单片机+CS5463单相用电器分析监测装置程序+电路设计与制作 -

//头文件
#include <REG52.h>
#include <string.h>
#include <intrins.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
typedef bit bool;
typedef unsigned char uint8; /* defined for unsigned 8-bits integer variable 无符号8位整型变量 */
typedef signed char int8; /* defined for signed 8-bits integer variable 有符号8位整型变量 */
typedef unsigned int uint16; /* defined for unsigned 16-bits integer variable 无符号16位整型变量 */
typedef signed int int16; /* defined for signed 16-bits integer variable 有符号16位整型变量 */
typedef unsigned long uint32; /* defined for unsigned 32-bits integer variable 无符号32位整型变量 */
typedef signed long int32; /* defined for signed 32-bits integer variable 有符号32位整型变量 */
typedef float fp32; /* single precision floating point variable (32bits) 单精度浮点数（32位长度） */
/*****************************************************************************/
sbit LCM_cs = P0^0; //RS
sbit LCM_std = P0^1; //SID
sbit LCM_sclk = P0^2; //SCLK
//sbit LCM_psb = P2^3; //H=并口; L=串口;
char a,b,c;
char aa,bb,cc,dd,ee;
char i,q,T=125;
uchar code tab1[]={
"电压: "
"功率: "
"电流: "
"温度: "
};
/****************************************************************************/
uchar r[3]={0x00,0x00,0x00};
/******************************************************************
接口定义
******************************************************************/
sbit SCLK=P2^2; //ck
sbit MOSI=P2^1; //DI
sbit MISO=P2^0; //DO
sbit INT=P3^2;
sbit CS=P2^3;
sbit RST=P2^4; //RST
#define CS5463_VScale 525 //计算电压比例,220V*250mv/110mv=500V
#define CS5463_IScale (250/10) //计算电流比例
static uint8 RX_Buff[4]; //CS5463读写缓冲区
uint8 sta; //芯片状态
#define READ_MASK 0xBF //读寄存器时的屏蔽码，与（写）地址相与
#define CMD_SYNC0 0XFE //结束串口重新初始化
#define CMD_SYNC1 0XFF //开始串口重新初始化
#define REG_CONFR 0x40 //配置
#define REG_CYCCONT 0x4A //一个计算周期的A/D转换数
#define REG_STATUSR 0x5E //状态
#define REG_MODER 0x64 //操作模式
#define REG_MASKR 0x74 //中断屏蔽
#define REG_CTRLR 0x78 //控制
#define CMD_STARTC 0XE8 //执行连续计算周期
#define REG_VRMSR 0X18 //VRMS
#define REG_IRMSR 0X16 //IRMS
#define REG_Pactive 0X14 //Pactive
sbit Relay = P3^7;//断电器引脚定义
uint32 CurrentCtl;//电流全局变量
/*************************************************************
** 函数名称:uDelay
** 函数功能:延时
** 函数参数:j
** 返回值:无
** 创建时间:2009-4-23
** 第一次修改时间:无
**************************************************************/
static void uDelay(uint8 j)
{
uint8 i;
for(;j>0;j--)
{ for(i=0;i<255;i--)
{
;
}
}
}
/*************************************************************
** 函数名称:CS5463CMD
** 函数功能:CS5463命令函数
** 函数参数:无
** 创建时间:2009-9-14
** 第一次修改时间:无
**************************************************************/
static void CS5463CMD(uint8 cmd)
{
uint8 i;
SCLK = 1;
CS = 0;
i = 0;
while(i<8)
{
uDelay(50);
SCLK = 0;
if(cmd&0x80)MOSI = 1;
else MOSI = 0;
uDelay(50);
SCLK = 1; //在时钟上升沿，数据被写入CS5463
cmd <<= 1;
i++;
}
uDelay(50);
CS = 1;
}
/*************************************************************
** 函数名称:CS5463WriteReg
** 函数功能:CS5463写寄存器函数
** 函数参数:无
** 创建时间:2009-9-14
** 第一次修改时间:无
**************************************************************/
void CS5463WriteReg(uint8 addr,uint8 *p)
{
uint8 i,j;
uint8 dat;
SCLK = 1;
CS = 0;
i = 0;
while(i<8)
{
uDelay(50);
SCLK = 0;
if(addr&0x80)MOSI = 1;
else MOSI = 0;
uDelay(50);
SCLK = 1; //在时钟上升沿，数据被写入CS5463
addr <<= 1;
i++;
}
j = 0;
while(j<3)
{
dat = *(p+j);
i = 0;
while(i<8)
{
uDelay(50);
SCLK = 0;
if(dat&0x80)MOSI = 1;
else MOSI = 0;
uDelay(50);
SCLK = 1; //在时钟上升沿，数据被写入CS5463
dat <<= 1;
i++;
}
j++;
}
uDelay(50);
CS = 1;
}
/*************************************************************
** 函数名称:CS5463ReadReg
** 函数功能:CS5463读寄存器函数
** 函数参数:无
** 创建时间:2009-9-14
** 第一次修改时间:无
**************************************************************/
void CS5463ReadReg(uint8 addr,uint8 *p)
{
uint8 i,j;
uint8 dat;
SCLK = 0;
CS = 0;
addr &= READ_MASK;
i = 0;
while(i<8)
{
uDelay(50);
SCLK = 0;
if(addr&0x80)MOSI = 1;
else MOSI = 0;
uDelay(50);
SCLK = 1;
addr <<= 1; //在时钟上升沿，数据被写入CS5463
i++;
}
uDelay(50);
MOSI = 1;
j = 0;
while(j<3)
{
i = 0;
dat = 0;
while(i<8)
{
if(i==7)MOSI = 0;
else MOSI = 1;
SCLK = 0;
uDelay(50);
dat <<= 1;
if(MISO)dat |= 0x01;
else dat &= 0xFE;
SCLK = 1;
uDelay(50);
i++;
}
*(p+j) = dat;
j++;
}
MOSI = 1;
CS = 1;
}
/*************************************************************************************************
** CS5463 应用函数
*************************************************************************************************/
/*************************************************************
** 函数名称:CS5463Init
** 函数功能:CS5463复位和初始化函数
** 函数参数:无
** 创建时间:2009-9-14
** 第一次修改时间:无
**************************************************************/
bit CS5463_Init(void) //
{
RST = 0;
uDelay(200);
RST = 1;
uDelay(100);
//----------------------
//发送同步序列
RX_Buff[0] = CMD_SYNC1;
RX_Buff[1] = CMD_SYNC1;
RX_Buff[2] = CMD_SYNC0;
CS5463WriteReg(CMD_SYNC1,RX_Buff); //#define CMD_SYNC1 0XFF //开始串口重新初始化
//----------------------
//初始化--配置寄存器
//相位补偿为PC[6:0]=[0000000]；
//电流通道增益为Igain=10；
//EWA=0;
//INT中断为低电平有效IMODE:IINV=[00]
//iCPU=0
//K[3:0]=[0001]
RX_Buff[0] = 0x00;
RX_Buff[1] = 0x00;
RX_Buff[2] = 0x01;
CS5463WriteReg(REG_CONFR,RX_Buff); // #define REG_CONFR 0x40 //配置
//----------------------
//初始化--操作寄存器
RX_Buff[0] = 0x00; //B0000_0000;
RX_Buff[1] = 0x00;//B0000_0000;
RX_Buff[2] = 0x60;//B0110_0000;
CS5463WriteReg(REG_MODER,RX_Buff); //#define REG_MODER 0x64 //操作模式
//----------------------
//初始化--电流交流偏置校准寄存器
// RW24XX(RX_Buff,3,EE_IACBIAS,0xA1);
// CS5463WriteReg(REG_IACOFF,RX_Buff);
//----------------------
//初始化--电流增益校准寄存器
// RW24XX(RX_Buff,3,EE_IACGAIN,0xA1);
// CS5463WriteReg(REG_IGN,RX_Buff);
//----------------------
//初始化--电压交流偏置校准寄存器
// RW24XX(RX_Buff,3,EE_VACBIAS,0xA1);
// CS5463WriteReg(REG_VACOFF,RX_Buff);
//----------------------
//初始化--电压增益校准寄存器
// RW24XX(RX_Buff,3,EE_VACGAIN,0xA1);
// CS5463WriteReg(REG_VGN,RX_Buff);
//----------------------
RX_Buff[0] = 0x00;
RX_Buff[1] = 0x0F;
RX_Buff[2] = 0xA0; //#define REG_CYCCONT 0x4A //一个计算周期的A/D转换数
CS5463WriteReg(REG_CYCCONT,RX_Buff); //初始化--CYCLE COUNT 寄存器,4000
//----------------------
//初始化--脉冲速率寄存器
// RX_Buff[0] = 0x00;
// RX_Buff[1] = 0x34;
// RX_Buff[2] = 0x9C;
// CS5463WriteReg(REG_PULRATE,RX_Buff);
//----------------------
RX_Buff[0] = 0xFF;
RX_Buff[1] = 0xFF;
RX_Buff[2] = 0xFF;
CS5463WriteReg(REG_STATUSR,RX_Buff); //初始化--状态寄存器 #define REG_STATUSR 0x5E //状态
//----------------------
RX_Buff[0] = 0x80; //开电流、电压、功率测量完毕中断
RX_Buff[1] = 0x00;
RX_Buff[2] = 0x80; //开温度测量完毕中断
CS5463WriteReg(REG_MASKR,RX_Buff); //初始化--中断屏蔽寄存器 #define REG_MASKR 0x74 //中断屏蔽
//----------------------
RX_Buff[0] = 0x00;
RX_Buff[1] = 0x00;
RX_Buff[2] = 0x00;
CS5463WriteReg(REG_CTRLR,RX_Buff); //初始化--控制寄存器 #define REG_CTRLR 0x78 //控制
//----------------------
CS5463CMD(CMD_STARTC); //启动连续转换 #define CMD_STARTC 0XE8 //执行连续计算周期
//CS5463_Status = 0; //初始化任务进程状态
//Load_Status = 0;
//CS5463_CrmsSmallCunt = 0;
//CS5463_CrmsOverCunt = 0;
return(1); //只要做完这些步骤就返回true 1
}
/*************************************************************
** 函数名称:CS5463_ResetStatusReg
** 函数功能:复位状态寄存器函数
** 函数参数:无
** 创建时间:2009-9-15
** 第一次修改时间:无
**************************************************************/
static void CS5463_ResetStatusReg(void)
{
RX_Buff[0] = 0xFF;
RX_Buff[1] = 0xFF;
RX_Buff[2] = 0xFF;
CS5463WriteReg(0x5E,RX_Buff); //复位状态寄存器 #define REG_STATUSR 0x5E //状态
}
/*************************************************************
** 函数名称:CS5463_GetStatusReg
** 函数功能:读取状态寄存器函数
** 函数参数:无
** 创建时间:2009-9-15
** 第一次修改时间:无
**************************************************************/
static uint8 CS5463_GetStatusReg(void)
{
uint8 sta=0;
CS5463ReadReg(0x1E,RX_Buff); //1E 是什么？状态寄存器
if(RX_Buff[0]&0x80) //检测：电流、电压、功率测量是否完毕
{
//检测电流/电压是否超出范围
//检测电流有效值/电压有效值/电能是否超出范围
if((RX_Buff[0]&0x03)||(RX_Buff[1]&0x70))
{
CS5463_ResetStatusReg(); //复位状态寄存器
}
else
{
sta |= 0x01;//B0000_0001; //
}
}
if(RX_Buff[2]&0x80) //检测：温度测量是否完毕
{
sta |=0x02; //B0000_0010;
}
return(sta);
}
void DelayM(unsigned int a) //延时函数 1MS/次
{
unsigned char i;
while( --a != 0)
{
for(i = 0; i < 125; i++); //一个 ; 表示空语句,CPU空转从0加到125
}
}
void Delay(int num)//延时函数
{
while(num--);
}
/******************************************************************************/
//写指令或数据（0，指令）（1，数据）
void LCM_WriteDatOrCom(bit dat_comm,uchar content)
{
uchar a,i,j;
Delay(50);
a=content;
LCM_cs=1;
LCM_sclk=0;
LCM_std=1;
for(i=0;i<5;i++)
{
LCM_sclk=1;
LCM_sclk=0;
}
LCM_std=0;
LCM_sclk=1;
LCM_sclk=0;
if(dat_comm)
LCM_std=1; //data
else
LCM_std=0; //command
LCM_sclk=1;
LCM_sclk=0;
LCM_std=0;
LCM_sclk=1;
LCM_sclk=0;
for(j=0;j<2;j++)
{
for(i=0;i<4;i++)
{
a=a<<1;
LCM_std=CY;
LCM_sclk=1;
LCM_sclk=0;
}
LCM_std=0;
for(i=0;i<4;i++)
{
LCM_sclk=1;
LCM_sclk=0;
}
}
}
/*********************************************************************************/
/*****************************************************************************/
//初始化LCM
void LCM_init(void)
{
// LCM_psb=0;
LCM_WriteDatOrCom (0,0x30); /*30---基本指令动作*/
LCM_WriteDatOrCom (0,0x01); /*清屏，地址指针指向00H*/
Delay (100);
LCM_WriteDatOrCom (0,0x06); /*光标的移动方向*/
LCM_WriteDatOrCom(0,0x0c); /*开显示，关游标*/
}
void chn_disp (uchar code *chn) //显示4行指针
{
uchar i,j;
LCM_WriteDatOrCom (0,0x30); //
LCM_WriteDatOrCom (0,0x80); //
for (j=0;j<4;j++)
{
for (i=0;i<16;i++)
LCM_WriteDatOrCom (1,chn[j*16+i]);
}
}
/*****************************************************************************/
//清屏函数
void LCM_clr(void)
{
LCM_WriteDatOrCom (0,0x30);
LCM_WriteDatOrCom (0,0x01); /*清屏，地址指针指向00H*/
Delay (180);
}
/*****************************************************************************/
//向LCM发送一个字符串,长度64字符之内。
//应用：LCM_WriteString("您好！");
void LCM_WriteString(unsigned char *str)
{
while(*str != '\0')
{
LCM_WriteDatOrCom(1,*str++);
}
*str = 0;
}
/*************************************************************
** 函数名称:CS5463_GetCurrentRMS
** 函数功能:读取电流有效值函数
** 函数参数:无
** 创建时间:2009-9-15
** 第一次修改时间:无
**************************************************************/
static void CS5463_GetCurrentRMS(void)
{
fp32 G = 0.5,result;
uint32 temp1;
uint8 temp,i,j;
CS5463ReadReg(REG_IRMSR,RX_Buff); //读取电流有效值
//SndCom1Data(RX_Buff,3);
i = 0;
result = 0;
while(i<3)
{
temp = RX_Buff[i];
j = 0;
while(j<8)
{
if(temp&0x80)
{
result += G;
}
temp <<= 1;
j++;
G = G/2;
}
i++;
}
result = result*CS5463_IScale;//I_Coff; //计算电流值暂时不用
result *= 1000; //单位mA(毫安) 12345ma
temp1 = (uint32)result;
CurrentCtl = temp1;
LCM_WriteDatOrCom (0,0x94);
aa= temp1/10000;
if(aa==0)
LCM_WriteDatOrCom(1,' ');
else
LCM_WriteDatOrCom(1,aa+0x30);
bb= (temp1%10000)/1000;
if((aa==0)&&(bb==0))
LCM_WriteDatOrCom(1,' ');
else
LCM_WriteDatOrCom(1,bb+0x30);
cc=(temp1%1000)/100;
if((aa==0)&&(bb==0)&&(cc==0))
LCM_WriteDatOrCom(1,' ');
else
LCM_WriteDatOrCom(1,cc+0x30);
// LCM_WriteDatOrCom(1,0x2e); //小数点不需要小数点
dd= (temp1%100)/10;
LCM_WriteDatOrCom(1,dd+0x30);
ee=temp1%10;
LCM_WriteDatOrCom(1,ee+0x30);
LCM_WriteString(" mA");
}
/*************************************************************
** 函数名称:CS5463_GetPactiveRMS
** 函数功能:读取有功功率函数
** 函数参数:无
** 创建时间:2009-9-15
** 第一次修改时间:无
**************************************************************/
static void CS5463_GetPactiveRMS(void)
{
fp32 G = 1.0,result;
uint8 temp,i,j;
uint32 temp1;
CS5463ReadReg(0x14,RX_Buff); //读取有功功率REG_Pactive
//SndCom1Data(RX_Buff,3);
temp = RX_Buff[0];
if(temp&0x80) //如果为负数，计算原码
{
RX_Buff[0] = ~RX_Buff[0]; //本来为取反+1，这里因为精度的原因，不+1
RX_Buff[1] = ~RX_Buff[1];
RX_Buff[2] = ~RX_Buff[2];
}
i = 0;
result = 0;
while(i<3)
{
temp = RX_Buff[i];
j = 0;
while(j<8)
{
if(temp&0x80)
{
result += G;
}
temp <<= 1;
j++;
G = G/2;
}
i++;
}
// result = result*P_Coff; //计算功率，单位W(瓦特)
// result = Vrms*Irms; ////////直接计算功率
result = result*13125;
temp1 = (uint32)result;
LCM_WriteDatOrCom (0,0x8C); //26W 12345W
aa= temp1/10000;
if(aa==0)
LCM_WriteDatOrCom(1,' ');
else
LCM_WriteDatOrCom(1,aa+0x30);
bb= (temp1%10000)/1000;
if((aa==0)&&(bb==0))
LCM_WriteDatOrCom(1,' ');
else
LCM_WriteDatOrCom(1,bb+0x30);
cc=(temp1%1000)/100;
if((aa==0)&&(bb==0)&&(cc==0))
LCM_WriteDatOrCom(1,' ');
else
LCM_WriteDatOrCom(1,cc+0x30);
// LCM_WriteDatOrCom(1,0x2e); //小数点不需要小数点
dd= (temp1%100)/10;
LCM_WriteDatOrCom(1,dd+0x30);
ee=temp1%10;
LCM_WriteDatOrCom(1,ee+0x30);
LCM_WriteString(" W");
}
/*************************************************************
** 函数名称:CS5463_GetPowerFactor
** 函数功能:读取功率因数函数
** 函数参数:无
** 创建时间:2009-11-02
** 第一次修改时间:无
**************************************************************
static void CS5463_GetPowerFactor(void)
{
fp32 G = 1.0,result;
uint8 temp,i,j;
uint32 temp1;
CS5463ReadReg(0x32,RX_Buff); //读取功率因数
//SndCom1Data(RX_Buff,3);
temp = RX_Buff[0];
if(temp&0x80) //如果为负数，计算原码
{
RX_Buff[0] = ~RX_Buff[0]; //本来为取反+1，这里因为精度的原因，不+1
RX_Buff[1] = ~RX_Buff[1];
RX_Buff[2] = ~RX_Buff[2];
}
i = 0;
result = 0;
while(i<3)
{
temp = RX_Buff[i];
j = 0;
while(j<8)
{
if(temp&0x80)
{
result += G;
}
temp <<= 1;
j++;
G = G/2;
}
i++;
}
result *= 10000;
temp1 = (uint32)result;
}
/*************************************************************
** 函数名称:CS5463_GetTemperature
** 函数功能:读取温度函数
** 函数参数:无
** 创建时间:2009-11-03
** 第一次修改时间:无
**************************************************************/
static void CS5463_GetTemperature(void) //温度能显示了 PT2017-2-12
{
fp32 G = 128,result;
uint8 temp,i,j,pn=0;
uint32 temp1;
CS5463ReadReg(0x26,RX_Buff); //读取温度是的在这里就读到了温度
//SndCom1Data(RX_Buff,3);
temp = RX_Buff[0];
if(temp&0x80) //如果为负数，计算原码
{
pn = 1; //负数标志
RX_Buff[0] = ~RX_Buff[0]; //本来为取反+1，这里因为精度的原因，不+1
RX_Buff[1] = ~RX_Buff[1];
RX_Buff[2] = ~RX_Buff[2];
}
i = 0;
result = 0; //这个值是浮点数先清零再逐个把0.5的权数据加进来
while(i<3)
{
temp = RX_Buff[i]; //虽然这个数组定义了4个字节实际就用了 Buff[0] Buff[1] RX_Buff[2]
j = 0;
while(j<8)
{
if(temp&0x80)
{
result += G; //把0.5的权数据加进来
}
temp <<= 1;
j++;
G = G/2;
}
i++;
}
if(result<128) //是的这个result 是 -127，128 这里已经获取了温度浮点值最多是一个3位数？还有小数点
{
result *= 100;
temp1 = (uint32)result; //是的这里就是例如12523 -----> 125.23 怎么去显示？如何分离从8A开始显示
LCM_WriteDatOrCom (0,0x9C); // 显示起始位置第4行
aa= temp1/ 10000;
if(pn==1)
LCM_WriteDatOrCom(1,'-');
else
LCM_WriteDatOrCom(1,'+');
bb=temp1/1000- aa*10;
LCM_WriteDatOrCom(1,bb+0x30);
cc= temp1/100- aa*100-bb*10;
LCM_WriteDatOrCom(1,cc+0x30);
LCM_WriteDatOrCom(1,0x2e); //"."
dd= (temp1%100)/10;
LCM_WriteDatOrCom(1,dd+0x30);
ee=temp1%10;
LCM_WriteDatOrCom(1,ee+0x30);
LCM_WriteString("℃");
}
}
/*************************************************************
** 函数名称:CS5463_GetVoltRMS
** 函数功能:读取电压有效值函数
** 函数参数:无
** 创建时间:2009-9-15
** 第一次修改时间:2009-9-23，修改电压系数（需验证）
** 第二次修改时间:2010-3-22，设定测量读数小于100V时数据无效
** 第三次修改时间:
**************************************************************/
static void CS5463_GetVoltRMS(void) //PT2017-2-12 电压显示OK
{
float G = 0.5,result; //typedef float fp32; 就是浮点类型
int temp1; // int
uint8 temp,i,j; // byte
CS5463ReadReg(REG_VRMSR,RX_Buff); //读取电压有效值 #define REG_VRMSR 0x58
//SndCom1Data(RX_Buff,3);
i = 0;
result = 0;
while(i<3)
{
temp = RX_Buff[i];
j = 0;
while(j<8)
{
if(temp&0x80)
{
result += G;
}
temp <<= 1;
j++;
G = G/2;
}
i++;
} //电压在220时取样电压为78mv
result = result*CS5463_VScale;//V_Coff; //计算电压值220V*250mv/(110mv/1.414)=704.8V 可以暂时不用
// if(result<=100)return; //如果测量读出电压小于100V，确认读数错误
result *= 100; //单位为mV（毫伏） 12345mv 5位你怎么显示
temp1 = (uint32)result;
LCM_WriteDatOrCom (0,0x84);
aa= temp1/10000;
LCM_WriteDatOrCom(1,aa+0x30);
bb= (temp1%10000)/1000;
LCM_WriteDatOrCom(1,bb+0x30);
cc=(temp1%1000)/100;
LCM_WriteDatOrCom(1,cc+0x30);
LCM_WriteDatOrCom(1,0x2e);
dd= (temp1%100)/10;
LCM_WriteDatOrCom(1,dd+0x30);
ee=temp1%10;
LCM_WriteDatOrCom(1,ee+0x30);
LCM_WriteString(" V");
}
void main() //整个程序函数从这里开始执行
{
CS5463_Init();
LCM_init(); //初始化液晶显示器
LCM_clr(); //清屏
chn_disp(tab1); //显示欢迎字
DelayM(500); //显示等留3秒
Relay = 1;
while(1)
{
// if(INT)break; //检查中断信号
sta = CS5463_GetStatusReg(); //检测中断产生的原因
if(0x01==(sta&0x01)) //读取电流电压
{
// CS5463Monitor_Cunt = 0; //如果有中断，表明芯片正常工作，清除监控定时器
CS5463_ResetStatusReg(); //清除标志
CS5463_GetVoltRMS(); //获取电压
CS5463_GetCurrentRMS(); //获取电流
CS5463_GetPactiveRMS(); //获取功率
// CS5463_GetPowerFactor(); //获取功率因数
if(0x02==(sta&0x02)) //读取温度
{
CS5463_GetVoltRMS(); //获取电压
CS5463_GetTemperature(); //温度读取不需要太频繁，所以跟电流电压一起读取
//CS5463_Init(); //重新初始化芯片
}
//SndCom1Data(MeasureData,16);
}
if(CurrentCtl > 5000)//如果电流大于要求设置的5A则断电
…………
…………

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