基于单片机的多用户电子式单相电能表设计与调试1.doc

课程设计报告 多用户多功能电能表的设计 姓名： 学号： 学院： 专业： 班级： 联系方式： 学年： 时间： 目录 设计任务及要求———————————————————1 设计原理分析————————————————————1 硬件电路分析————————————————————3 软件设计 3.1 单片机电路板设计————————————————3 3.2+5V稳压电源——————————————————5 3.3光电隔离电路——————————————————6 3.4 芯片相关电路——————————————————7 3.5 参数设定————————————————————10 3.6 用户清零电路的设计——————————————— 软件设计 4.1 流程图—————————————————————10 4.2 程序清单————————————————————13 4.3 实验元件图———————————————————22 六、设计总结——————————————————————29 一、设计任务及要求 设计任务：基于单片机的多用户电子式单相电能表设计与调试 设计目的：了解单片机在电力系统中的应用，在全面掌握单片机的功能基础上，初步接触它在本专业的应用范围。 设计内容：硬件设计与软件设计。硬件设计包括：单片机整体电路设计、+5V稳压电源电路设计、光电隔离电路设计、基于单片机的电能脉冲发生器电路设计；软件设计包括：用C8051F360单片机编写具有掉电保护功能和清零功能的用户电量显示程序。 设计要求： 1..AD7555电能脉冲发生器电路仅作电路硬件设计，其电能脉冲由C8051F360单片机P2口所接拨码开关产生的脉冲模拟； 2.用户电量显示要求精确到小数点以后三位； 3.1000个电量脉冲为1度电； 4.每个用户显示时间为3s左右； 5.为防止突然停电而使用户电量数据丢失，需要设计单片机24C621模块，使其具有掉电保护功能； 6.为了能够方便记取各个用户电量，需要为每一位用户设计清零程序。 二、设计原理分析 电子式电能表是在数字功率表的基础上发展起来的，采用乘法器实现对电功率的测量，其工作原理如框图所示。被测量的高压u、大电流i经电压变换器和电流变换器转换后送至乘法器M，乘法器M完成电压和电流瞬时值相乘，输出一个与一段时间内的平衡功率成正比的直流电压U，然后再利用电压/频率转换器，U被转换成相应的脉冲频率f，将该频率分频，并通过一段时间内计数器计数，显示出响应的电能。 三、硬件电路分析 3.1单片机电路板设计 本设计采用的是C8051F360单片机为核心的电路板。C8051F360单片机整体电路板包含：C单片机、LED/FMQ报警、RS-232通信、USB接口、电源接口、LM36-2.5、下载/复位、外接器件、5V-3.3V、两路AD输入、信号输入、PCF8563、24C16、74C165、74HC164显示等模块。 C8051F360单片机为主要部件，它具有片内上电复位电路、VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器器件，是真正能独立工作的片上系统。FLASH存储器还具有系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051固件。用户听软件对所有外设具有完全的控制，可以关断任何一个或所有外设以节省损耗。其P1.0，P1.1口产生的脉冲向74HC164显示输送数据，使其显示相关信息，P2口接拨码开关，模拟AD7755电量脉冲，OCF8563、24C16不剪实时存储用户电量信息，并在掉电后保存，单片机上电复位后能够从中读取数据。 FM24C16使用先进的铁电技术制造的16K位的非易失忆性的记忆铁电随机存储器FRAM具有非易失忆性并且可以像RAM一样快速写数据在掉电可以保存10年且比EEPROM或其他非易失忆性存储器可靠性更高系统更简单。FM24C16以总线速度进行写操作无延时数据送到FM24C16直接写到具体的单元地址下可以立即执行FM24C16可以承受超过100亿次的读写或者是比EEPROM高一万倍的写操作。FM24C16的写能力使得它在需要对非易失忆性记忆体快速写的状态下非常理想。举例说数据采集系统中对写入数据的频率要求高即速度要求非常快，使用EEPROM可能丢失数据，这种优势合并使得系统可以更靠靠的实时采集数据。 以下是电路板的相关电路图： （C8051F360P1.2接PC8563P1.6口，C8051F360P1.6接PC8563P1.3口） +5V稳压电源 电源是电能表设计的重要部分，其设计的好换对整个系统的性能有较大影响。此次设计使用的稳压电源是由MC