摘  要

1.1 研究内容

本设计是针对单相用电器实时监测和分析，并的显示参数，且能通过学习自动判断用电器的接入的方法进行研究，以单片机为核心，设计并制作110-250V交流电压、0-10A交流电流的采集、功率和功率因数测量、以及数据存储、学习功能的硬件系统。在制作硬件系统的基础上，编写相关的程序并实现相关参数的计算与显示。系统采用51单片机作为核心处理器，通过硬件电路和软件编程，控制电能采集模块工作和液晶显示器显示，以达到设计要求。本设计主要包括下面几方面内容：交流信号数据采样与处理模块、交直流电压转换模块、单片机应用与编程、12864液晶显示、数据存储模块。

本系统以高精度电表集成电路CS5463为测量核心、以51单片机为控制核心，并辅以必要的外围电路，可以精确地测量电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、电量等各种单相电参数。系统主要包括采集模块、信号调理模块、计量模块、控制模块、显示模块、存储模块等。

1   硬件电路设计

1.1 单片机最小系统

1.1.1 STC89C52RC系列单片机简介

STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。

主要特性如下：

1）增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.

2）工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）

3）工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz

4）用户应用程序空间为8K字节

5）片上集成512字节RAM

6）通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。

7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片

8）具有EEPROM功能

9）具有看门狗功能

10）共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2

11）外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒

12）通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART

13）工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）

STC89C52RC引脚如图4-1所示。