的智能仪表类MCUDSP

嵌入式系统在计算机控制中的应用简介摘要：嵌入式系统的广泛应用，已经渗入到我们日常生活的各个方面。

在手机、MP3（Moving Picture Expert Group Layer 3，一种按运动图象专家组制定的标准压缩编码的数字音频文件格式的声音播放器）、PDA（Personal Digital Asistant，个人数字助理）、数码相机、空调，甚至电饭锅、手表里，都有嵌入式系统的身影。

关键词：嵌入式系统数码相机芯片正文：嵌入式系统的广泛应用，已经渗入到我们日常生活的各个方面。

在手机、MP3（Moving Picture Expert Group Layer 3，一种按运动图象专家组制定的标准压缩编码的数字音频文件格式的声音播放器）、PDA（Personal Digital Asistant，个人数字助理）、数码相机、空调，甚至电饭锅、手表里，都有嵌入式系统的身影。

嵌入式系统小到一个芯片，大到一个标准的PC机或一台独立的设备，种类繁多，让人顿生目不暇接之感。

当今工业界的自动化、信息化和网络化已经成为一种不可逆转的趋势。

在工业自动化控制、通信、仪器仪表、汽车、航空航天、消费类电子产品等领域更是嵌入式系统的天下。

1 嵌入式系统定义和分类嵌入式系统的“嵌入”特性意味着系统的本身与其所控制和管理的系统是融为一体的，是其中的一个有机组成部分，是各种控制系统的基本构造单元。

硬件形式的嵌入系统多为专用的或可编程控制的芯片，是最主要的嵌入式系统，而软件形式的嵌入式系统则主要是各种专门用途的控制软件系统。

嵌入式系统在有的应用情况下是显式存在的，即用户可明显感觉到该系统的存在，但更多的情况下用户在实际使用过程中很难察觉到其存在性，即使是有经验的技术人员也需要经过充分的比较，才能确定在某一特定过程中是否有嵌入式系统的参与。

根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”。

基于高级量测体系的电能表计量发展研究作者：周荣华左国才来源：《计算机光盘软件与应用》2013年第02期摘要：智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，它的提出将对电能计量系统的功能和精度提出了更高的要求。

本文首先介绍了高级量测体系在智能电网中的作用，然后重点讲述了电能表计量系统发展的历程与实现的功能，并简要说明了智能化计量系统的优势与存在的问题，最后展望了智能电网前景。

关键词：智能电网；高级量测体系；电能计量；智能化中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2013） 02-0000-021 引言智能电网已成为当今世界电力行业关注的热点，被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势，引领了电网未来发展的方向。

我国在智能电网建设方面也制定了相应的发展规划，高级量测体系（advanced metering infrastructure，AMI）[1]作为智能电网的重要组成部分，它为智能电网的互动性提供了框架性基础，因而建设AMI系统是实现智能化电网的重要举措。

AMI是一个使用智能电表通过多种通信介质，按需或以设定的方式测量、收集并分析用户用电数据、能够提供开放式双向通信的系统，是智能电网的基础信息平台。

建设AMI，将彻底改变从电力流向信息流单向流动的现状，实现用户和电力供应商的互动交流和实时的技术支持。

用户和电力供应商的互动信息，能使用户及时了解电网负荷的使用情况和电价信息，选择用电时间合理利用电力资源，在电价政策的引导下减小电网负荷的峰谷差，达到削峰填谷的目的，从而使用户由被动电力消费者变为主动参与电网的运行者。

目前，首当其冲的是在AMI体系指导下，智能化电能计量系统作为智能电网构建的重要组成部分，将朝着智能化、信息化、网络化方向发展。

2 电能表计量发展历程与功能电能表作为电能传输和消耗的计量装置，在人民生活水平和工业生产日新月异的环境下，将起着举足轻重的作用。

多功能智能电表的设计摘要目前，电力系统中仪器仪表已经进入了自动化和智能化的时代。

自动化和智能化特性不仅要求这些仪器仪表像传统计量表一样具有计量功能，而且还要具有测量、保护、控制、通信等多种功能，以反映电气元件运行状态和控制调节的信息。

随着高新技术尤其是电子信息技术的快速发展，电子式、多功能、高精度、多费率、自动抄表等产品的优势突显，且已逐步成为电能表发展的主流。

国内仪器制造设计的电能表主要有远程监测仪表，手持式仪表，便携式多功能分析仪表。

而在技术解决方案中，传统的单片机不能满足多功能而且精度低，不适用于信息交互高速实时处理场合。

智能电表具有数据保护，报警，断电显示，负荷控制，防窃电，远程抄表等功能。

从计量到数据处理都采用以集成电路为核心的电子器件，从而取消了电表上长期使用的机械部件，随着智能化电表的发展，将最终取代传统电表在用户中的使用。

本文主要应用AT89C52单片机，RS485通讯各个单元来完成数据的传输，费率的计算，数据的显示，报警，远程抄表控制，使电表实现智能化。

关键词：智能电表；自动抄表；RS485通信；预付费；智能化Design on Multifunctional Smart MeterAbstractAt present, the power system instrumentation has entered the era of automation and intelligent. Automation and intelligent feature not only require these instruments the same as the traditional measurement meter measurement function, but also with the measurement, protection, control, communications and other functions in order to reflect the operational status and control of electrical components, regulation of information.Along with the high technology and new technology electronic information technology’s fast develop ment, the electronic formula, multifunction, the high accuracy, the multi-tariffs, copies product and so on table superiority to underline automatically particularly, and already gradually became the electrical energy table development the mainstream. Design of domestic equipment manufacturers are remote meter monitoring instruments, handheld instruments, portable and multifunctional analysis instruments. In the technical solution，the traditional single chip cannot meet the multi-function and low precision, high-speed information exchange does not apply to real-time processing applications. The intelligent electric instrument has the data protection, the warning function, the power failure demonstration, the load control, against steals the electric work energy, long-distance copies functions and so on table system, uses take the integrated circuit from the measurement to the processing as the core electronic device, thus has canceled on the electric instrument the long-term use mechanical part, along with the intellectualized electric instrument’s development, will substitute for traditional electric instrument in userpractical finally. In this dissert the hand-hold unit, the AT89C52 monolithic integrated circuit are used and so on each unit completes the data with RS485 communications the transmission, the tariff computation, the data demonstration, the warning, long-distance copies the table control, causes the electric instrument to realize the intellectualization.Keywords: Intellectual mater；Auto Read Meter；RS485 Communication；Prepayment；Intellectualization目录中文摘要 (I)外文摘要 (II)1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2课题研究背景，目的及意义 (1)1.3国内外研究概况及发展趋势 (2)1.4智能电表设计的技术要求及主要研究内容 (3)1.4.1技术要求 (3)1.4.2主要研究内容 (4)2智能电表的总体设计方案 (5)2.1总体设计思想 (5)2.2系统总体功能 (5)2.3智能电表的硬件设计方法 (6)2.3.1微处理器或微控制器 (7)2.3.2传感器 (8)2.3.3信号调理 (8)2.3.4A/D转换器和D/A转换器 (8)2.3.5智能电表的接口通信 (9)2.4智能电表的软件设计方法 (9)3智能电表的硬件设计 (12)3.1单片机系统设计 (12)3.1.1AT89C52的主要特性 (13)3.1.2AT89C52各主要引脚功能 (13)3.2电能计量芯片ADE7758 (15)3.2.1ADE7758综述 (15)3.2.2ADE7758引脚配置及功能描述 (15)3.2.3ADE7758信号衰减电路设计及互感器选型 (17)3.2.4ADE7758与MCU接口设计 (18)3.3MCU外围电路及其它模块的设计 (19)3.3.1存储模块设计 (19)3.3.2时钟模块设计 (20)3.3.3液晶显示模块设计 (21)3.3.4按键模块设计 (22)3.3.5串口通信模块设计 (24)4智能电表的软件设计 (25)4.1主流程图 (25)4.2系统初始化 (27)4.3系统子程序模块 (27)4.3.1系统参数自校正模块 (27)4.3.2电量测量功能模块 (27)4.3.3电能检定功能模块 (28)5系统调试 (29)5.1软硬件调试 (29)5.2功能测试 (29)5.3误差的定性分析及改进措施 (30)总结及前景展望 (32)参考文献 (33)致谢 (35)附录1 外文参考文献（译文） (36)附录2 外文参考文献（原文） (41)1绪论1.1引言作为仪器仪表中的一个子类产品，电能表在电力系统的各个环节中占据着重要的地位。

飞思卡尔芯片的嵌入式应用飞思卡尔（英语：Freescale Semiconductor）是美国的半导体生产厂商。

飞思卡尔于2004年由原摩托罗拉的半导体部门组建。

飞思卡尔的主要产品为面向嵌入和通讯市场的芯片。

其产品包括：微控制器（Kinetis ARM® MCU、Qorivva(5xxx)32位Power Architecture MCU、MAC57Dxxx 32位ARM® MCU、ColdFire+/ColdFire 32位MCU、8位MCU、16位MCU、数字信号控制器、MCU编程中心）、处理器（i.MX ARM®应用处理器Vybrid ARM®控制器解决方案QorIQ处理平台PowerQUICC通信处理器Power Architecture主处理器图像识别处理器加密协处理器StarCore高性能DSPDSP56K/Symphony DSP）、模拟技术与电源管理、射频、传感器嵌入式系统的定义：“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置（Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）”。

嵌入式系统包括：1、嵌入式微控制器（16位、8位、以及8位以下的CPU，典型代表就是单片机）2、嵌入式微处理器（32位，以及32位以上的称为处理器，典型为ARM核的处理器）3、DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理器）4、SOC（System on Chip，片上系统，就是把所有的模块都做到一块芯片上）飞思卡尔芯片的嵌入式应用实例：一、飞思卡尔为未来智能电网开发解决方案：飞思卡尔不仅提供智能仪表设计所需要的芯片产品，而且提供完美解决方案。

对于公共事业单位如供电厂来说，如何优化配电基础设施，防止可能出现的大面积停电，以及如何有效的为最终用户提供能源服务，都需要智能仪表。

单片机最小系统1．绪论由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。

目前，可用于MCS-51系列单片机开发的硬件越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善，因此，可以极方便地利用现有资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。

单片机最小系统是在以MCS-51单片机为基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系统中，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被测试的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。

单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。

本课题设计主要在MCS-51单片机上扩展I/O口，扩展定时器定时范围，扩展键盘显示接口。

适合于我们学生用于单片机的学习掌握和一些各种科研立项等的需求。

因此，研究单片机最小系统有很大的实用意义。

2．单片机概述2.1 什么是单片机单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。

最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。

用专业语言讲，单片机就是在一块硅片上集成了微处理器、存储器及各种输入/输出接口的芯片。

2.2 单片机的发展简史早期的单片机都是8位或4位的。

其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。

此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。

芯海科技产品手册CHIPSEA PRODUCT MANUAL芯海科技成立于2003年9月，是一家集感知、计算、控制、连接于一体的全信号链集成电路设计企业。

专注于高精度ADC、高可靠性MCU、测量算法以及AIoT 一站式解决方案的研发设计。

产品和方案广泛应用于工业测量与工业控制、通信与计算机、锂电管理、消费电子、汽车电子、智慧家居、智能仪表、智慧健康等领域。

公司总部位于深圳，在合肥、西安、上海、成都设立子公司，是国家级高新技术企业，被广东省科技厅认定为“广东省物联网芯片开发与应用工程技术研究中心”，获得国家级专精特新“小巨人”称号。

建有可靠性检测中心、健康测量实验室、感知实验室、MCU实验室。

公司年均研发投入超过20%，研发人员占比近70%，核心成员均有10年以上工作经验。

截止到2022年上半年，芯海科技累计拥有全球专利申请近800件，累计拥有已授权专利近350件（含美国专利），拥有专利数量在科创板芯片设计上市公司中名列前茅。

企业简介ABOUT CHIPSEA1523健康测量信号调理数据转换器模拟前端32位MCU 8位MCU010406091113信号链无线产品低功耗蓝牙开发生态开发生态鸿蒙智联解决方案OKOK智能物联解决方案健身行业SaaS 解决方案2021221719电源管理AIoT产品快 充电池管理MCUC H I P S E A32位MCU系列产品概述芯海科技的CS32系列32位MCU基于Arm®Cortex®-M处理器，内嵌Flash存储器，集成高精度ADC和丰富的模拟外设。

该产品系列品类齐全，同时保持了集成度高和易于开发的特点，提供了丰富的软件和开发工具支持，广泛应用于工业控制、汽车电子、智能家居、消费类电子等领域。

产品特色典型应用高可靠低功耗高精度32KB64KB 128KB 256KB 512KB 1024KB ��TWS电子烟电表电动自行车扫地机器人无人机C H I P S E A 产品选型C H I P S E AC H I P S E A8位MCU系列产品概述芯海科技的8位MCU采用芯海科技自主知识产权的8位RISC内核，并集成12位ADC、内部基准电压、OTP或Flash存储器、PWM等资源，支持C语言开发，具有低功耗、易开发等特点。