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河南理工大学毕业设计基于IC卡的智能电能表设计(8)

来源:网络收集 时间:2019-03-28 下载这篇文档 手机版
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河南理工大学毕业设计(论文)说明书

转换时的开关噪声; Standby 模式下只有晶体或谐振振荡器运行,其余功能模块处于休眠状态,使得器件只消耗极少的电流,同时具有快速启动能力;扩展Standby 模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。

本芯片是以Atmel 高密度非易失性存储器技术生产的。片内ISP Flash 允许程序存储器通过ISP 串行接口,或者通用编程器进行编程,也可以通过运行于AVR 内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(ApplicationFlash Memory)。在更新应用Flash存储区时引导Flash区(Boot Flash Memory)的程序继续运行,实现了RWW 操作。 通过将8 位RISC CPU 与系统内可编程的Flash 集成在一个芯片内, ATmega16 成为一个功能强大的单片机,为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。ATmega16 具有一整套的编程与系统开发工具,包括:C 语言 编译器、宏汇编、 程序调试器/ 软件仿真器、仿真器及评估板。

3.9.2最小系统电路

最小系统有复位电路,时钟电路,烧录端口,atmega16单片机等组成如图 3-21

图 3-21 单片机最小系统电路

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4 程序的软件设计

4.1 掉电中断子程序的设计

当电源正常时,未稳压的直流电源电压经电阻R22和R28分压,使电源故障输入端PFI的电位大于1.26V,则电源故障输出端PF0将从高电平变为低电平,从而引起atmega16的INT0中断,CPU响应中断后可迅速执行诸如保护重要数据,产生电源报警等任务,如下图4-1所示。

INTO中断入口(掉电中断)

将寄存器与数据压栈将内部RAM移入RAM置掉电标志数据存储

图4-1 采样中断流程图

4.2 AT24C02读写子程序设计

在本系统中使用遵循I2C总线这一通信协议的E2PROM系列中的AT24C02作为存储单元,我们将单片机的PC0和PC1口分别和AT24C02的SDA和SCL引脚相连,同时把AT24C02的可编程地址设置为000,也就是把AT24C02的A2、A1和A0三个引脚均接到GND上。在本系统中它的主要功能是把通过中断把数据保存

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起来,并在系统上电后将所存储的数据通过单片机地控制显示到数码管上。

4.2.1 向AT24C02中写入数据的设计

如图4-2所示

启动数据传输主机发送从机地址及写方向位主机发送所要存储的一个字节数据接收 ACK接收 ACK主机发送存储单元的地址数据发送完毕接收 ACK主机发送终止信号以结束这一次的写入过程 图 4-2 向AT24C02中写入数据的流程图

4.2.2 从AT24C02中读取数据的设计

如图4-3所示。

4.3 显示子程序的设计

显示采用显示位LED七段数码显示器,静态显示驱动程序简单,但CPU利用率低,且每一个LED数码管需要一个锁存器,以便锁存每一位的笔段代码,硬件开销大(无件数目多印刷板面积也会随之增加),仅适用于显示位数不多的场合。在这里显示采用随机动态扫描的方式,显示段码值是由ASCII码转换成压缩的BCD码而形成,而位扫描码由软件运算产生。

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起始信号主机发送从机地址以及读方向位主机发送从机地址以及写方向位接收 ACK接收 ACK主机接收从机发送的一个字节数据主机发送存储单元的地址接收结束接收 ACKNACK主机再次发送起始

主机发送终止信号以结束这一次的读取 图4-3 从AT24C02中读取数据流程图

4.4 数字滤波的设计

当随机干扰混入输入信号时,可采用滤波器滤掉信号中的无用成分,提高信号质量。模拟滤波器在低频和超低频时实现是比较困难的。而数字滤波器不存在这些问题,它具有高精度、高可靠性和高稳定性的特点,因而被广泛用于克服随机误差。数字滤波器有如下特点:

(1)数字滤波是由软件程序实现的,不需硬件,不存在阻抗匹配的问题。 (2)对于多路信号输入通道,可以共用一个软件“滤波器”,从而降低设备的硬件成本。

(3)只要适当改变滤波器程序或运算参数,就能方便地改变滤波特性,这对于低频脉冲和随机噪声的克服特别有效。

对目标参数进行连续采样,然后求取算术平均值作为有效采样值,该算法适 用于抑制随机干扰。综上所述,本系统采用算术平均值滤波的方法。 按输入的N个采样数据Xi=(I=1-N),寻找一个Y,使Y与各采样值之间的偏差的平方和最小,既

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?N?E?min??(Y?Xi)2? (4-1)

?i?1?由一元函数求极值原理,可得

1Y?N?Xi?1Ni (4-2)

上式即为算术平均滤波的基本算式。

设第1次测量的采样值包含信号成分Si和噪声成分ni,则进行N次测量的信号成分之和为

?Si?1Ni?N?S (4-3)

噪声的强度是用均方根来衡量的,当噪声为随机信号时,进行N次测量的噪声强度之和为

?ni?1N2i?Nn (4-4)

上述S、n分别表示进行N次测量后和噪声的平均幅度。这样对N次测量进行算术平均后的信噪比为

NSS (4-5) ?NNNn式中S/N是求算术平均前的信噪比,因此采用算术平均后,信噪比提高了N倍。

由(4-5)可知,算术平均法对信号的平滑滤波程度完全取决于N。当N较大时,平滑度高,但灵敏度低,即外界信号的变化对测量结果Y的影响小;

当N较小时,平滑度低,但灵敏度高。为方便求值,N一般取4,8,16之类 的2的整数幂,以便用移位来代替除法。

4.5 SLE4442卡子程序

SLE4442卡的子程序主要有:起动程序、停止程序、应答程序、复位响应程序、发送字节程序、接收字节程序、中止操作程序、串口命令发送程序、读数据程序、

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