本科毕业论文(设计)
题 目：基于CS5460A的单相电能计量表的设计
学 院： 自动化工程学院 专 业： 电子信息工程 姓 名： 指导教师：
2012年 5 月 28 日
摘 要
本论文设计了一种可用于家庭用户的数字电能表计量系统，利用CS5460A电能芯片采集电压、电流信号，再通过单片机对电能芯片的操作，读取用户所用的电能数据，并能够进行远程抄表。
本次设计中，采用了STM32F03R6单片机作为系统的控制核心，具有超快的运行速度、高集成度、工作可靠等优点。电能计量芯片CS5460A的应用大大减轻了微处理器的负荷，与传统电度表相比，具有高灵敏度、准确度、防止窃电等特点，使电能表的整体性能和可靠性大大增强。
本次设计是基于CS5460A的单相电能表是一种比较理想的电量计量仪表，可以实现集中抄表，用电监测和信息统计等方面的计算科学管理，从而提高用电管理的工作效率和管理层次，缓解用电矛盾，带来极大的经济效益和社会效益。 关键字 CS5460A 单片机 远程抄表 电能表
ABSTRACT
This article designed a new kind of intelligent electric meter based on CS5460A chip. It elaborated its principle of work and the software and hardware design method. Its main functions includes: the electrical energy measurement, the time sharing duplicate expense, long-distance automatically copies the table, and the RS485 bus copies the table and so on.
The system use MCU STM32F103R6 as the control core of the system which is low power consumption and high reliable work. The use of electricity power CS5460A chip reduces Microprocessor load and power greatly，compared with the tradition of watt-hour meter with high sensitivity and accuracy, to prevent stealing and so on, greatly enhanced theoverall performance and reliability of the energy meter.
The design of intelligent electric meter is an ideal power measurement system. It can achieve concentration meter, power detection and information statistics, etc. The advantages improve the working efficiency and management level. So the intelligent electric meter brings enormous economic benefit and social benefit.
KEY WORDS CS5460A SCM remote meter electric meter
目 录
前 言 ......................................................... 1 第1章 电能计量表的发展及意义 .................................. 2
1.1 电能表行业发展的状况 .............................................. 2 1.2 研究意义 .......................................................... 3
第2章 本课题的主要内容与方案比较 .............................. 4
2.1 课题的主要内容 .................................................... 4 2.1.1 电能计量表 ..................................................... 4 2.1.2 电能计量芯片 ................................................... 4 2.1.3 电能的测量原理及方法 ........................................... 5 2.2 离散采样电量测量的原理 ............................................ 5 2.3 CORTEX-M3与STM32 ................................................. 6
第3章 系统结构及原理 .......................................... 8
3.1 概述 .............................................................. 8 3.2 电能计量单元介绍 .................................................. 8 3.2.1 电能芯片的简介 ................................................. 8 3.2.2 电能芯片的工作原理 ............................................ 10 3.3 STM32F103R6单片机 ................................................ 13 3.2.1 单片机选取 .................................................... 13 3.3.2 单片机的工作原理 .............................................. 14 3.4 时钟电路 ......................................................... 15 3.4.1 芯片介绍 ...................................................... 15 3.4.2 芯片工作原理 .................................................. 16 3.5 电源电路 ......................................................... 17 3.5.1 数字电源 ...................................................... 17 3.5.2 模拟电源 ...................................................... 18 3.6 复位电路 ......................................................... 18 3.6.1 芯片介绍 ...................................................... 18 3.6.2 芯片工作原理 .................................................. 19 3.7 键盘输入电路 ..................................................... 20 3.7.1 电路工作原理 .................................................. 20
3.8 显示电路 ......................................................... 21 3.8.1 显示电路的实现原理 ............................................ 21 3.9 串口通信电路 ..................................................... 21 3.9.1 串口通信芯片介绍 .............................................. 21 3.9.2 芯片工作原理 .................................................. 22
第4章 软件部分 ............................................... 24
4.1 软件系统的介绍 ................................................... 24 4.2 各功能流程图 ..................................................... 25
结束语 ........................................................ 29 致 谢 ........................................................ 30 参考文献 ...................................................... 31 附 录 ........................................................ 31
附录1：CS5460A数据的读写 ............................................. 32 附录2：按键子程序 ..................................................... 35 附录3：显示子程序 ..................................................... 36 附录4：存储子程序 ..................................................... 37 附录5：通信子程序 ..................................................... 43
前 言
随着社会的不断进步和人们生活水平的不断提高，人均每户的用电量也得到大幅度的增加，使得“一户一表制”这样的制度得到大面积的推广，同时针对电能计量表的需求和要求也得到进一步的增加。采用智能化和全面化的远程控表系统，全自动计算电量、计算费用、自动控制原理等方法可解决在人工抄表当中存在的诸多问题，比如：它可以减轻劳动人员的劳动强度，提高综合管理水平等。所以这里需设计一种超低消耗的单相电能计量表。对于电能计量表的设计已有很多研究和相关论文的发表，本设计的优势在于功耗低、速度快。
传统的电能计量表的功能单一，准确性也低，频率使用范围窄，这些缺点都不利于未来人的社会生活，本设计介绍的是一种基于CS5460A的单相电能计量表。CS5460A电能芯片，是CIRRUS LOGICAL公司推出的用于测电流，电压，功率等的芯片，其精度高，性能强且成本低。该芯片具有自动引脚模式的功能，不仅能使芯片独立工作，而且得电时芯片能自动的初始化，再由外部的电可擦可编程只读存储器 E2PROM引导开始工作，并输出从中读取数据，再将信号输送给单片机。假如用于高容量或家庭，为了降低成本，还可以不用微控制器而独立工作。
本设计还采用STM32F103R6单片机,所以另一个亮点就是超低功耗。节能低耗也是未来生活的一个重要的要求。同时增加了STM的高性能的外设设备资源，FLASH、SRAM等闪存存储器，并接有非常丰富的串行通信接口。多达51快速I/O接口，I/O资源是非常丰富的，因此可以节省很多器件以及可以降低功耗。
由于电子式电能计量表具有数字通信接口的功能，使得电能的计量和用电的管理等新型的自动化监测系统都得到了大量使用，在远程抄表系统中如果采用RS485串行通信系统，能够极大的提高系统的可靠性和稳定性。
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