毕业设计 - 基于STC89C52单片机的分时计费智能电表设计（终稿）(5)

智能化测控应用系统设计报告 4.2 设计软件介绍 本次设计采用KeiluVision2作为编程工具，用Proteus进行实物制作前的仿真，Keil作为现在主流的单片机编程工作具有操作简单，快捷的优点，同时可以与Proteus联动方便调节和仿真，另用STC-ISP-15XX将程序下载至单片机上运行。下面对涉及到的软件作进一步的介绍。 4.2.1 Proteus软件介绍

Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件。 Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源代码的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等。

Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。 4.2.2 KEIL 8051开发工具

Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。

Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。

4.3软件结构图

软件设计的主要功能是完成分时计费，程序流程图如图4.1所示：

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智能化测控应用系统设计报告 开始 读取AD7755 程序初始化 否 读取完成？ 是 计算余额 键盘扫描 检测标志位 余额是否为0？ 是 报警 否 LCD显示 否 是 检测中断？ 结束 图4.1 主程序流程图

4.3.1电压电流采集子程序

电压电流采集子程序主要实现对电压电流信号的同步采样，其程序流程图如图4.2所示：

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智能化测控应用系统设计报告 打开电源 程序初始化 否 检测信号 是 传输给AD转换端关闭电源

图4.2 电压电流子程序图

4.3.2 AD转换子程序

AD转换子程序主要是实现将采集的电压电流信号进行AD转换， 得到单片机能处理的数据，并计算出直流功率大小，然后锁存功率，电流，电压数据，以供显示。其程序流程图如图4.3所示：

打开AD电源 初始化 AD转换 否 转换是否完成 是停止转换保存

图4.3 AD转换子程序图

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智能化测控应用系统设计报告 5系统调试 随着各种智能电表的应用与普及，这一技术在科学研究，生产过程等领域中发挥着越来越重要的作用。在科技社会的今天，人们对电表的计精度、稳定性以及综合利用等要求愈来愈高。因此，对电路的精确调试是必不可少的一步，为保证设计的质量，我们小组对本次设计中的软硬件进行了分块调试。

5.1 单片机及LCD1602显示部分

在按照原理图将单片机的最小系统焊接完成后，我们用STC-ISP软件对其

进行下载程序的调试，如图5.1所示：

图5.1 程序烧写

LCD1602显示部分，在Proteus软件中进行了仿真，运行结果如图5.2所示，在确认仿真可行后，我们调用单独的显示程序，能正常显示。

图5.2 1602仿真图

5.2万用板电路部分调试

由于焊接的问题，首先需要检测电路是否导通，连接是否通畅。万用板电

路主要分成三块：电流互感器TA32B-M、电压互感器TV31作为信号转换，将

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智能化测控应用系统设计报告 220V转换为电能处理芯片需要的信号，时钟芯片DS1302进行计时，电能处理芯片AD7755对转换后的电流电压信号进行处理，计算出负载消耗的有功、无功、视在功率，并将所得信号进行存储。

调试过程中，首先应对电流、电压互感器的输出端信号进行检测，包括信号的大小（是否符合AD7755所需信号）、波形是否符合要求，另外则应注意检查电流电压互感器与AD7755的连接是否正确。在确定电流、电压互感器能正常工作后，就要开始调试芯片AD7755，首先，应用万用表对各个引脚进行测试。其次，应该注意检查连线过程中的接触问题，开始时没有注意，结果发生了干扰，对于这一问题，就是将各个引脚的连线接牢。对于时钟芯片DS1302，这款芯片的管脚需要特别加以注意，认真阅读芯片资料，否则容易将控制信号线和数据线的位置连接错误，硬件电路的调试主要使用万用表、示波器完成，主要需要注意防止短路，保证各元件在正常上电时的安全。

在本次设计中，硬件部分的调试比较顺利，软件部分就相对较难。分时计费功能在软件部分的程序中实现较为容易，主要是分清各个时间段的收费标准，在按键的设计上，采用了复用的思想，在程序中运用了矩阵键盘扫描，但按键数量有点多，对于程序编写感到十分困难。在软件的调试过程中，出现了一些问题，由于程序较长，有好几个全局变量比较混乱，我们对于程序的理解和把握还不是很熟悉。以后还需要多加练习。

6系统功能、指标参数

由于时间、条件和我们自身知识上的限制，我们设计的智能电表只是简略

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