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1、毕业设计论文题 目：电能表的校验系统 摘 要 该系统主要由显示模块、键盘模块、时钟模块、存储模块、通讯模块、CPU模块、CS5460A电能表芯片模块和前端电路调理模块部分组成。前端电路调理模块采用2mA/2mA的电流互感器和5A/2.5mA电流互感器和精密电阻实现对市电的转换，并采用RC滤波网络滤波,然后采用由美国CRYSTAL 公司的新型电能计量芯片CS5460芯片实现对电流、电压和电能的测量与转换；时钟模块采用DS1302时钟芯片为系统提供时钟基准，存储模块采用AT24C16，为系统提供数据存储；显示模块用OCMJ4X8CM液晶，通信模块采用Max232芯片，并利用AT89S52组成的CP
2、U模块控制所有芯片的工作、测量、计算电能，送往显示模块和存储模块进行实时显示和存储，并通过标准232接口送往PC上位机进行同步显示，并且本电能表还设有GPIB 地址，以便于电能管理系统对电能的管理。关键字：CS5460A；AT89S52；232通讯；OCMJ4X8CM； AbstractThis system is mainly revealed the module, keyboard module, clock module, store module, communicate module, CPU module, CS5460A electric energy meter chip m
3、odule and front circuit look after the part of the module to make up. The front circuit recuperates the module and adopts electric current mutual inductor and 5A/2.5mA electric current mutual inductor and accurate resistance of 2mA/2mA to realize the conversion of the city electricity, and adopt RC
4、to strain the wave network and strain the wave, then adopt measure chip, CS5460 of chip, realize to electric current, voltage, measurement and conversion of electric energy by new electric energy of Company, CRYSTAL of U.S.A.; The clock module adopts DLS1302 clock chip to offer the clock basis for s
5、ystem, stores the module and adopts AT24C16, offer the data for system to store; Reveal the module uses OCMJ4X8CM liquid crystal, the communication module adopts Max232 chip, and utilize CPU module that AT89S52 makes up to control the work of all chips; Measure, calculate electric energy, send to is
6、 shown the module and stores the module and pays revealing and storing in real time, send PC to location plane go on reveal and this electric energy meter have GPIB address also synchronously through standard 232 interface, so that the control over electric energy of administrative system of electri
7、c energy. Keywords: CS5460A; AT89S52; 232communication;OCMJ4X8C； 目 录摘要IABSTRACTI第一章 数字电能表校验系统的简单介绍11.1电能表校验系统的发展概况21.2 电能表校验系统设计背景41.3电能表的特点及部件介绍51.4 电能表的发展趋势6第2章 总体方案设计72.1功能要求92.2 方案论证122.2.1核心芯片的选择142.2.2 模数转换芯片的选择及其连接原理162.2.3设计方案182.3 CS5460A的概述192.3.1 基本结构及功能202.3.2 主要特征222.3.3 操作时序24第3章 系统硬件设
8、计与实现253.1 直流稳压电源的设计 263.2 前端电路调理模块的设计273.3 电能表测量模块的设计283.4 通讯模块的设计293.5 液晶显示的设计30第4章 系统软件设计324.1主程序流程图334.2系统初始化子程序344.3 系统子程序模块35第5章 系统调试355.1硬件调试365.2软件调试375.3 系统整体电路图375.4 误差分析及改进措施38第6章 总结与展望39致谢40参考文献41第1章 数字电能表检验系统的简单介绍1.1 电能表检验系统的发展概况最近十几年来，随着半导体技术，集成电路（IC）和微处理器的发展，数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步，从而促使了数
9、字电能表检验系统的日新月异，并不断出现新的类型。数字电能表检验系统自1952年问世以来，大致经历了五代产品。第一带是电子管数字电能表检验系统，第二代属于晶体管数字电能表检验系统，第三代是中小规模集成电路的DVM。由大规模集成电路或超大规模集成电路构成的数字电能表检验系统，智能数字电能表检验系统属于第四代和第五代产品。经历了不断改进的过程，从最早采用继电器，电子管的型式发展到了现在的全固态化，集成化（IC化）,另一方面，精度也大大提高，而且从实验空用的高价的所谓的样品开始已发展到了现在的廉价型，进而出现了能够用于安装板上作指示仪表的安装型。近年来，许多厂家通过积极引进，吸引国外先进技术，努力赶超
10、先进水平，现在能够大批量生产多种，精，尖的数字电能表检验系统以相应的标准源，校验仪。新单片数字电能表检验系统以其高准确度，高可靠度，高分辨力，高性价比等优良特性倍受人们的青睐。本设计在分析研究和总结了单片机技术的发展历史及趋势的基础上，以使用可靠，经济，精度高等设计原则为目标，设计出基于单片机的数字测量电能表检验系统。单片机有着微处理所具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可用软件控制来实现，并能够实现智能化。由于单片机具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点
11、，因此，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品，家用电器，智能化仪器仪表，过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。1.2 数字电能表检验系统的设计背景计算机已经广泛的运用于我们的日常生活中，在自动控制领域，计算机是检测，控制的核心。而计算机所采集的数据，很大一部分是跟电压有关，此时所需要的电压值并不是模拟电能表检验系统所能提供的，数字电能表检验系统此时便油然而生，数字电能表检验系统不但是提供数字信号的电压值，很大程度上比传统的电能表检验系统更为精确，也更加容易的操作。1.3 数字电能表检验系统的特点及部件介绍数字电能表检验系统（digital-voltmeter）简称DVM，
12、它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流电压输入）转换成不连续的，离散的数字形式并加以显示的仪表。数字电能表检验系统是诸多数字化仪表的核心与基础，电能表检验系统的数字化是将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示的，跟以前传统的指针型的电能表检验系统有很大的不同，避免了读数的视差和视觉疲劳。目前数字电能表检验系统的核心部件是A/D转换器，转换器的精度很大程度上影响着数字电能表检验系统的准确度，数字式电能表检验系统是又高阻抗电能表检验系统头与分压电路组成的。以下是各个功能部件的介绍：AD转换器：将输入的模拟信号转换成数字信号。基准电压：提供精密电压，供A/D转换器作参考电
13、压。译码器：将2-10进制（BCD）码转换成七段码。驱动器：驱动显示的a、b、c、d、e、f、g七个发光段，驱动发光数码管（LED），进行显示。显示器：将译码输出的七段信号进行数字显示，读出A/D转换的结果。电路工作：数字电能表检验系统通过位选信号进行动态扫描，由于A/D转换结果是采用BCD码多路调制方法输出，只要配上一块译码器，就可以将转换结果以数字方式实现四位数字的LED发光管动态扫描显示，输出的多路调制选通信号DS选通脉冲搞电平宽度为18个时钟脉冲周期，两个相邻选通脉冲之间间隔2个时钟脉冲周期。DS和EOC的时序关系式在EOC脉冲结束后，紧接着是DS1输出正脉冲。一下依次为DS2，DS3
14、和DS4选通期间，Q0到Q3输出BCD全位数据，即以8421码方式输出对应的数字0-9.在DS1选通期间，Q0-Q3输出十位的半位数0或1及过程量程，欠量程和极性标志信号。1.4 数字电能表检验系统的发展趋势数字电能表检验系统(以下简写为DVM)从1952年问世以来,经历了不断改进的过程,从最早采用继电器、电子管的型式发展到了现在的全固态化、集成化(IC化), 另一方面, 精度也从0.1%提高到了现在的0.01%0.005%,而且从实验室用的高价的所谓的样品开始已发展到了现在厂矿企业广为利用的所谓的廉价型, 进而出现了能够用于开关板上作指示仪表的开关板型。在此，将根据数字电能表检验系统各种型式
15、所出现。在电量的测量中，电压，电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。电学参量测量技术涉及范围广，使用于学校，工业，科研等各个领域，供实验室和工业现场测试用。而且随着电子技术的发展，在数字化，智能化，科技化为主的今天，数字电能表检验系统已成为电能表检验系统设计的主要方向，在当前电压测量系统中占有非常重要的位置。更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电能表检验系统就成为一种必不可少的测量仪器。在电气测量中，电压是一个很重要的参数。如何准确测量模拟信号的电压值，一直是一个研究的课题。第2章 系统设计2.1 功能要求拟用微控制器，A/D转换器，逻辑门电路，七段数码显示器等设计一个数字电能表检验系统，通过编程实现测量输入的电压量，并以数字形式显示。2.2 方案论证2.2.1 核心芯片的选择本系统选择AT89S52作为核心芯片，主要性能如下：1、与MCS-51单片机产品兼容2、8K字节在系统可编程Flash存储器3、1000次擦写周期4、全静态操作：0Hz33Hz5、三级加密程序存储器6、32个可编程I/O口线7、三个16位定时器/计数器8、八个中断源9、全双工UART串行通道10、低功耗空闲和掉电模式l1、掉电后中断可唤醒l
