电能计量芯片CS5460及其应用
基于CS5460A芯片的智能电能表设计_钱云
收稿日期:2006-12 作者简介:钱云(1972—),女,在读博士,研究方向为智能仪器仪表设计及信息技术。
图1 智能电能表硬件原理图图2 CS5460A 与单片机接口电路基于CS5460A 芯片的智能电能表设计钱 云,庄 严,鲁子卉(北华大学电气信息工程学院,吉林132021) 摘要:设计一种基于CS5460A 芯片的新型智能电度表,阐述了它的工作原理及软、硬件设计方法。
该表主要功能有:电能计量,分时费率,可实现红外、RS485总线等远程抄表。
关键词:电度表;CS5460A;单片机;红外通信;RS485总线中图分类号:T M933.4 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2007)05-0008-03I n telli gen t Electr i c M eter D esi gn Ba sed on CS5460A Ch i pQ I A N Yun,ZHUANG Yan,LU Zi 2hui(B ihua University Electricity I nf or mati on Engineering I nstitute,J ilin 132021,China )Abstract:This article designed a ne w kind of intelligent electric meter based on CS5460A chi p.It elaborated its p rinci p le of work and the s oft w are and hard ware design method .Its main functi ons includes:the electrical energy meas 2ure ment,the ti m e sharing dup licate expense,l ong 2distance aut omatically cop ies the table .I nfrared cop ies the table,the RS485bus cop ies the table and s o on .Key words:electric meter;CS5460A;single chi p m icr ocomputer;infrared communicati on;RS485bus 本次设计的智能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机科学管理,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。
毕业设计(论文)--基于cs5460单相电度表的测量的设计[管理资料]
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毕业设计（论文）--基于CS5460单相电度表的测量的设计基于CS5460单相电度表的测量的设计摘要随着城农网改造的逐步深入，各种各样的计量工具不断出现在市场上。
各种不同的计量工具所使用的计量方法也不一样。
该系统由前端电路调理模块，电能表芯片CS5460模块，单片机STC89C52模块，显示模块，存储模块等组成。
CS5460实现功率测量和用STC89C52单片机实现电能计量的方法是当下比较成熟的计算方法。
CS5460是一种带有串行接口的单向双向功率电能集成电路芯片，用它可以方便的组成多功能电子式电度表和分布式电能计量管理系统。
其中使用CS5460芯片设计的简单单相电度表可以用于工业现场的电量数据采集和简单的功率计算，使用CS5460芯片设计的数字电表适用于住宅用电计量的最精确，并具成本效益的电表方案，打开了电表设计的新领域，是下一代民用电表的理想产品和最好的工业解决方案。
目前我国高校学生公寓普遍采用限电措施来控制学校电能利用,公寓管理社会化后,限制学生用电将改为鼓励学生安全用电,从而将采用限制安全功率、限制基本电费、超量收费的形式。
关键词：CS5460芯片;STC89C52单片机；液晶显示模块；C51程序CS5460 single-phase meter based on the design of the measurement AbstractWith the gradual deepening of rural power grids city, a variety ofmeasurement tools continue to emerge on the market. A variety of different measurement tools are not the same measurement method used. The system consists of front-end circuit conditioning module, CS5460 chip energy meter module, microcontroller STC89C52 modules, display modules, memory modules and other components. CS5460 power measurement and the realization of single chip with STC89C52 energy measurement method is to present a more mature method. CS5460 is a single bi-directional serial interface with power power integrated circuit chip, it can be easily formed with multi-function electronic power meter and distributed energy metering management system. CS5460 chip design which uses a simple single-phase watt-hour meter can be used to power industrial field data collection and simple power calculation, using the CS5460 digital chip design for residential electricity meter measures the most accurate and cost-effective meter Program, designed to open new areas of the meter, the meter is ideal for the next generation of civilian products and the best industrial solutions. At present, China University Student Apartment commonly used power rationing measures to control energy use of schools, apartment management outsourcing, the restrictions on students use of electricity will be changed to encourage students to safe use of electricity, which will use the safe power limit, restrict basic electricity, excess charges Form.Key words：CS5460 chips； STC89C52 SCM； LCD Module；C51 Program目录引言 (1)电度表的作用 (1)电度表的发展 (1) (1)二．系统的总体设计思路 (2)三．系统硬件组成及介绍 (3)CS5460简介 (3)CS5460引脚分配及功能 (5)CS5460的功能 (6)CS5460寄存器配置 (8)CS5460的工作过程 (10)四．硬件电路设计 (11)前端电路调理模块 (13) (14) (15) (17)五．程序设计 (19)单片机C51程序设计的优点 (11)程序设计思路 (12)CS5460驱动程序 (13)CS5460的设置和启动 (15)读写CS5460 (16)结果显示程序 (17)六总结 (23)谢辞参看文献附录一．引言电能表是我国电工仪表行业中产量最大的产品。
CS5464电能计量芯片 中文版
概述：
ＣＳ５４６４是一个片上瓦时计量。测量线电压和电流和计 算有功，无功，视在功率，电能，功率因素和ＲＭＳ电压和 电流。
有两个独立的输入去测量线，地，和／或中线电流使仪 表检测篡改并继续运行。如果电压测量被篡改中止，可以 使用一个内部ＲＭＳ电压参考。
４个ΔΣ模－数转换器用于测量电压，两路电流和温 度。
ＣＳ５４６４可以连接多个电压和电流传感器， 附加性能包括系统－电平校准，电压下跌和电流故障检 测，峰值检测，相位补偿和电能脉冲输出。
定货信息请见第４４页。
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(All Rights Reserved)
５．１．２ 电流１和电流２输入 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１７ ５．１．３ 功率故障监控输入 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１７
2
DS682F1
５．１．４ 参考电压输入 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１．５ 参考电压输出 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１７
Honestar Technologies Co.,LTD 021-54071701
MAR ‘07 DS682F1
CS5464
目录
１．综述 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
带有串行接口的功率电能计量芯片CS5460及其应用
带有串行接口的功率/电能计量芯片CS5460及其应用摘要：CS5460是CRYSTAL公司最新推出的带有串行接口的单相双向功率/电能计量集成电路芯片，该芯片比目前比较流行的电子电度表芯片如AD7750、AD7755更容易实现与微处理器的连接。
用CS5460可以方便的组成多功能电子式电度表和分布电度表和分布式电能计量管理系统。
本文详细地介绍了CS5460的功能和使用方法。
关键词：CS5460；串行接口；功率/电能；计量；应用1.概述CS5460是CRYSTAL公司最新推出的带有串行接口的单相双向功率/电能计量集成电路芯片。
与目前在电子式电度表应用中广泛使用的AD7750和AD7755（见《国外电子元器件》1999年第3期文章）相比较，CS5460增加了以下功能：·具有片内看门狗定时器（Watch Dog Timer）与内部电源监视器；·具有瞬时电流、瞬时电压、瞬时功率、电流有效值、电压有效值、功率有效值测量及电能计量功能；·提供了外部复位引脚；·双向串行接口与内部寄存器阵列可以方便地与微处理器相连接；·外部时钟最高频率可达20MHz；·具有功率方向输出指示。
这些增加的功能更加便于与微处理器（MPU）接口，并能方便地实现电压、电流、功率的测量和用电量累积等功能。
2. 基本结构与技术指标2.1内部结构CS5460内部集成了两个△-∑A/D转换器、高、低通数字滤波器、能量计算单元、串行接口、数字-频率转换器、寄存器阵列和看门狗定时器等模拟、数字信号处理单元,其内部结构框图如图1所示。
2.2引脚排列及功能CS5460的引脚排列如图2所示。
各引脚的功能如下：1脚XOUT：晶体振荡器输出；2脚CPUCLK：CPU时钟输出；3脚VD+：数字电路电源正极；4脚DGND：数字地；5脚SCLK：串行时钟输入；6脚SDO：串行数据输出；7脚：片选；8脚NC：空脚；9脚VIN+：差分电压正输入端；10脚VIN-：差分电压负输入端；11脚VREFOUT：参考电压输出；12脚VREFIN：参考电压输入；13脚VA-：模拟地；14脚VA+：模拟电源正极；15脚IIN-：差分电流负输入端；16脚IIN+：差分电流正输入端；17脚PFMON：电源掉电监视输出；18脚NC：空脚；19脚：复位输入；20脚：中断输出；21脚：电能脉冲输出；22脚：功率方向指示输出；脚SDI：串行数据输入；24脚XIN：晶体振荡器输入。
CS5460
VIN+ VIN-
x10
2nd Order ∆Σ Modulator
Digital Filter
VREFIN
x1
VREFOUT
Voltage Reference
Power Monitor
System Clock
/K
Clock Generator
Calibration SRAM
VA-
PFMON
XIN
XOUT CPUCLK
CS5460 Single Phase Bi-Directional Power/Energy IC
Features
l Energy
Description
The CS5460 is a highly integrated ∆Σ Analog-to-Digital Converter (ADC) which combines two ∆Σ ADCs, high speed power calculation functions, and a serial interface on a single chip. It is designed to accurately measure and calculate: Energy, Instantaneous Power, IRMS, and VRMS for single phase 2 or 3-wire power meter applications. The CS5460 interfaces to a low cost shunt or transformer to measure current, and resistive divider or transformer to measure voltage. The CS5460 features a bi-directional serial interface for communication with a micro-controller and a fixed-width programmable frequency output that is proportional to energy. The product is initialized and fully functional upon power-up, and includes facilities for system-level calibration under control of the user program.
电子式电能表专用芯片CS5460及其在电测仪表中的应用
屏 蔽 时 ），所 以 若 让 电 压 、电 流 、功 率 的 瞬 时 值 数 据 每 应 的 1 、2 、3 个 空 操 作（ NOP ）命 令 字 节（ 0 XFE ）。
更 新 一 次 就 产 生 一 个 中 断 请 求 ，需 将 循 环 计 数 寄 存 器
图 2 是 笔 者 在 课 题 中 使 用 的 CS 5460 与 MCS 51 系
和 50 可 选 ·一 个 电 压 通 道 固 定 增 益 放 大 器 ， 其 增 益 为 10 ·两 个 同 时 采 样 的 # - $ 模 / 数 转 换 器 ·两 个 高 速 数 字 滤 波 器 ·两 个 可 选 用 的 高 通 滤 波 器 ·一 个 功 率 计 算 引 擎 ·一 个 2 . 5 V 片 内 电 压 基 准 ·一 个 可 以 检 测 电 力 不 足 或 电 源 故 障 的 电 源 监 视 器 · 一个持续监视串口通讯的看门狗 · 一 个 2 . 5 MHZ ~ 20 MHZ 可 选 的 内 部 时 钟 发 生 器 · 一个双向串行接口 · 一个电能 / 脉冲变换器 · 一 个 校 准 用 SRAM
P1.0 P1.1 P 1 . 2 MCS 51 P 1 . 3 MCU
INT 1
和 50 ， 分 别 对 应 于 最 大 有 效 值 为 150 mV 和 30 mV 的
图 2 CS 5460 与 MCS 51 系 列 单 片 机 接 口 原 理 图
交流信号输入；电压通道的最大有效值输入为 150 mV 。 由 于 CS 5460 的 ! - " 型 模 / 数 转 换 器 采 用 过 采 样 原 理 ，对 高 频 噪 声 有 较 强 的 抑 制 作 用 ，因 而 对 输 入 信 号 无 需 进 行 复 杂 的 滤 波 处 理（ 引 入 阻 容 滤 波 电 路 反 而 容 易 引 起 相 移 ）。
电能计量芯片CS5460及其应用
电能计量芯片CS5460及其应用1. 概述CS5460是CRYSTAL公司最新推出的带有串行接口的单相双向功率/电能计量集成电路芯片。
与目前在电子式电度表应用中广泛使用的 AD7750和AD7755（见《国外电子元器件》1999年第3期文章）相比较，CS5460增加了以下功能：●具有片内看门狗定时器（Watch Dog Timer）与内部电源监视器；●具有瞬时电流、瞬时电压、瞬时功率、电流有效值、电压有效值、功率有效值测量及电能计量功能；●提供了外部复位引脚；●双向串行接口与内部寄存器阵列可以方便地与微处理器相连接；●外部时钟最高频率可达20MHz；●具有功率方向输出指示。
这些增加的功能更加便于与微处理器（MPU）接口，并能方便地实现电压、电流、功率的测量和用电量累积等功能。
2. 基本结构与技术指标2.1 内部结构CS5460内部集成了两个△-∑A/D转换器、高、低通数字滤波器、能量计算单元、串行接口、数字-频率转换器、寄存器阵列和看门狗定时器等模拟、数字信号处理单元,其内部结构框图如图1所示。
2.2 引脚排列及功能CS5460的引脚排列如图2所示。
各引脚的功能如下：1脚XOUT：晶体振荡器输出；2脚CPUCLK：CPU时钟输出；3脚VD+：数字电路电源正极；4脚DGND：数字地；5脚SCLK：串行时钟输入；6脚SDO：串行数据输出；7脚CS：片选；8脚NC：空脚；9脚VIN+：差分电压正输入端；10脚VIN-：差分电压负输入端；11脚VREFOUT：参考电压输出；12脚VREFIN：参考电压输入；13脚VA-：模拟地；14脚VA+：模拟电源正极；15脚IIN-：差分电流负输入端；16脚IIN+：差分电流正输入端；17脚PFMON：电源掉电监视输出；18脚NC：空脚；19脚RESET：复位输入；20脚INT：中断输出；21脚EOUT：电能脉冲输出；22脚EDIR：功率方向指示输出；23脚SDI：串行数据输入；24脚XIN：晶体振荡器输入。
CS5460中文
CS5460C单相功率/电能IC特性电能数据线性度：在1000 ：1 动态范围内线性度为 ±0.1%片内功能：——可以测量瞬时电压,电流和功率；IRMS和 VRMS, 视在功率,有功功率；——具有电能-脉冲转换功能——具有系统校准和相位补偿——具有温度传感器符合IEC, ANSI, JIS工业标准功耗：21mW（VA = +5 V，VD = +5 V）； 12mW（VA = +5 V，VD = +3.3 V）优化的分流器接口单电源地参考信号片内2.5V 参考电压（最大温漂25ppm/℃）内带电源监视器简单的三线数字串行接口可以从串行EEPROM 智能“自引导”，不需要微控制器电源配置VA+ = +5 V; AGND = 0 V; VD+ = +3.3V～+5 V概述CS5460C 是一个包含两个ΔΣ模-数转换器（ADC）、功率计算功能、电能到频率转换器和一个串行接口的完整的功率测量芯片。
它可以精确测量瞬时电压,电流和计算I RMS、V RMS、瞬时功率、有功功率、无功功率，用于研制开发单相、2线或3线电表。
CS5460C可以使用低成本的分流器或互感器测量电流，使用分压电阻或电压互感器测量电压。
CS5460C具有与微控制器通讯的双向串口，可编程的电能-脉冲输出功能。
CS5460C还具有方便的片上系统校准功能。
具有温度传感器，电压下降检测，相位补偿功能。
-40℃～＋85℃ 24引脚SSOP1 工作原理CS5460C 是具有功率计算引擎和电能-脉冲转换功能双声道ADC。
电压和电流通道测量与功率计算方法的数据流程是在 Figure3 和 Figure4描述。
电压通道输入引脚VIN±两端输入一电压信号波，经10倍增益放大器放大，再通过 2nd ΔΣ调制器来数字化。
同时，电流通道输入引脚IIN±两端输入一电压信号波，为适应不同电平的输入电压，电流通道集成有一个增益可编程放大器（PGA），使输入电平满量程可选择为±250mVrms 或±50mVrms 。
一款多功能电能计量芯片简介CS5463
PS:在交流电路中
有功功率
电阻元件上所消耗的功率叫做有功 功率。
无功功率
电感或电容元件与电源之间进行能 量交换的振幅值叫做无功功率。
视在功率
电压与电流的直接乘积叫做视在功 率。
CONTENTS
1 CS5463芯片概述 2 引脚及内部功能结构 3 工作原理与应用特点 4 典型应用电路 5 国内外产品简介 6 小结
串行时钟输入端 串行数据输出端 片选 模式选择 差分电压正输入端 差分电压负输入端 参考电压输出端 参考电压输入端
图1 CS5463引脚排列图
13脚AGND： 14脚 VA+: 15脚IIN-: 16脚IIN+: 17脚PFMON: 18脚E3: 19脚RESET: 20脚INT: 21脚E1: 22脚E2: 23脚SDI: 24脚XIN:
模拟电源：模拟电源发出的是模拟信号。
数字电源与模拟电源的区别：主要是控制与通信部分。在简单易用、参数变更要
求不多的应用场合，模拟电源产品更具优势，因为其应用的针对性可以通过硬件固话来实现。 而在可控因素较多、实时反应速度更快、需要多个模拟系统电源管理的、复杂的高性能系统 应用中，数字电源则更具优势。
信息工程学院E211实验室
CS5463的分析及应用
汇报人：李贵玉 汇报时间：2017/9/28
CONTENTS
1 CS5463芯片概述 2 引脚及内部功能结构 3 工作原理与应用特点 4 典型应用电路 5 国内外产品简介 6 小结
什么是CS5463?
SSOP （ Shrink SmallOutline Package）:即窄间 距小外型塑封。
两种无功计算方式 功耗<12mW 优化的分流器接口
N
CS5460笔记
4、有功功率及有效值计算：3讲到了瞬态电流和电压，每对采样的瞬态电流和电压相乘，得到瞬时有功功率(Real Energy)的采样值，每个A/D采样周期后，新的瞬态功率采样值存入瞬时功率寄存器，可被用户读出。N个瞬时功率采样值作为一组/*N值放在周期计数寄存器中Default=4000*/，Thecumulative sumof each successive set of N instantaneous power is used to compute the result stored in theEnergy Register,which will be proportional to the amount of real energy registered by the device during the most recent N A/D conversion cycles.从图可以看出但前的瞬时功率累加和右移了12位(相当于除以4096)，以避免能量寄存器产生溢出(如果不除以4096的话，24位的寄存器存不下这么多的数值)。RMS值同样采用最近的N个瞬态电压/电流采样值计算。这些值可以从Irms和Vrms寄存器里读出。即：首先测量瞬态电流和瞬态电压，由此计算相应的瞬时功率，由N个瞬时功率有功功率的周期计算值；N个瞬态电流和瞬态电压有效电流和有效电压的周期计算值。也就是说Vrms和Irms还有电能计算(有功功率[Active (real) Power])没N次转换更新一次
10、CRCY在每次A/D转换后置位，DRDY在每次计算周期结束后置位，置位后必须子下次置位之前对其清零，以使其能够在INT引脚上发新的中断事件。
_ADCCS5460在压实度检测仪中的应用_段鸿杰
度，对传感器进行标定。标定时获得的传感器输出信号测量值,
作为运算系数,保存在内存和 E2PROM 中,如图 3 所示。
图 3 传感器标定流程 采取以上措施和算法后，能保证仪器获得满意的测量精 度，保证仪器的精度满足 2.5%的最低要求。 所采用两点校准和线性插值运算的方法，达到了对仪器和 传感器进行较高精度匹配。在仪器进行在线测量工作时，根据 现场测量值，对标定值进行线性内插运算，得到更为准确的结 果。这种方法，是依靠传感器、信号调理电路，以及 ADC 芯片在 特定频率范围内的线性度保证的。 试验测试数据如表 1。指示值，是指仪表的示值。
Abstract: CS5460 is an Δ-Σ ADC IC, which is commonly used in the measurement of AC OR DC electricity power . This IC is
newly used in the testing of road base compression degree in highway construction. The advantage of cs5460 is beyond the integration
技 of DSP functions, so much as its mode of serial interface, as the testing of vibration and the calibration of sensor becomes very sim-
电能计量专用芯片CS5460A
电能计量专用芯片CS5460A
摘要：本文介绍了美国Cirrus Logic 公司新推出的单相双向功率/电能芯片CS5460A 的原理、特点和典型应用。
以它为核心制造电表，结构简单，功
能齐全，性能优良，具有很好的应用前景。
关键词：△∑模数传换器串行EEPROM
引言
美国Cirrus Logic 公司新近推出了单相双向功率/电能芯片CS5460A，以该芯片为核心研制电表配置灵活，应用方便，是民用电表研制开发的一种非常可行的方案。
下面浅皙一下该芯片的性能及优势。
工作原理
CS5460 是将两路模数转换器（ADC）、高速功率计算芯核、一个串行接口集成到单芯上的高集成的模数转换器。
它可以准确的测量和计算单相两线/三线的电能、瞬时功率、IRMS、VRMS。
CS5460A 通过外接廉价的互感器或分流器测量电流，通过电阻分压器或变压器测量电压，具有用于通信用的双向串行接口和固定脉宽与功率呈正比可编程的频率输出。
上电后芯片被初始化后全部功能开始运作，包括由用户程序控制的系统校准。
在自引导模式下CS5460A 从外接的EEPROM 读入校准数据和启动指令，这种模式适用于制造低成本的电表。
非自引导模式时需要由外接的微处理器给CS5460A 发送校准数据和启动指令，采用这种模式配置电表更为灵活，可以实现更为复杂的功能。
主要特性和指标
CS5460A 是目前集成度甚高的新一带电度表芯片。
该芯片极具竞争力，适
合制造不同成本、多种用途的电子式、机电一体化电表，它将成为越来越多的。
基于电能芯片CS460的远距离电能测试仪研究
基于电能芯片CS460的远距离电能测试仪研究文章介绍了以CS5460为核心的电能测试仪，该测试仪采用AT89C52单片机为中央处理器，通过对电路的电流和电压测量，实现了对电能的测量。
通过显示屏显示测得的数据并由无线传输模块将数据输出给PC机处理。
标签：单片机；LCD显示屏；无线通讯1 概述电力保障对空管单位安全运行起着至关重要的作用。
随着微电子技术的发展，静止式电能表的成本不断降低，实用性越来越高，制造精度也在不断地提升，静止式电能表所呈现出的优势越来越明显[1]。
电能测试仪综合应用了计算机的软硬件技术和先进的数字电能计量方法，能够对电能损耗、线网电压、线网电流的准确的计量，并经由nRF24L01无线模块，对设备上电能进行远程无人自动测量传输，实现了集中抄表、用电监测和信息统计等方面的计算机管理，从而提高设备用电管理的工作效率和管理层次。
2 CS5460核心部件简介本测试仪的核心部件是由Cirrus Logic公司生产的功率/电能计量专用芯片CS5460。
在CS5460内，集成了功率计算引擎、片内电压基准（215V）、看门狗功能、电源监控电路、215～20MHz可选的内部时钟发生器、电能/脉冲变换器和校准用的SRAM、双向串行借口、电流和电压采样电路（包括可编程增益放大器、模/数转换器、高速数字滤波器和可选用的高通滤波器）。
3 系统的硬件组成电压和电流信号进入CS5460后，在芯片内部对电压电流进行放大、滤波、采样、计算，得到瞬时功率，然后根据周期计数寄存器设定的计数周期算出电能值、电流有效值、电压有效值，存入相应的寄存器，最后由单片机通过通讯接口读出相应寄存器的瞬时功率、电能值、电压有效值、电流有效值，并传输给后端显示模块。
前端电压、电流采集电路如图3所示。
系统微处理器采用AT89C52单片机，其运算速度完全能够满足系统要求。
串口通信的RS-232C接口采用9针串口，串口传输数据只要将两个串口的“发送数据”与“接收数据”交叉连接，再加上信号地线就能实现。
带有串行接口的功率_电能计量芯片CS5460及其应用
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《国外电子元器件》2000 年第 7 期 2000 年 7 月
●新特器件应用
带有串行接口的功率/ 电能计量芯片 CS5460 及其应用
长春水利电力高等专科学校 贾振国 许 琳 徐惠基
CS5460 Po wer/ Energy Mea surement IC with SPI and Its Appl ication
3. 3V SD RAM 电压由一个来自 3. 3V 主电源 的外部 MOSF E T 开关和一个内部来自 5V 待机电 压的线性稳压器产生 (见图 3 和图 2) 。当主电源存 在时 , 做为开关的 MO SF E T 管 Q 1 导通 , 导致输入 和输出连接在一起 。当主电源不存在时 , 内部线性
稳 压 器 导 通 , 从 5V 待 机 电 压 产 生 一 个 稳 压 的 3. 3V 。与其他双电压一样 ,MO SF E T 管 Q 1 必须按 图 3 所示的那样连接 ,以免反馈 。
外部 MOSFET 和内部线性稳压器的状态由 SL P - S3 # 和 PWRO K 信 号 线 及 另 外 的 SL P S5 # 信 号 线 控 制 。当 SL P - S5 # 无 效 且 外 部 MOSF E T 和内部线性稳压器都关断时 , 在 3. 3V SD RAM 线上没有输出电压 。
3. 串行接口及其操作
3. 1 串行接口 CS5460 的串行口包括 4 条控制线 : CS 、SD I 、
计量芯片
LOGIC公司推出的电子式电能表专用芯片CS5460的特点、控制方式、与输入信号微控制器的接口及其在电测仪表中的应用。
目前的芯片有TMS320F2812ADUC812DS805DB2CDB5463UADE51XXADE7753LPC2104AT73C500目前的公司（ADI Cirrus Logic Sames TDK）关键词：电子式电能表专用芯片CS5460 微控制器电测仪表近年来，电子式电能表在国际、国内得到了迅速推广。
国外许多IC厂家不失时机地推出了各种电子式电能表专用芯片。
目前，国内较为常用的单相电子式电能表芯片有德国CIRRUSLOGIC公司的CS5460、美国AD公司的AD7751和AD7755；三相电子式电能表专用芯片有美国ATMEL公司的A T73C500+AT73C501（AT73C502）等。
它们的共同特点是：①高度集成（集成了ADC、电压基准、功率计算模块）；高精度（测量误差大多小于0.3%）；②易接口（易于与微控制器或步进电机接口）。
这些芯片为设计低成本、高性能的电子式电能表提供了非常理想的解决方案。
值得注意的是，在这些专用芯片中，有一些不仅能够测量功率、电能，而且能够测量电压、电流等其它电量，如CS5460、A T73C500+AT73C501（AT73C502）等。
而许多电测仪表功能的实现都是以测量功率、电能、电压、电流为基础的，如电力设备交流阻抗测试仪、电力变压器综合参数测试仪等。
因此，如果拓展思路，将这些电子式电能表专用芯片用于测仪表产品的开发中，不仅可以缩短产品开发周期，而且能大大提高产品的性能。
笔者就运用CS5460成功地开发出了多功能电量监测仪。
1 CS5460的特点和内部结构1.1 CS5460主要特点·符合IEC521/1036、JIS工业标准·能够测量瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率、电能、电压有效值和电流有效值；能完成电能/脉冲转换·电能测量精度：0.1%·具有相位补偿和系统校准功能·具有2.5V片内电压基准（温漂60ppm/℃）·功率消耗<12mW·电源配置：V A+=+5V,V A-=0V;VD+=+3V～+5V或V A+=2.5V,V A-=-2.5V;VD+=+3V 1.2 CS5460的内部组成模块如下：·一个电流通道可编程增益放大器，其增益为10和50个可选·一个电压通道固定增益放大器，其增益为10·两个同时采样的∑-Δ模/数转换器·两个高速数字滤波器·两个可选用的高通滤波器·一个功率计算引擎·一个2.5V片内电压基准·一个可以检测电力不足或电源故障的电源监视器·一个持续监视串口通讯的看门狗·一个2.5MHz～20MHz可选的内部时钟发生器·一个双向串行接口·一个电能/脉冲变换器·一个校准用SRAM2 CS5460的功能控制和测量数据输出方式2.1 CS5460的功能控制CS5460的功能控制是通过写命令字的方式实现的。
基于CS5460芯片的智能家居用电监控装置设计
基于CS5460芯片的智能家居用电监控装置设计彭桂力;潘雷;王秀丽;李维【摘要】随着近年智能电网与阶梯电价理念的提出，科学用电已经越来越受到居民的重视。
电力系统中实时监控、采集电力参数是实现智能家居的重要环节，快速准确地采集用电系统中各用电设备的电参数(电压，电流，功率，功率因数等)是实现智能家居不可或缺的重要因素。
提出了一种基于SOC系统的用电监控装置，可对用户用电量进行实时监控，同时，利用wifi技术传入网络平台上，该平台上可以将所有电器的耗电数据收集到服务器中，进行监控。
而后，通过wifi无线网络控制电器，从而达到节省家庭电费的效果，同时，网络平台也可以将数据传给电力系统中，对数据进行分析，得到各个用户家庭用电情况，采取相应措施，最终达到节能效果。
%In recent years, with the concept of smart grid and ladder electricity price,the scientific use of electricity has been increasingly emphasized. The implementation of real-time monitoring, collecting power parameters is an important part of the Smart Home. How to rapidly and accurately collecting electricity from electrical equipment of the system parameters (voltage, current, power, power factor, etc.) is an important factor in achieving the indispensable Smart Home. A system based on SOC is proposed ----electric monitoring device. This device can conduct real-time monitoring on household appliances power consump-tion and transmits network platform by wifi technology. This network platform can collect all electrical power consumption in data to the server and then control the electric equipment by wifi wireless network, so as to achieve electric appliances through the effect of power to save electricity charge.Meanwhile the network platform data also can be transferred to the power system to analyze the data. This aims to obtain user’s household electricity situation and takes appropriate measures to achieve energy sav-ings.【期刊名称】《微型电脑应用》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】4页(P45-48)【关键词】实时监控;电量检测;节能;无线控制【作者】彭桂力;潘雷;王秀丽;李维【作者单位】;天津城建大学;天津城建大学;天津力神电池股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】TP393能源问题是制约当今国民经济的核心问题，其中电力能源是重中之重，如何进行电力的节能问题是当今研究的核心。
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电能计量芯片CS5460及其应用
1. 概述
CS5460是CRYSTAL公司最新推出的带有串行接口的单相双向功率/电能计量集成电路芯片。
与目前在电子式电度表应用中广泛使用的 AD7750和AD7755（见《国外电子元器件》1999年第3期文章）相比较，CS5460增加了以下功能：
●具有片内看门狗定时器（Watch Dog Timer）与内部电源监视器；
●具有瞬时电流、瞬时电压、瞬时功率、电流有效值、电压有效值、功率有效值测量及电能计量功能；
●提供了外部复位引脚；
●双向串行接口与内部寄存器阵列可以方便地与微处理器相连接；
●外部时钟最高频率可达20MHz；
●具有功率方向输出指示。
这些增加的功能更加便于与微处理器（MPU）接口，并能方便地实现电压、电流、功率的测量和用电量累积等功能。
2. 基本结构与技术指标
2.1 内部结构
CS5460内部集成了两个△-∑A/D转换器、高、低通数字滤波器、能量计算单元、串行接口、数字-频率转换器、寄存器阵列和看门狗定时器等模拟、数字信号处理单元,其内部结构框图如图1所示。
2.2 引脚排列及功能
CS5460的引脚排列如图2所示。
各引脚的功能如下：
1脚XOUT：晶体振荡器输出；
2脚CPUCLK：CPU时钟输出；
3脚VD+：数字电路电源正极；
4脚DGND：数字地；
5脚SCLK：串行时钟输入；
6脚SDO：串行数据输出；
7脚CS：片选；
8脚NC：空脚；
9脚VIN+：差分电压正输入端；
10脚VIN-：差分电压负输入端；
11脚VREFOUT：参考电压输出；12脚VREFIN：参考电压输入；
13脚VA-：模拟地；
14脚VA+：模拟电源正极；
15脚IIN-：差分电流负输入端；16脚IIN+：差分电流正输入端；17脚PFMON：电源掉电监视输出；18脚NC：空脚；
19脚RESET：复位输入；
20脚INT：中断输出；
21脚EOUT：电能脉冲输出；
22脚EDIR：功率方向指示输出；23脚SDI：串行数据输入；
24脚XIN：晶体振荡器输入。
2.3 主要技术指标
●差分电压输入范围：150mV；
●温度系数：＜60ppm/℃
●功率消耗：＜10mW；
●电能计量精度：在300∶动态范围以上每秒读取0.1％;
●电压测量精度：读数的0.1％;
●电流测量精度：读数的0.1％;
●瞬时功率测量精度：读数的0.1％。
3. 串行接口及其操作
3.1 串行接口
CS5460的串行口包括4条控制线：CS、SDI、SDO、SCLK，如果片选CS直接与逻辑0相连接，则只需要3条线就可以完成串行口的操作，通过实验还发现，如果将串行数据输入SDI和串行数据输出SDO连在一起，同样可以进行串行通读，而且仅需要两条接口线，这对于使用AT89C1051和 AT89C2051的系统是极为有利的。
一个数据的传输总是从向串行接口的SDI发送8位命令开始的，当命令中包括一个写入振作时，在其后的24个SCLK周期内，串口将持续从SDI引脚读入串行数据。
当发出一个读取命令时，串口将根据
发出的命令，在其后的 8、16、24个SCLK周期从SDO引脚上串行输出寄存器内容。
图3所示为读寄的时序。
3.2 内部寄存器分配
CS5460内部集成了包括偏置寄存器、增益寄存器、脉冲速率寄存器和参数寄存器等16个寄存器，还集成了串行口发送寄存器、串行口接收寄存器和一个命令解释状态机，这些寄存器用来完成对CS5460的设置、采集数据的存储和串行输入输出的控制，CS5460内部寄存器分配图如图4所示。
在系统初始化或复位后，CS5460内部寄存器初始化为以下状态:配置寄存器：0X000001
偏置寄存器：0X000000
增益寄存器：0X400000
脉冲速率寄存器：0X0FA000
周期计数寄存器：0X000FA0
时基寄存器：0X800000
状态寄存器：0X000001
屏蔽寄存器：0X000000
有符号寄存器：0X000000
无符号寄存器：0X000000
3.3 命令解释及操作
对CS5460的操作是通过向其传输命令字来实现的， CS5460提供了寄存器的读/写和校准控制等在内的7个操作命令，所有的命令长度均为1个字节（8位）。
命令状态机在SCLK 的上升沿解释8位命令字，它将命令字解释为公认的标准，同时为数据的传输作好准备。
本文仅以寄存器读/写命令为例加以简要说明，详细内容请参考CS5460用户手册。
寄存器读/写命令：
这个命令通知状态机需要对寄存器进行访问，在8个SCLK时钟周期内，地址寄存器的读取被加载到输出缓冲区，在第24个SCLK时，写人数据被传输到输入缓冲区。
其中：W/R：写入/读取控
0=读取寄存器
1=写入寄存器
RA0～RA4：寄存器地址位
4.CS5460的应用
4.1 电度表
CS5460可以用来测量瞬时电流、瞬时电压、瞬时功率、电能以及电压和电流的有效值，测量结果将以 24位有符号或无符号形式存储在内部寄存器中，另外，CS5460还提供了电能计量脉冲输出端口EOUT和功率方向端口EDIR，因而可以方便的与步进电机计数器连接构成简单的电度表。
当晶振的频率为 4.096MHz，分频比为1，且两个转换器的直流输入皆为最大值时，输出脉冲的频率与脉冲速度寄存器的频率相同。
图5所示为一个典型的电度表电路，它的基本电流有效值Ib=20A，相线电压有效值V=220V（50Hz），计量常数K=500imp/kWh，假定量大电流有效值为Imax=100A，最大电压有效值为Vmax=300V，根据CS5460的差分电压输入和差分电流输入最大值为150mV的技术指标，则电流和电压通道互器的变比Ki、Kv分别1/10000和1/20000。
当选取电流互感器二次侧最大电流为10mA时，二次侧取样电阻R1的值应为15Ω。
4.2 由CS5460构成的分布式电能计量控制系统
目前我国高校学生公寓普遍采用限电措施来控制学校电能利用，公寓管理社会化后，限制学生用电净改为鼓励学生安全用电，从而将采用限制安全功率、限制基本电费、超量收费的形式。
为了适应市场的需要，我们采用 CS5460设计了分布式电能控制系统，实现了公寓用电管理的分散控制和集中管理。
图6是由 CS5460构成的分布式电能计量控制系统图。
该系统的特点是：
●单线（或电力载波）传输，减少了工程施工量和线路造价。
●前端采用AT89C2051系列单片机和CS5460芯片，实现了功率、电流、电压栓测和电能计量等功能，性能价格比高，运行稳定可靠。
●采用RS485（或CAN总线）通讯标准，传输距离远，易于组网。
●可对用电功率、电流、电量进行集中临界测和控制。