、智能三相電度表系統(tǒng)的主程序框圖如圖5.1所示。

通信模塊時鐘模塊參數(shù)管理模塊測量模塊輸出模塊按鍵處理模塊系統(tǒng)上電復(fù)位液晶顯示模塊系統(tǒng)初始化

圖5.1系統(tǒng)主程序框圖

2、本文設(shè)計的智能三相電表的主程序流程圖主要圍繞電量參數(shù)的計量展開，是基于單片機用能量脈沖計數(shù)方式來實現(xiàn)有功和無功能量的計量這一前提而構(gòu)建的。單片機的計數(shù)器T0、T1工作在外部計數(shù)方式，對有功、無功能量脈沖進行計數(shù)。電能計量芯片ADE7878每發(fā)出一個能量脈沖就觸發(fā)T0或T1中斷。采用中斷方式進行設(shè)計，保證了電能計量的及時性。

系統(tǒng)在進入主循環(huán)之前，要進行與中斷T0、T1、INT0、INT1有關(guān)的AT89S52寄存器初始化、ADE7878初始化、DSl302初始化等操作。

在主程序的一次循環(huán)過程中，分別進行瞬時有功功率的檢測和時間參數(shù)的檢測，根據(jù)檢測結(jié)果進行功率的實時計量。

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本文設(shè)計的主程序流程如下圖5.2所示。

脈沖累加滿0.1KWh？N脈沖累加滿0.1KVarh？NT0中斷？YE0對應(yīng)的脈沖數(shù)+1N顯示電量參數(shù)E0，R0按鍵中斷RS485中斷INT0，INT1中斷NT1中斷？YR0對應(yīng)的脈沖數(shù)+1初始化開始

YYE0+0.1KWhR0+0.1KVarh脈沖變量賦值為0脈沖變量賦值為0N存儲時間到？Y存儲電量參數(shù)圖5.2系統(tǒng)主程序流程圖

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上述流程圖可以實現(xiàn)有功、無功電量的定時存儲與實時顯示。若再嵌套進各中斷程序即可實現(xiàn)對異常事件的實時存儲、按鍵查詢功能，以及RS485通信功能。

3、系統(tǒng)還可以擴展出分時段電能計量功能，實現(xiàn)復(fù)費率電表的初步設(shè)計，以適應(yīng)目前“分時電價”的要求，達(dá)到“削峰填谷”的目的。

若要進行分時段電能計量，重點在于電量參數(shù)采用定時方式存儲。比如在一天中進行兩次存儲，分別發(fā)生在00：00和12：00這兩個時刻。主程序每循環(huán)一次，就進行一次時間參數(shù)的檢測。定義位變量flag1：當(dāng)時間在00：0012：00內(nèi)時flag1=1，否則flag1=0。在主程序連續(xù)的兩次循環(huán)中，若flag1兩次賦值結(jié)果不同，就認(rèn)為存儲時間到。通過調(diào)用函數(shù)進行電量參數(shù)的存儲。

實現(xiàn)有功電量分時段電能計量的具體程序流程如圖5.3所示。

返回顯示分段有功電量參數(shù)CT1=0E1+0.1KWhCT1累加滿0.1KWh?YNCT2累加滿0.1KWh?YE2+0.1KWhNFlag1=1?Y脈沖數(shù)CT1+1脈沖數(shù)CT2+1T0中斷總的有功電能計量NCT2=0圖5.3分時段有功電能計量流程圖

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圖中，CT1、CT2分別為兩個不同時間段的脈沖計數(shù)變量；E1、E2分別對應(yīng)不同時段里累加的總有功電量。無功電量的分時段計量也可以參照上圖進行。

若將上述流程圖5.3嵌套進主程序流程圖5.2內(nèi)，即可實現(xiàn)有功、無功電量的分時段計量、定時存儲以及實時顯示。

在此基礎(chǔ)上，若加入費率切換環(huán)節(jié)，即不同時段的電能計量結(jié)果采用不同的費率，就可以實現(xiàn)按時間分段的復(fù)費率電表的設(shè)計。但這種復(fù)費率電表有一個缺點：無法適應(yīng)負(fù)荷的突然變化。

由于分時段計量時，時間段是根據(jù)預(yù)測當(dāng)日負(fù)荷曲線而設(shè)定的。而這種對負(fù)荷隨時間變化規(guī)律的經(jīng)驗性預(yù)測決定了這種電表無法對負(fù)荷的突變做出反應(yīng)。因而時間段不可能分得很細(xì)，從而無法充分適應(yīng)“階梯電價”的要求。

若要充分適應(yīng)“階梯電價”的要求，則需要實現(xiàn)按功率分段的復(fù)費率電表設(shè)計方案。該方案在硬件方面需要實現(xiàn)在大負(fù)荷和小負(fù)荷模式下電流模擬信號采樣電路的實時切換，在軟件方面需要設(shè)計出按功率分段的電能計量流程圖。

4、實現(xiàn)按鍵查詢功能的中斷程序流程如下圖5.4所示。

開啟INT0中斷按鍵處理有鍵按下？Y判斷按鍵類型并保存鍵值關(guān)閉INT0中斷功能按鍵掃描NINT0中斷入口返回圖5.4按鍵中斷程序流程圖

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參照硬件電路圖4.6，系統(tǒng)配置了三個功能按鍵K1、K2、K3，與單片機的接口設(shè)計如下：K1連P2.4，K2連P2.3，K3連P2.2。按鍵組合用來實現(xiàn)電量參數(shù)查詢，異常事件查詢等功能。按鍵掃描采用中斷方式進行，通過“與”門邏輯與單片機的INT0口連接。

鍵盤掃描有三種方式：編程掃描，定時掃描和按鍵中斷掃描。本方案采用中斷掃描，以提高單片機的執(zhí)行效率。按鍵中斷程序流程參考圖5.4所示。

INT0、INT1中斷采用邊沿觸發(fā)方式，在進入INT0中斷入口后，通過關(guān)閉INT0中斷使能，可以避免鍵盤掃描時引起再次中斷。

接著，進行按鍵的掃描。檢測到按鍵按下后，判斷按鍵類型，并根據(jù)掃描結(jié)果進行功能按鍵處理。若沒有檢測到按鍵按下，則不予處理并返回。

按鍵中斷還可以與顯示配合進行異常事件的查詢。在此之前，單片機需要完成對異常事件的實時存儲。具體的過程如下：

參照硬件電路圖4.5，計量芯片ADE7878的IRQ1端子與單片機的INT1端子連接。當(dāng)計量芯片檢測到過流、過壓、斷相、掉電等異常事件發(fā)生時，IRQ1電平向低電平跳變，并向單片機發(fā)出INT1中斷申請。單片機AT89S52通過INT1中斷服務(wù)子程序可以讀取狀態(tài)復(fù)位寄存器中的內(nèi)容，從而進行中斷事件處理并實時存儲異常事件。

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第6章","p":{"h":26.999,"w":13.5,"x":412.665,"y":122.636,"z":8},"ps":null,"t":"word","r":[5]}

隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)等的飛速發(fā)展，智能三相電度表面臨前所未有的發(fā)展機遇�；�于軟硬件方面的支持，電表的許多擴展功能被逐漸開發(fā)出來。

目前，傳統(tǒng)的感應(yīng)式電表正在不停地被淘汰，電度表的升級換代經(jīng)過機電一體式這種暫行型式逐漸在向智能化方向前進。IC卡預(yù)付費電表已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。為了適應(yīng)“分時電價”的改革要求，復(fù)費率電表也在積極的推廣之中。在不久的將來，具有遠(yuǎn)程通信與控制功能的智能電表會逐漸應(yīng)用于電網(wǎng)、企業(yè)，甚至每一個家庭。

這些智能電表的應(yīng)用必將實現(xiàn)電量計量領(lǐng)域的巨大變革，抄表方式也會隨之發(fā)生深刻的變化。遠(yuǎn)程自動抄表技術(shù)，如電力載波抄表、總線制集中抄表，甚至無線抄表技術(shù)都將得到廣泛應(yīng)用。

相應(yīng)地，電能計量控制的自動化程度也會大幅提高。電量信息的數(shù)字化為通信和控制提供了先決條件。智能電表的應(yīng)用為將來電網(wǎng)與計算機網(wǎng)絡(luò)的融合提供了部分技術(shù)支持，電能的計量與收費在未來必將變得更加方便與快捷。人機交互能力也會得到全面的提升。

隨著智能電表通信和控制功能的逐步開發(fā)，未來必將形成功能強大的智能電表管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)集精確計量、智能抄表系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)于一體，融合各種新型功能模塊，構(gòu)成了將來智能電網(wǎng)的電能計量與收費平臺。

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致謝

本人在武漢大學(xué)本科階段的畢業(yè)設(shè)計中，經(jīng)歷了畢業(yè)設(shè)計課題的選擇、任務(wù)書的解讀、開題、課題的研究、畢業(yè)設(shè)計周志的撰寫，以及畢業(yè)論文的撰寫、修改與定稿。其間，我遇到了很多的困難。包括課題研究中知識的匱乏、模型的設(shè)計、論文的編輯與修訂等方面遇到的種種障礙。雖然困難重重，但一路下來，可以說受益良多。在此期間，本人得到了畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師蔣云峰教授的悉心指導(dǎo)。首先，籍以此文表達(dá)本人對蔣老師的感謝。真心地祝愿蔣老師事業(yè)有成，桃李滿天下。

在課題的研究過程中，實驗室的各位前輩在百忙中仍給予了我熱心的幫助。借此機會，向他們表示衷心的感謝，并預(yù)祝兩位學(xué)長研究生答辯圓滿成功。

再者，感謝室友趙爽、鄧俊杰對我的敦促和對論文格式的指導(dǎo)。畢業(yè)在即，希望他們在接下來的研究生階段的學(xué)習(xí)中取得進步。

最后，謹(jǐn)將此文獻給我的家人。正是由于父母的辛勤養(yǎng)育和兄弟姐妹的無私奉獻，本人才得以進入武漢大學(xué)接受高等教育。在此，祝我的家人身體健康，生活和諧美滿。

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